ZDY7300LX 造穴钻机的分析与应用

梁 杰

（山西诚正建设监理咨询有限公司，山西 阳泉 045008）

引言

煤与瓦斯突出是在压力作用下破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，是另一种类型的瓦斯特殊涌出的现象，具有极大的破坏性。因此，对煤与瓦斯突出进行有效防治，是保障煤矿安全生产的工作重点之一。近年来，各大煤矿针对煤与瓦斯突出的威胁现状，明确了煤与瓦斯的防范重点，采取了一些针对性强的治理措施，其中最为有效的措施是采用较为先进的煤与瓦斯防治的专用设备，而ZDY7300LX 造穴钻机最具代表性，它能够快速完成底（高）抽巷、本煤层掘进工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔的钻进与造穴，从而使煤与瓦斯突出煤层高效卸压。

1 ZDY7300LX 造穴钻机简介

ZDY7300LX 煤矿用履带式全液压坑道钻机适用于煤与瓦斯突出煤层快速钻进、高压旋转机械水力造穴，达到高效卸压、增透增流的目的，被广泛应用于煤矿井下底（高）抽巷、本煤层掘进工作面施工瓦斯抽采孔、造穴孔的钻进，是含瓦斯低渗煤层高效瓦斯治理的一体化成套装备。该钻机在工作时，通过机械式煤层造穴泄压装置在含瓦斯突出煤体中卸出一定量的煤体，在钻孔周围形成一个孔洞，为煤体膨胀变形、卸压、位移提供一定的空间，同时引起煤体裂隙网络发育，煤层透气性大幅度增高，促进瓦斯被有效抽采，实现对含瓦斯突出煤体卸压增透区域的瓦斯治理。造穴装置前端封闭，具有造穴功能，可实现不退出钻杆钻进、造穴一体化。机械造穴装置正常工作压力达到16 MPa，对煤层进行造穴后通常形成直径大于0.5 m、长度1 m 的洞穴空间。

2 ZDY7300LX 钻机型号含义（见表1）

表1 ZDY7300LX 钻机型号的含义

3 ZDY7300LX 钻机适用范围

ZDY7300LX 煤矿用履带式全液压坑道钻机主要被用于煤矿井下钻进瓦斯抽（排）放孔、注水灭火孔、煤层注水孔、放顶缷压孔、地质勘探孔等，适用于岩石硬度系数f≤10 的各种煤层岩层，要求巷道高度大于3.5 m、宽度大于3.5 m。

4 ZDY7300LX 钻机结构

钻机整体结构如图1 所示，主要由履带底盘总成、立柱组件、导轨组件、油箱组件、操作机构、动力头、夹持器组件、泵动力总成、斜撑组件等组成。

图1 钻机整体结构

5 ZDY7300LX 钻机主要技术参数（见下页表2）

表2 ZDY7300LX 煤矿用履带式液压钻机基本性能参数

6 ZDY7300LX 钻机使用环境条件

1）正常工作温度10～65 ℃，最高系统温度70 ℃；

2）使用L-HM 68 抗磨液压油；

3）工作区域具有不低于0.6 MPa 的供风设施；

4）工作区域具有不低于2 MPa 的供水系统。

7 ZDY7300LX 钻机作业流程

ZDY7300LX 钻机作业流程为：钻杆、钻头安装到位和对准孔位→操作操台上的副泵供油转换阀，使副泵液压油进入集成多路换向阀组→装首根钻杆→钻进及加接钻杆→下钻→撤钻、移钻。

8 ZDY7300LX 钻机的现场应用

为了验证钻机的能力和实际应用情况，中煤科工集团北京华宇工程有限公司与山西晋能控股煤业集团阳泉西上庄煤矿合作，结合该矿实际生产情况，于2021 年4 月初，在该煤矿进行了定向钻机的现场工业性生产钻探。

该组钻孔地位于该矿主力井井底临时矸仓1 号上仓巷，该巷道净宽4.6 m，净高3.9 m。设计1 号钻孔位于1 号上仓巷拱部，设计方位144°，倾角0°，孔深10 m；2 号钻孔设计方位147°，钻孔倾角0°，孔深9.5m；3 号钻孔设计方位180°，倾角0，孔深8 m；4号钻孔方位213°，倾角0°，孔深9.5 m；5 号钻孔设计方位216°，倾角0°，孔深10 m；6 号钻孔设计方位158，倾角+6°，孔深9.5 m；7 号钻孔设计方位159°，倾角+6°，孔深9 m；8 号钻孔设计方位172°，倾角+6°，孔深8.5 m；9 号钻孔设计方位201°，倾角+6°，孔深9 m；10 号钻孔设计方位202°，倾角+6，孔深9.5 m；11 号钻孔设计方位170°，倾角+11°，孔深9.5 m；12 号钻孔设计方位172°，倾角+11°，孔深9 m；13 号钻孔设计方位188°，倾角+11°，孔深8.5 m；14 号钻孔设计方位188°，倾角+11°，孔深9 m；15 号钻孔设计方位190°，倾角+11°，孔深9.5 m。此次试验钻孔15个从巷道迎头穿出，钻孔布置如图2 所示。

图2 钻孔断面图（单位：m）

该组钻孔设计轨迹从1 号上仓巷向15 号煤层方向延伸，属于穿煤施工，设计孔深8～10 m。施工完毕该组钻孔后，经过1～2 d 的瓦斯释放，释放后通知矿方通风部门瓦检工检测，检测巷道迎头瓦斯浓度在0.5%以下后，通知掘进队组恢复正常掘进作业。

通过现场钻探作业实践，ZDY7300LX 造穴钻机已被成功应用到煤矿生产作业中，并已经在山西华阳集团和顺泊里矿、寿阳七元矿、晋能控股阳泉西上庄矿得到成功推广，使用效果良好。

9 结论

ZDY7300LX 造穴钻机在煤矿安全生产中的成功应用，填补了国内近水平定向长钻孔钻进技术关键的空白，为我国煤矿现代化建设和解决煤矿安全生产突出问题做出了较大的贡献。通过钻机现场试验和实际应用表明：

1）钻机布局合理，技术先进，机动性强，井下移动稳固快速方便；

2）钻机具备近水平煤层定向钻孔施工的功能；

3）钻机液压系统设计合理、性能可靠，满足钻机工作需求，系统选用的液压元件性能稳定，通用性强，质量可靠。