地面瓦斯抽采钻机的设计与瓦斯抽气技术研究

摘要：近年来，煤矿区的地面煤层气抽取技术是我国采用的综合治理的重大措施之一。但由于现有的装备在设计上存在一些问题，导致煤矿区的地面煤层抽取技术进展非常缓慢。针对这一现状，本文就地面瓦斯抽采钻机车设计的结构和瓦斯抽气的技术展开合理的分析。

关键词：地面瓦斯抽采钻机车；机车设计；瓦斯抽气技术

随着信息技术和时代的飞速发展，煤矿去瓦斯抽采式钻机设计的方面也发生了非常大的改变，而现在的瓦斯抽采式钻机也正朝着网络化、智能化、便捷化和集成化的方向发展。而通常情况下，机械的设计直接关系到后续的煤层气抽采技术的发展，所以相关的人员非常重视煤矿区地面钻机煤层抽采技术的研究。而在整体设计的过程中，一方面要充分重视其使用价值，另外一方面在设计的过程中要充分重视将原有的产品进行更好地改造，以期望能够在今后的产品中让其得以更好的运用。

1 地面瓦斯抽采钻机车的基本结构

1.1 动力头

所有钻机中最核心的部分就是其動力头，而要想让动力头的转速和扭矩一直都处于一个比较理想的状态，这当然也就不需要相关的设计人员在进行瓦斯抽采式钻机设计的过程中，更好地进行马达排量的调节。而也只有通过这样排量的调节，才能够使得整体的瓦斯抽取式的钻机获得较大范围和较高转速的结果。此外，在使用的过程中，一般也会较大程度地采用高速液压马达，这样才能够使得各种钻进的方法能够更加顺利地进行。而只有当瓦斯抽采式钻机机头更好地与传动箱相互配合地时候，那么相关马达输出地转速就会更好地被输送到主轴中去。整体而言，动力头的结构将会变得更加简单。

1.2 夹持器

最常用地夹持器的结构呈现复合-浮动地结果，最大地优势是操作起来非常地灵活方便，且其张口特别大。在需要使用地时候可以将其开孔口非常灵活地进行翻转，这样口径比较粗地钻具就能够非常轻松地得以通过。[1]最为重要的是，本身夹持器也存在一定的浮动结构，这样就可以非常有效地将钻孔和钻杆之间的磨损程度进一步地得以降低，进而使得钻机的使用寿命能够不断地得以增强。

2 地面瓦斯抽采钻机车的技术分析

2.1 目前地面瓦斯抽采钻机车技术遭遇的问题

虽然现在的煤田钻机已经全面覆盖到了煤矿瓦斯地面的抽采系统中，但是当前石油钻机的作业成本显得非常高，而且对于井口和道路都会提出非常高的要求，而且又因为多数的煤矿区和丘陵地区的修路成本比较高，所以也就非常难以被运用到地面的瓦斯抽采工作中来。

近几年来，我国的单位已经从国外进口了几台空气钻机，其钻井设备的效率正逐步被提高，而且其实施工程的成本也在逐渐的降低，对煤层的伤害势必会降到最低。但是随着钻孔深度的逐渐加大，我国进口的国外的进口钻机的能力明显不足，一旦遇到卡钻、埋钻或其他塌孔的事故时，由于钻具不能够很好地被提出到孔外去，那么其钻进就会因此而报废，这样就无形之中增加了钻井的成本。这也会使得我国的瓦斯抽采钻机车的开采变得更为迫切。

2.2 煤层气钻井的深度、施工周期和功率

我国钻井的特点是深度小、施工周期短以及钻机搬迁的需要非常频繁。而为了更好地适应这一需要，地面瓦斯抽采钻机车一般都会采用车载式的模式，并更好地安装于10m×6m的专用汽车底盘上面。而为了更好地满足功率的相关要求并且使得车辆能够更好地和相关的液压系统进行匹配，每一台地面瓦斯抽采钻机车都会被配置上非常独立的柴油发动机。

2.3 顶部驱动变速技术

为了更好地满足不同地层和施工条件钻进的需要，并用以更好地满足我国各种类型的井口的需要，可以在顶部安装相关的驱动装置，并采用多用的马达复合驱动技术和硬齿轮的传动技术来使得地面抽采瓦斯钻机车的技术变得更好。采用顶部驱动最大的优点就是能够更好地实现加压钻井。而为了使得动力头的钻速能够达到最大，并使得工作的效率变得更好，在动力头回转的时候可以由三台大排量的变量柱塞泵进行联合的供油，并积极采用负载传感的技术进行更好地控制，只有这样才能够更好地实现动力头的旋转变速功能。

2.4 满足提升力需要的技术

为了让其在水平井施工的过程中，最大限度地满足提升力地需要，并且拥有最快的起落速度，便于车辆更好地进行相关的运输，那么地面瓦斯抽采钻机车就可以采用油缸驱动伸缩桅杆式井架的方式来更好地进行操作。而所有的桅杆式井架采用的都是全钢板式的构造。井架在使用的过程中也会自动发生起落的现象，并使得油缸的驱动更好地进行运转，只有这样才能够使得井架在最短的时间内完成一定的起落幅度，而其相应的速度也会因此有所提升。

2.5 起拔以及给进的能力

其实在煤矿的矿井下进行瓦斯抽采的过程中，钻机上钻孔的角度一般都比较多变。此外，在施工的过程中，孔内非常容易出现掉块的情况，这样其实非常容易引起抽采机事故的发生。此外，在整体施工的过程中，由于施工条件的限制，有些地段的地质条件相对非常复杂，这也就对我国瓦斯抽采机的工作能力提出了进一步的高要求。因为通常是采用加压钻井的方式使得其在煤矿井下进行作业，那么钻机的给进能力和钻杆的重量之间就不能够相差太大。

3 结语

以上就是对地面瓦斯抽采钻机车的介绍。而相信随着地面瓦斯抽采钻机车的制造技术在我国不断地得以提升，那么我国能源开采的技术也会得到进一步的提升。从长远的利益来看，随着我国地面瓦斯抽采机技术和构造的不断更新和提升，我国煤矿企业的市场竞争力也会不断增强，这不得不说是对我国社会经济的一种引领作用。

参考文献：

[1]李剑锋，王均效，王寿佑，等.圆柱齿轮齿面接触线法向钢阵与齿向载荷分布的研究[J].山东工业大学学报，2013（2）：43-46.

作者简介：李涛涛（1989-），男，汉族，山西晋城人，本科，助理工程师，毕业学校：湘潭大学，主要研究方向：煤矿机械。