ZDY6500LP（A）型钻机在顺层孔施工中的应用实践

杜雷

淮南矿业集团煤业分公司地质勘探工程分公司，中国·安徽 淮南 232000

为贯彻落实煤业公司提出的“推进钻探装备升级，提高打钻效率，提升抽采效果”的工作要求，解决当前顺层孔施工中存在的诸多问题和不足，谢桥矿和勘探工程处首次在2121（3）轨道顺槽顺层钻孔施工中试验应用ZDY6500LP(A)型履带式全断面遥控钻机，同步配合水力压裂综合增透技术，取得了较好的打钻和瓦斯抽采效果。目前，钻机综合台效达3890 m/台·月，初步实现了提高打钻效率和减轻职工劳动强度的目的。

履带式；遥控钻机；顺层孔施工

1 工作面概况

2121（3）工作面位于二水平东翼13-1煤采区，标高-709.2m～-838.1m，设计走向长3105m，其中东段825m、西段2280m。工作面位于突出煤层13-1煤突出危险区，平均煤厚5.5m，煤层倾角14°，原始瓦斯压力1.8MPa，瓦斯含量6.5m3/t。2121（3）轨道顺槽标高-683.5m～-721.2m，与2111（3）运输顺槽平行布置，净煤柱7.0m，设计全长2460.6m，断面形状为梯形，采用锚网索支护。

在2121（3）轨道顺槽内，采用三花布置，开孔位置距巷道底板0.8m 和1.2m，孔间距3m，方位0°，倾角范围-12°～-18°，设计孔深100m，终孔孔径φ113mm。钻孔设计平面图如图1所示。

图1 2121（3）工作面顺层钻孔设计平面图

2 钻机简介

2.1 钻机结构

ZDY6500LP（A）型履带式全断面遥控钻机是一种履带自行式、低转速、大转矩、全倾角的遥控钻机，由主机、油箱、泵组、孔口装置、电柜、电控操纵台等组成。

2.2 主要技术参数

ZDY6500LP（A）型履带式全断面遥控钻机额定转矩6500～1750N·m，主轴倾角-180°～+180°，主轴高度调节范围730～1630mm，最大爬坡能力15°，无线遥控距离30m。具体如表1所示。

表1 ZDY6500LP（A）型履带式全断面遥控钻机主要技术参数

2.3 钻机主要特点

2.3.1 水平开孔高度范围大

该钻机水平最低开孔高度730mm，举升高度900mm，最高水平开孔高度1630mm。

2.3.2 能够实现全断面施工

钻机主机倾角可在-180°～+180°范围内调整，稳固一次钻机，可施工巷道断面内所有扇形孔。

2.3.3 能满足低矮巷道施工

钻机运输高度可控制在2100mm 以内；正常施工时最低巷道高度要求为2600mm。

2.3.4 钻机稳固性好

钻机设计多级油缸大立柱结构，双立柱钻机一次最大稳固高度可达4200mm，稳固高度高；机身具备前后稳固，机身稳定性强；主机制动锁紧装置将主机与钻车履带之间液压锁紧，能消除施工时主机的震动，施工稳定性好。

2.3.5 对开式夹持器性能好

具有顶部开放结构，利于下放钻具；开口量大，对中性好；更换卡瓦和副夹进油接头方便。

2.3.6 钻机运输和施工能够遥控操作

可使用遥控器在30m范围内通过有线或无线方式控制钻机运输和施工，操作方便、灵活[1]。

3 当前顺层孔施工存在的问题

由于受煤层赋存状态不均、装备能力不足及人员操作不熟练等诸多因素影响，目前顺层孔施工主要存在如下问题。

3.1 深孔保直性差，见煤率低

谢桥矿在6煤工作面施工顺层钻孔时，使用ZDY4000LP（S）型、ZDY3200S型钻机，孔深100m后百孔见岩率约为68%，导致面长在200m的工作面，靠近中间位置的20m区域普遍存在钻孔掩护不到位的现象。

3.2 供风风压不足，排渣不畅易埋钻

谢桥矿采掘工作面生产期间的风压约为0.3～0.5MPa，当巷道内同时开启多部钻机时，工作风压仅能达到0.2～0.3MPa，钻孔施工时排渣不畅，极易发生憋孔及埋钻现象。

3.3 封孔质量差，套管下不到位，抽采浓度低

钻孔内煤岩粉排不干净，导致封孔囊袋不能紧贴孔壁，易产生漏气点，且钻孔排渣不畅导致下套管时下不到孔底，造成钻孔封孔不严，抽采浓度低，影响抽采效果。

4 采取的措施

4.1 提升装备能力

为解决钻孔保直性差的问题，谢桥矿和勘探工程处在2121（3）轨道顺槽顺层钻孔施工中应用了ZDY6500LP（A）型履带式全断面遥控钻机，该钻机最大输出转矩6500N.m，最大给进力130kN，最大起拔力210kN，钻孔可施工倾角0°～±180°，主轴高度调节范围730mm～1630mm，无线遥控距离30m，钻机给进行程为600mm，电动机功率90KW。其额定转矩、额定流量、主轴倾角、主轴高度调节范围、额定给进/起拔力等参数均大于ZDY4000LP（S）型履带式钻机，且具有无线遥控功能。施工期间钻机的保直性好，使用过程中不易发生憋孔和埋钻事故。

4.2 提升系统风压

为保证钻机顺利施工，在工作面设计时充分考虑巷道内钻机布置，在巷道内布置一趟6寸压风管路，同时在巷道外安装一台空压机，目前钻孔施工处供风风压是0.8MPa，为钻机施工提供了良好的施工条件。

4.3 严控钻孔验收

为提高钻孔施工质量，钻孔施工过程全程采用视频验收，同时安排测气员在施工过程中动态检查钻孔施工参数，保障钻孔施工质量。钻孔验收执行视频验收人员与现场测气员双签名制度，既能保证钻孔施工进度，又确保了钻孔施工质量。同时，安排抽采区落实“一钻孔，一合茬”，确保钻孔及时合茬抽采，并对合茬钻孔执行周考察，达不到考核标准的，一律进行补孔或重新封孔。

5 应用效果

谢桥矿2121（3）轨道顺槽自应用ZDY6500LP（A）钻机以来，从提效、见煤率、钻孔抽采浓度、降低职工劳动强度及安全等各方面均体现了很强的优越性。

5.1 提效方面

ZDY6500LP（A）钻机的月施工综合台效由初期调试阶段的3043m/台·月提高到目前正常施工阶段的3890m/台·月，是ZDY4000LP（S）钻机的1.26倍。与煤业公司要求钻机综合台效3000m/台·月相比，钻机台效提高至1.29倍。

5.2 见岩率方面

在2121（3）轨道顺槽使用ZDY4000LP（S）型钻机共施工钻孔104个，其中共有22个在孔深100m 前见岩，占比21.1%。自2019年12月以来使用ZDY6500LP（A）型钻机共施工钻孔155个，其中共有15个在孔深100m 前见岩，占比9.7%。由此可见，钻孔见岩率减少了54%，钻孔保直性提高显著。

5.3 抽采浓度方面

根据统计数据显示，自2019年12月至今，2121（3）轨道顺槽已形成顺层预抽评价单元3个，预抽单元平均抽采浓度分别达33%、46%、44%，达到煤业公司要求抽采浓度（15%）的2.2倍、3.1倍、2.9倍。截止目前巷道内施工顺层钻孔259个，钻孔浓度按照40%考核，合格钻孔占92%以上。

5.4 降低劳动强度

ZDY6500LP（A）钻机施工利用自动控制程序，实现远程遥控、自动钻进功能，施工过程中不需要人工频繁操作钻机，极大地减少了职工的操作时间和劳动强度。同时操作人员可根据施工情况随时调整操作位置，提高了操作人员的灵活性和安全性。

5.5 安全经济方面

自2020年1月份以来，2121（3）轨道顺槽共有2个钻孔发生埋钻现象，丢埋钻杆20m，与采用ZDY4000LP（S）型钻机施工的2121（3）运输顺槽相比，同期较少7起埋钻现象，减少丢埋钻杆182m。同时，ZDY6500LP（A）型钻机可在30m范围内使用遥控器操作，操作人员远离孔口和钻机，保障了操作人员的施工安全。

6 结语

6.1 适用条件

通过应用，ZDY6500LP（A）型履带式全断面遥控钻机适用于顺层钻孔低位孔施工。

6.2 工作方向

进一步提高遥控器操控范围，实现50m范围内远程操控。此外，继续试验ZDY6500LP（A）型履带式全断面遥控钻机在薄煤层顺层钻孔施工的适用性，下一步推广应用。