ZDY3500LP型履带式钻机在煤矿井下瓦斯抽采中的应用

谢超

【摘 要】常规的履带钻机普遍调角度范围小，开孔高度调节范围小，在一些煤层较厚的矿区需施工双排甚至多排钻孔，以及进行倾角较大的底板穿层瓦斯钻孔施工时，普通的履带钻机不能更好地满足现场施工要求。中煤科工集团西安研究院有限公司设计了一款ZDY3500LP型多变幅调角履带式钻机，该钻机能进行跨皮带作业，钻孔倾角全覆盖，高度调节范围大的特点，国内多个矿井使用了该钻机，取得了良好的效果。

【关键词】ZDY3500LP；瓦斯抽采；多变幅；履带式钻机；调角范围大

随着煤矿开采深度的增加，瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性也不断增大，瓦斯已成为制约矿井安全生产和高产高效的主要因素，施工钻孔进行瓦斯抽采是治理瓦斯的有效途径。近几年煤矿井下瓦斯抽采用钻机逐步实现了履带化，大幅度缩短了瓦斯钻孔施工设备的搬运稳固时间，降低了工人劳动强度，提高了生产效率，受到广泛认可。但常规的履带钻机普遍调角度范围、开孔高度调节范围较小，对于煤层较厚的矿区需施工双排甚至多排钻孔，以及进行倾角较大的顶底板穿层瓦斯钻孔施工时，普通的履带钻机不能更好地满足现场施工要求。中煤科工集团西安研究院有限公司设计了一款ZDY3500LP履带式钻机，可能进行跨皮带作业，钻孔倾角全覆盖，高度调节范围大的特点，国内多个矿井使用了该钻机，取得了良好的效果。

1.钻机结构及参数

ZDY3500LP型多变幅调角履带式钻机是中煤科工集团西安研究院有限公司研制的一款新型履带钻机。该钻机采用整体履带式结构，搬迁移位快捷，施工效率高。整机自动化能力高、变幅调角系统高效便捷，能够实现多种钻孔角度及钻孔高度的调节。主要适用于本煤层瓦斯抽采钻孔、全断面瓦斯抽采钻孔、顶底板大角度瓦斯抽采钻孔、探放水钻孔及其它用途钻孔施工，钻机几种典型施工姿态见图1。

2.钻孔施工地点概况

施工地点位于贵州某矿K9号煤层10903工作面回风顺槽，该巷道为沿K9煤层顶板掘进的顺层巷道，从开门点往西掘进30米后，该巷道从1680专用回风石门下穿过，上巷底对下巷顶高差为9.5米，工作面长度180m。10903运输顺槽开门于1680前运输石门内，即6#导线点前5.3m为开门中，按293°方位，开门标高为+1683.3T，掘进总里程为970m；巷道为梯形断面，净宽4.5m，下帮高2.45m，巷道沿K9煤层顶板掘进；全断面采用锚网喷联合支护；10903运输顺槽现已掘进至里程379m，标高为+1696.1T；采用顺层平行钻孔预抽区段煤层瓦斯的区域防突措施。

K9煤厚2.8～3.6m，夹矸1～2层，多者为3～5层，夹一层高岑石夹矸为对比标志为B4。煤层顶板岩性为灰色粉砂质粘土岩夹薄层菱铁矿层，向上浅灰色细砂岩、粉砂岩；底板岩性为深灰色粉砂质粘土岩、细砂岩。K9煤层的破坏类型为Ⅱ～Ⅲ级，坚固性系数（f）为0.36，煤层瓦斯放散初速度（△P）为14，根据K9煤层在埋深为336.1m（标高为1739.9m）处瓦斯含量10.9938m3/t，瓦斯压力为1.200MPa，经计算，现10903运输顺槽迎头前方原始瓦斯含量为11.5906m3/t，瓦斯压力为1.345MPa，煤层突出危险性综合指标D=1.4408、K=38.9，K9煤层具有突出危险性。

3.钻孔施工工艺

采用顺层平行钻孔预抽区段煤层瓦斯的区域防突措施，设计从10903回风顺槽3#导线点前70m开始，在巷道下帮共施工了3个本煤层瓦斯钻孔，钻孔控制到10903运输顺槽下帮轮廓线外20m范围，设计钻孔孔深200m，孔径133mm，方位23°，倾角-18°。

选用ZDY3500LP型履带式钻机，Φ73/63.5宽叶片螺旋钻杆辅助排渣，采用高压水排粉的施工工艺，先用Φ94mm复合片钻头施工至孔底，再换用Φ133/94mm复合片钻头扩孔至孔底终孔。施工的3个本煤层钻孔孔深分别达到202m、210m、206m，通过现场钻孔施工，钻机性能稳定、调角方便，能满足现场施工需要，达到了预期的目标。

4.抽采效果

分别对试验的3个钻孔进行了瓦斯抽采效果分析，抽采效果好，其中1#钻孔，从2016年1月19日开始抽采，截止2016年4月1日，抽采73天，平均抽采浓度21%，平均抽采纯流量0.22m3/min。2#钻孔，从2016年2月4日开始接管道抽采，截止2016年4月1日，抽采58天，平均抽采浓度22%，平均抽采纯流量0.24m3/min。3#钻孔，从2016年2月6日开始抽采，截止2016年4月1日，抽采55天，平均抽采浓度19%，平均抽采纯流量0.27m3/min。各钻孔瓦斯抽采效果见图2。

5.结论

1）ZDY3500LP型履带式全液压坑道钻机倾角（±90°）调节、开孔高度（0.8 ～ 2.75m）调节范围大，调节过程自动化程度高，只需操纵液压手柄即可完成，调转机身方便，只需拧卸卡板两侧螺钉，推动给进装置转向180°，再紧固螺钉即可，不需使用吊具，履带式行走机构搬运方便，大幅度降低劳动强度，减少辅助时间，综合效率高。

2）ZDY3500LP型履带式钻机扭矩大，施工大直径钻孔能力强，钻进效率高，并能有效避免钻孔孔内事故的发生。

3）ZDY3500LP型履带式钻机适用于300m以内的本煤层瓦斯抽采钻孔、顶底板大倾角穿层瓦斯抽采钻孔、全断面瓦斯抽采钻孔及其它用途钻孔施工，并可进行跨皮带（向皮带、背皮带）钻孔施工，钻机适应性强、适应范围广。

参考文献：

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