大转矩钻机在松软煤层中的应用.pdf

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1、2011年6月矿业安全与环保第38卷第3期大转矩钻机在松软煤层中的应用李彦明，杨明艳(中煤科工集团重庆研究院钻探研究分院，重庆400039)摘要：介绍了zYw一1900R煤矿用全液压坑道钻机在淮南丁集煤矿的试验应用情况。由于该矿煤质松软，地质环境恶劣，在第一阶段钻孔效果不理想的情况下，对钻机进行了改进并进行第二阶段试验。通过对前后两个阶段的钻孔试验结果分析，总结出在松软煤层瓦斯(抽)排放孔中钻进应使用大转矩钻机，以确保钻孔的正常施工。关键词：全液压钻机；松软煤层；大转矩中图分类号：TD41文献标

2、志码：C文章编号：1008—4495(2011)03—0071—02丁集煤矿位于安徽省淮南市西北，潘谢矿区中此外，ZYW一1900R钻机的一个重要结构特点部，矿井设计生产能力500万t／a，2007年12月26是钻杆采用六方插接式螺旋钻杆，钻杆问采用高强日建成投产⋯。矿井采用立井分区开拓方式。丁集度螺栓紧固，这种设计使得钻机在遇到抱钻、卡钻等煤矿煤质松软，瓦斯压力大，钻孔排放瓦斯的任务较事故时，动力头能够反转运行，有利于提取钻具，降重，实施的瓦斯抽放孔为顺层钻孑L，深度一般为100m低了发生孔内

3、事故和钻杆折断的几率。左右，孔径115mm。2钻机第一阶段试验情况l钻机主要性能ZYW一1900R钻机的钻孑L试验地点在丁集煤矿ZYW一1900R煤矿用全液压坑道钻机是由中煤1422(1)工作面，其水平标高为一895m，地压大、瓦科工集团重庆研究院专门为发改委项目“松软突出斯压力也大，煤质松软(煤层坚固性系数．厂=0．2—煤层顺层钻孔螺旋钻进设备研制与配套工艺开发”0．4)J，且局部有夹矸，煤层含水，所以钻机在钻孔而设计的钻机，该钻机采用双变量泵开式循环系统，过程中经常遇到因瓦斯压力太大等突发情

4、况而引起无级调速，钻探工艺适应性强。的塌孔、埋钻等问题。矿区设计钻孑L间距为5m，钻zYw一1900R钻机主要由泵站、操作台、动力孔开孑L角度为一1。一1。，此外，钻进过程如钻遇数米头、机架等部分组成，钻机解体性好，便于井下搬运，岩石层则退钻成孔。操作人员可远离孔口进行操作，有利于保证人身安前期试验从2008年8月16日晚班钻机井下固全。钻机的主要技术参数见表1。定开孔开始，到8月23日钻机停止钻进，前后共历表1ZYW一1900R钻机主要技术参数时8d，除去为巷道运输材料让道外，实际工作时间为4

5、d。第一阶段钻孔施工统计情况见表2。项目ZYW一1900R钻进深度／m表2ZYW一1900R钻机第一阶段钻孑L施工统计钻孔直径／mm钻杆直径／mm输出转速／(r／min)输出转矩／(N·m)适应岩层硬度电动机功率／kw第一阶段共施工钻孔3个，其中最深孔仅达57m，且钻孔过程中经常出现卡钻、抱钻等问题，甚收稿日期：2010—11—10；2011—03—03修订作者简介：李彦明(1980一)，男，河北保定人，硕士，主要至有时由于塌孔而出现埋钻事故。经现场分析总从事煤矿用钻机、钻具的研发及钻进工艺研究

6、工作。E—mail：结，钻机无法正常钻进的原因主要有以下2个方面：lngdlym@126．com。一是该矿地质条件十分复杂，煤质太软，钻进时经常·71·2011年6月矿业安全与环保第38卷第3期遇到垮孑L等问题；二是钻机转矩较小，当出现卡钻时很大，煤质十分松软，且1422(1)工作面水平标高为钻机旋转吃力，显得能力不够。一895m，地压很大，所以前后两个阶段的钻孔过程中经常出现卡钻、抱钻、垮孑L等问题，而且垮孑L严重3钻机第二阶段试验情况时甚至出现埋钻事故。其中实施又补33孑L和2O孔针对第一阶

7、段钻机钻进困难及经常卡钻等问时，钻进中多次垮孔，钻机仅靠动力头的起拔力无法题，对ZYW一1900R钻机进行了改进，主要是通过重退出钻杆，而钻机的六方插接式钻杆设计由于能够实新设计动力头减速机构及更换更大排量马达以增加施反转，再加上钻机的起拔力作用，此时发挥出巨大钻机的输出转矩。根据在国家煤矿防尘通风安全产作用，从而有效地避免了丢钻等事故，降低了成本。品质量监督检验中心进行的钻机性能检验结果，改分析前后两个阶段的钻孑L统计情况可以看出，进后的钻机最大转矩增加到3200N·m。在同一工作面、同样地质

8、条件下钻孔，由于后期的钻从2008年11月2_25日，第二阶段打钻历时机增大了转矩，所以在该矿钻进时比前期容易很多24d，除去为巷道运输材料让道和更换配件的时间，且效率也更高。遇到卡钻、抱钻等问题时经多次退、实际钻孔工作时间为9d，共开孔6个，钻孔施工统上钻杆，钻机能够继续钻进，而前期由于钻机转矩较计结果见表3。小，遇到此类情况钻机动力头旋转困难，一般只能退钻重新开孔。表3ZYW一1900R钻机第二阶段钻孔施工统计5结语1)通过在淮南丁集煤矿的钻孔试验可以看出，在十分松软的煤层施工钻孑L时，最好