气动钻机在煤矿地质钻探中的应用

崔广甲　曹桂宝　张长武

摘 要： 采用井下钻探的方式进行超前探，是现阶段指导煤矿掘进和开采的重要方式方法。随着煤矿开采深度的增加，现场环境更加复杂化和多样化，对钻机可操作性和安全的要求更加高，新型气动架柱式钻机在煤矿地质钻探中的应用为煤矿复杂条件下地质钻探提供了新的方法。

关键词： 超前探 气动架柱式 钻机

前 言

随着开采的推进，工作面条件越来越复杂，顶板下沉、底板鼓起、局部瓦斯积聚等不利因素对电器的安全要求也越来较高，在以往采用电为动力的液压坑道钻机受到很大的局限性，不能满足特殊条件下的钻探工作。其体积重量大、需要敷设电缆、布置电器开关、安设排水泵等特点给工作带来了很大困难，而采用压缩气体为动力源的大功率气动架柱式钻机弥补了这些缺点。ZQJ-300/6气动架柱式钻机的效率高、钻孔直径大、深度深、操作简单、易于转运、使用安全的特点在探查唐口煤矿1306皮带顺槽T14-1断层走向中得到了良好的应用。

1. ZQJ-300/6气动架柱式钻机的特点

1.1. 结构特点

1.1.1.主机回转马达、给进马达都具有正反转功能，实现了打孔完成后，主机自动退出钻具的功能。

1.1.2.实现远控操作，使操作者可远离施工地点，极大的提高了施工安全性。

1.1.3.钻机轨道采用夹板固定，钻机角度及高度易于调节。

1.1.4.主机可解体为回转总成、行走总成、导轨总成极大的方便了巷道内的运输。

1.2. 钻机结构

ZQJ-300/6气动架柱式钻机整机结构如图1所示。

1-导轨 ；2-回转器； 3-一级消声器；

4-内注式液压支柱；5-操作台；6-二级消声器

图1 ZQJ-300/6气动架柱式钻机整机结构示意图

2.工作面情况

2.1.地质概况

该工作面回采煤层为3上煤，煤层倾角平均2°，厚度在3.0m～6.5m之间，平均厚度为4.8m。

2.1.1.老顶为深灰色细砂岩，平均厚度6.9m，抗压强度50MPa，属较稳定顶板。

2.1.2.直接顶为灰黑色泥岩，平均厚度为3.5m，抗压强度为30MPa，属不稳定顶板。

2.1.3.直接底为灰黑色泥岩，平均厚度为1.8m，抗压强度为30MPa左右，属不稳定底板。

2.1.4.老底为灰白色细砂岩，平均厚度为17m，抗压强度为50MPa，属较稳定底板。

2.2. 顺槽概况

2.2.1. 1306工作面为唐口煤矿西部130采区第6个工作面，顺槽断面设计为矩形断面，巷道净宽4500mm，净高3800mm，采用锚网索支护。顺槽设计长度为1800m，切眼设计长度为150m。

2.2.2. T14-1为三维地震查明断层，为正断层，断层倾角∠56°～64°，落差在0～24m，向工作面延伸，摆动幅度大，局部走向模糊。1306皮带顺槽已掘进至设计位置，轨道顺槽在掘进至1000m处揭露T14-1断层，采取缩面措施将轨道顺槽里缩30m另开2号轨道顺槽，掘进至1300m处再次揭露T14-1断层。

3.钻孔布置及技术参数

3.1.钻孔布置

钻孔布置在1306皮带顺槽，自距工作面切眼60m处起，在巷道东帮向轨道顺槽方向施工钻孔，钻孔间距为20m。

3.2.钻孔参数

钻孔呈单排布置，开孔距巷道底板1.5m，孔径Φ76mm，设计孔深60m（实际深度已见岩石为准），钻孔倾角根据实际煤层倾角确定。

4.结果分析

根据现场施工的20个钻孔的施工情况来看，钻孔揭露断层较为准确，根据实际揭露位置更加精确的绘制出了T14-1断层走向，为确定工作面长度及轨道顺槽位置提供了可靠的技术资料，部分钻孔施工情况一览表。

表2 部分钻孔施工情况一览表

孔号 参数 钻孔直径 钻孔深度 钻孔倾角 岩粉性质 距离切眼长度 总计用时

1号钻孔 Ф76mm 66m +2° 细砂岩 60m 9h

2号钻孔 Ф76mm 62m +2° 细砂岩 80m 10h

3号钻孔 Ф76mm 67m +1° 细砂岩 100m 7h

4号钻孔 Ф76mm 62m +2° 细砂岩 120m 8h

5号钻孔 Ф76mm 70m +2° 细砂岩 140m 11h

6号钻孔 Ф76mm 73m +1° 细砂岩 160m 10h

7号钻孔 Ф76mm 71m +2° 细砂岩 180m 12h

4.1.根据钻孔钻进数据分析，从切眼60m处往外T14-1断层走向整体向轨道顺槽方向摆动。摆动幅度在10m左右，通过钻孔实际数据较为直观和具体的说明了T14-1断层的走向。为轨道顺槽确定位置提供了依据。

5.结 论

随着煤矿开采深度的增加，矿压显现加剧，地质条件复、地温升高和勘探困难等一系列突出问题显现出来。开采深度的增加也使瓦斯压力增高，煤与瓦斯突出危险严重。而我国深部开采已经成为煤矿生产的必然过程，深部开采遇到的矿压、地热、瓦斯等主要技术问题日益增多，因此如何面对深部开采的复杂地质条件和环境，在做好人的主导作用的同时，对设备进行升级改造和更新换代是适应深部开采的又一途径。气动架柱式钻机的优良性能，对深井煤矿开采解决突出问题起到很大作用。ZQJ-300/6气动架柱式钻机对高瓦斯区、高应力区、突出危险区适应能力强，它的远控操作对应对这些复杂环境起到了重大意义。

参考文献：

[1] 宋建峰，李伟亮. 架柱式大功率气动钻机.石家庄中煤装备制造有限公司

[2] 吴卫荣. 气动技术[M].徐州：中国轻工业出版社，2005，8

[3].王春来，吴爱祥，刘晓辉. 深井开采技术[M].冶金工业出版社，2011 ，05

作者简介：

崔广甲（1984--），男，山东济宁人，助理工程师，2007年毕业于辽宁工程技术大学，2012年函授毕业于中国矿业大学成教学院采矿工程专业，现在淄矿矿业集团方大工程有限责任公司从事基层管理工作。