新型软煤层打钻设备及应用分析.pdf

2 0 0 3年第 5 期 煤 矿 机 械 5 9 文章编 号 1 0 0 3 ． o 7 9 4 2 o o 3 o 5 ． 0 0 5 9 ． 0 2 新 型软煤层 打钻 设备及应 用分 析 杜春雨’ 。陈东科 ，秦峰 1 ． 平顶 山工学 院 ，河南 平 顶山 7 02 1 ；2 ． 北京 科技大学 ，北京 1 0 0 0 8 3 ； 3 ． 平顶 山煤业 集团公司 ，河 南 平顶 山 7 021 摘 要介绍 了K Y 一3 0 0新型全液压钻机原理和组成部分 。 并详细分析 了其在现场的应用。 实践证明， 各项性能趋于完善 ， 使用效果 良好 ， 满足了软煤层打钻设备的要求。 关键词 软煤层 ；钻机设备 ；应用分析 中图号 T I M1 文 献标 识码 B 1 引言 煤矿瓦斯抽放既能够利用瓦斯资源 。 又是治理 瓦斯灾害的一个重要技术手段。但是软煤深孑 L 打钻 技术是实现本煤层抽放的一个 技术难题。为此 ， 在 我国“ 九五” 重点科技攻关项 目“ 矿井瓦斯综合治理 配套技术的研究” 中专门开展 了软煤层打钻没备 的 研制工作 ， 成功研制了 K Y _ 一3 0 0型全液压钻机 。 2 钻机结构 钻机整机分为主机 、 泵站、 操纵台三大部分。各 部分之间采用高压胶管连接 ， 解体性好 ， 便于井下搬 迁运输 。操纵台可以处于观看主机和孔 口状况的有 利位置 。 有利于司钻人员操作和安全生产。 1 主机 见 图 1 n f ＼ - _ 1 r j ‘ 1 I I I I、 、 || 川t 围 1 主 机 结构 示 意 围 F ． 1 Ma i n e n l ； I I l e s t n l c 眦d t I | I ． 导轨2 ． 绞车3 ． 动力头4 ． 稳钻装置5 ． 调角油缸6 ． 稳钻 立柱7 ． 夹持器 验期间 ， 采用两班制 ， 每天连续运转折合 1 4 h左右 。 累计运行 9 0余天无故障。运行 9 0多天来 ， 更换气 马达 齿轮 一副 。 经过 现 场 跟 踪 调查 。 及 时发 现 了一 些问题 ， 并采取 了相应措施 1 通风手把端螺栓易 松动， 将通风手把与壳体 的配合 由间隙配合改为过 渡配合 ， 并增大了接触面积 ， 消除了造成螺栓松动的 因素。 2 通风手把处钢质丝座与铝质通风手把接 合面易松动 ， 将 配合 面加工 出螺距 0 ． 5 n Ⅱ n 、 深 0 ． 2 n u n的螺纹 线 ， 增 大 结 合 面 的面 积 ， 利 于 乐 泰 胶 6 8 0 发挥作用。 3 通风手把使用一段时间后操作不灵 活 ， 将 1 ． 2弹簧改为 1 ． 6 ， 增大弹力 ， 并将手把安装 操作手柄处倒弧， 避免影响操作手柄开启。 5主要特 点 1 安全 防爆 。 2 气马达齿轮采用质量轻、 强度 高、 热稳定性 好 、 耐磨 的高分子材料 ， 传递扭矩大 ， 使用寿命长。 3 采用外部供水系统 ， 避免水进入机体内锈蚀 机 件 。 4 主要技 术性 能完 全 能满足 煤巷 的打 眼要求 。 解决了煤巷打眼产生煤尘及煤电钻产生火花引起煤 尘爆炸的安全问题 ， 是替代煤电钻 的理想产品之一 。 6存 在 问题 及 改进措 施 气 马达齿轮的强度 、 耐磨性和热稳定性直接影 响到扭矩的大小和使用寿命及维修周期。通过多次 对 比试验和用户使用反映 ， 现在选用材料 的齿轮设 计寿命为 9 0 d ， 今后仍将对气 马达齿轮材料进行 研 究 ， 延长其使用寿命和更换维修周期 ， 提高产品竞争 力 ， 为产 品的良性发展打下 良好的基础 。 参考文献 [ 1 ] 成大先 ． 机械设计 手册 [ M] ． 北京 化学工业出版社 ． 1 9 9 3 ． 作者简介 张延亮 1 9 7 0一 ， 山东泰 安人 ， 工 程师 ， 1 9 9 3年毕 业 于 中国矿业大学矿 山机械工程系 ， 现任 泰 山建 能机械有 限公 司技 术 工艺科科长 ， 从事 煤 矿机械 的设 计 工作 ． T e l 0 5 3 87 8 3 1 9 9 4 ． 手 机 1 3 1 5 3 8 6 5 0 4 7 ． 收稿 日期 2 0 0 3 ． 02． 2 0 De v e l o p m e n t 0 f t h e p n e u ma t i c c O a 1 ． d r i l l Z H A N G Y a n - U a n g ， WA N G Y a - j u n T a i s h a n J i a n n e n g M a c h i n e r y L t d ． C o ． ， o f X i n w e n C o a l C o m p a n y ， T a i ’ a ll 2 7 1 2 2 2 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e s i g n’ s m i n d o f t h e p e n u ma t i c h a n d ． c o a 1 ． d r i l l a n d t h e w o r k i n g p ri n c i p l e＆ ma j o r t e c h n i q u e p a r a me t e r ， s o l v e s the s a f e t y p r o b l e m a b o u t the e x p l o t i o n o f a i r b o r n e du s t b y u s i n g t h e e l e c t r i c c o a ld r i l l c r e ． a t e s e l e c t r i c s p a r k i n g i n d ril l i n g the c o a l g a t e． Ke y wo r d s p e n u m a t i c c o a 1 ． d r i l l ； p e n u ma t i c mo t o r ’ s g e a r ； h i 小 m o l ecu l ar ma t e ri a l I 维普资讯 ． 6 0 ． 新型软煤层打钻设备及应用分析杜春雨 ， 等 2 0 0 3年第 5期 主机 由动力头、 推进装置、 夹持器 、 机架 等部分 组成。动力头是 由一台斜轴式定量马达驱动 ， 采用 旁路节流调速 ， 省去了较复杂的机械变速机构， 简化 了设计 ， 提高了传动效率 ， 相应的体积和噪声都有所 降低。 推进 装 置 的推进 油缸 与动力 头下 面 的拖板 连接 处设有缓冲元件 ， 拖板与机 身导轨之间也有耐磨垫 片 ， 动力 头在 拖板 上 的燕 尾 槽 有 一段 长 7 0 n l n l 的空 行 程 ， 用 于 接卸 钻杆 时保 护 丝 扣 不 被破 坏 。 同 时动 力头后面还有一套主轴抱 闸 可选组件 ， 在使用孔 底动力马达打钻时使用。 夹持器固定在机 身的前端， 用于夹持孔 内的钻 杆 ， 配合卡盘联合操作 ， 可以实现机械式拧卸钻杆。 夹持器采用液压夹紧液压松开结构， 夹紧油 缸设有 单向液压锁 ， 以保证钻机在钻进过程 中夹持 器始终 松 开 ， 以免 在钻进 过程 中刮 伤钻 杆或产 生摩擦 火 花 。 夹持器卡瓦为 4块。通过 内六角螺钉固定 ， 拆卸更 换卡瓦容易。夹持器中心孔 的导向套可 以去掉 ， 去 掉 导 向套后 可 以通过 夺 l 0 8 n l l l l 以下 的岩 芯管 。 钻机机架用于安装和固定推进装置。推进装置 可以在钻机机架上调节器头安装 ， 并可调整角度 ， 以 满足各种倾角要求 。机架由底座、 立柱 、 支承油缸和 调角油缸组成。扳 动操纵 台上的手动换 向阀， 即可 控制支承油缸的伸缩及调整钻机倾角。当倾角调整 到 需要 的角 度时 ， 可通 过卡 子 的螺钉锁 紧 固定 。 2 液压泵 站 液 压泵站 是钻 机 的动力 源 ， 它 由防爆 电动机 、 油 泵、 油箱、 冷却器、 滤油器、 底座等组成。电动机通过 柱销式联轴器带动双联油泵工作， 从油箱吸取液压 油并排 出高压液压油 ， 经操作 台驱动钻机上各个执 行机构。油箱设置在油泵侧面， 为了减小油箱的容 积， 且不使油温过高 ， 在总回油路上装设冷却器。为 保持油液清洁 ， 并使油液 中的杂物不参与油液循环 ， 使油泵马达等液压元件 的使用寿命延长， 在吸油 口 上安装吸油滤油器 ， 在总回油 口上安装回油滤油器 ， 在油箱上盖安装一个空气滤清器。 3 操纵台 操纵 台是钻机 的控制装置 ， 它是 由各种控制阀、 压力表、 蓄能器及管件组成。为 了简化管线和保持 体积紧凑 ， 所有方 向控制 阀都安装 在集成块式油路 板上。钻机的给进 、 回转、 起拔及卡盘和夹持器等动 作就是靠操纵 台上的阀类组合来实现的。其 中蓄能 器用于卡盘油缸卡紧时保压 。 3应 用 分析 1 煤 层情 况 打钻煤层为平顶 山煤业集 团公司十矿戊 9 一l 0 煤层 ， 总厚度 4 ． 3 m左右。在该煤层中存在一个较 稳定的软分层 ， 厚度为 0 ． 1 50 ． 4 m， 软煤为粒状糜 棱煤 ， 镜面体发育 、 无理层 ， 手试强度低 ， 坚固系数为 0 ． 1 0 ． 3 6 ， 瓦斯放散速度 AP7 1 4 。由于软煤微 孔隙多， 瓦斯 含量相对较 大， 在钻 孔时容易造 成堵 孔 、 卡钻 、 钻杆 断裂 、 钻 具损 坏等 事故 。 2 打 钻过 程及 分析 1 9 9 9年 9月 1 0日开始 进行正 式 打钻 ， 一期 试 验 持续到 1 9 9 9年 l 2月 2 2日， 共完成 5个 孔， 孔深 7 5 m以上的钻孔 3个， 其余 2个孔深分别为 6 0 m和 6 8 m 。由于煤层透气性极差 ， 煤质松软极易发生喷孔 、 夹钻现象。经过观察分析发现 ， 在风压一定条件下 风压接近 0 ． 4 MP a ， 钻机转速低对排放钻屑不利 ， 容易 发生 夹钻 现象 。 2 0 0 0年 5月 ， 通过将钻机转速由 1 6 0 r ／ ra i n提高 到 3 2 0 r ／ m l n ， 进行 了二期打钻试验 ， 打钻效果 有了 明显提高 ， 排放钻屑顺畅 ， 打钻深度有了明显增加。 二期试验共完成 6个孔， 孔深 分别为 8 5 m、 9 0 m、 9 0 m、 8 8 m、 7 0 m和 7 8 m。当孔深达到 8 0 m以上时 ， 夹 钻现象 仍时有 发生。如果 风压能达 到 0 ． 6 MP a以 上 ， 打钻效果会更好一些。 作者简介 杜春雨 1 9 6 7 一 ， 女 ， 河南濮阳人 ， 高级讲师 ， 长期在 平顶 山煤业集 团公 司和平顶 山工学 院从事煤矿安全技术 的研究和教 学工作 ． 收稿 日期 2 0 0 3 - 0 1 ． 2 7 An a l y z i n g t h e n e w s o f t c o a l d r i l l i n g e q u i pme n t a n d a p p l i c a t i o n D u Ch u n - y u I 。 C HE N Do n g k d 。 Qm F e n g 3 1 ． P i n g d i n g s h a n E n g i n e e r i n g C o U e g e 。 P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 2 1 。 C h i n a ； 2 ． B e ij i n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o H e g e 。 B e r i n g 1 0 0 0 8 3 C h i n a ； 3 ． P i n g d i n g s h a n C o a l I n d u s t r y G r o u p C o mp a n y - P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 21 。 c h m Ab s t r a c t I t i s i n t r o d u c e d t h a t KY 一3 0 0 t y p e t o t a l h y d r a u l i c p r e s s u r e d ril l p rin c i p l e a nd s t r u c t u re 。 an d an a l y z e a p p l i c a t i o n i n t h e s c e n e． P r a c t i c e p r o v e a l l f u n t i o n v e r y we l l s a t i s fi e d s s o ft c o a l r a k e d ril l i n g e q u i p me n t req ui tin g． Ke y wo r d s s o ft c o a l ；d ril l i n g e q u i p me n t an a l y s i s o f a p p l i c a t i o n 维普资讯