分体式履带钻机及瓦斯抽采钻进技术
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-10-26 16:35:14
针对类似两淮矿区、西南矿区狭窄巷道和煤与突出煤层等复杂地质条件下本煤层、邻近层瓦斯抽采钻孔施工需求,结合全液压坑道钻机及钻进工艺方法的相关设计经验,经过中试研制了具有自主知识产权的新型履带钻机;并研究提出了针对软、中、硬煤层配套外平钻杆、螺旋钻杆和圆弧形三棱钻杆的三种快速钻进工艺技术方法,以适应高效、安全的瓦斯抽采工作。
分体式履带钻机为两体三部分结构,由钻车、泵车和操纵台三部分组成,井下使用更加灵活和安全;钻机具有大扭矩(最大扭矩为 4000Nm),高转速(最高转速为 220r/min),俯仰角(-30°-+80°)、方位角和水平开孔高度(1.4-2.0m)可调范围大等特点。
关键技术一:设计了紧凑型多变幅钻机整机结构。钻机整机宽度为仅 0.85m,井下机动灵活。主机水平开孔高度、主机与孔口距离、主机仰俯角度和方位角可进行大范围调整,适应顺层孔和穿层孔等多种钻探施工工艺,可实现巷道全断面施工。
关键技术二:设计了具有丰富联动功能、保护回路的液压系统。联动功能在正常钻进及快速起下钻过程中可有效提高工作效率;液压保护回路具有防掉钻保护和防卡钻保护功能,可有效提高钻进过程的安全系数,可靠性高。
关键技术三:研制了一种新型顶部开放式复合夹持器,具有开口量大、开启压力小、突然断电时可自动夹紧钻具等优点。
关键技术四:设计了针对软、中、硬煤层的三种快速钻进工艺技术方法,以适应高效、安全的瓦斯抽采和治理工作。
已在郑煤集团、淮北芦岭矿、淮北朱仙庄矿、山西西山煤电股份有限公司、黄陵矿业集团、义煤集团、永煤集团以及淮南矿业集团等企业应用。钻机于 2011 年 3 月至 2012 年 12 月先后在郑煤集团、淮北矿业股份和山西西山煤电股份有限公司设备租赁分公司进行工业性试验,累计完成钻孔 40.14 万 m,抽采瓦斯 17040 万 m³。钻机于2013 年 11 月开始在黄陵矿业集团、义煤集团、永煤集团以及淮南矿业集团等多地进行工业性试验,并成功完成孔深 117m 的大仰角(87°)穿层孔施工,以及最大孔深 104m(设计孔深 80m)的软煤(煤层硬度系数 f<0.2)本煤层瓦斯抽采孔施工。
中煤科工西安研究院(集团)有限公司(以下简称西安研究院)是我国煤炭系统专业从事煤炭地质与勘探,煤矿安全高效开采地质保障技术、装备与工程领域唯一具有突出优势的国家重点高新技术企业。拥有煤与煤层气资源勘探与开发、透明矿井技术与地质保障平台、矿井水害防治与救援、矿区水资源保护与利用、智能物探技术工程与仪器、智能钻探技术工程与装备、矿山环境保护与废弃物处置及资源化利用、地热资源勘查评价与开发利用八大核心应用技术。
现设有博士、硕士研究生学位授权点和博士后科研工作站,博士研究生导师19人,硕士研究生导师28人,自主培养的已获学位及在读研究生300余人。中级以上职称人数占职工总数的50%以上。
该技术可满足不同煤矿条件下的施工需求,并带来可观的经济效益。分体式履带钻机采用分体结构,工人可远离孔口和主机对钻孔施工过程进行控制,有效降低对操作人员人身安全及对钻机电器设备产生的危害;钻机具有外形尺寸小、井下移动灵活,仰俯角、方位角和水平开孔高度调节范围大,工艺适应范围广等特点,适用于煤与瓦斯突出、中小型的复杂条件矿井本煤层、临近层瓦斯抽采钻孔施工。
钻机结构新颖、外形尺寸小,钻机宽度仅为 0.85m。钻机采用紧凑型多变幅整机结构,具有主机水平开孔高度(1.25-2.25m)、主机与孔口距离、主机仰俯角度(0-±90°)、水平角度的大范围调整功能,可实现巷道全断面施工。钻机最大扭矩为 4300Nm,具备在本煤层施工 300m 瓦斯抽采钻孔的能力。
该技术设备产业化条件成熟,可与相关设备生产制造企业合作,进行技术转让、技术授权使用等,生产新型履带钻机;还可以为煤矿企业提供设备等技术产品,以及技术服务、技术指导、技术咨询等。