松軟突出煤層螺旋鉆進(jìn)技術(shù)完稿

松軟突出煤層

螺旋鉆進(jìn)技術(shù)宣講人：李泉新煤炭科學(xué)研究總院西安研究院煤層鉆進(jìn)新技術(shù)

由于大多數(shù)礦井煤層透氣性差，煤質(zhì)松軟，瓦斯含量大，甚至有動(dòng)力現(xiàn)象或突出危險(xiǎn)，使煤層預(yù)抽鉆孔打鉆難度極大，塌孔、卡鉆嚴(yán)重，鉆孔打不深，致使瓦斯抽放效果差，不能很好的滿(mǎn)足生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)的要求，影響了煤礦生產(chǎn)的正常進(jìn)行。所以解決松軟突出煤層鉆進(jìn)成孔問(wèn)題對(duì)于我國(guó)煤礦生產(chǎn)具有極其重要的意義。一、背景煤層鉆進(jìn)新技術(shù)二、煤層瓦斯抽采鉆進(jìn)工藝1水循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)無(wú)粉塵污染技術(shù)成熟易塌孔2空氣循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)

粉塵污染大目前井底系統(tǒng)風(fēng)壓不夠3螺旋鉆進(jìn)技術(shù)可防突不影響孔壁粉塵小孔內(nèi)事故少成孔率高煤層鉆進(jìn)新技術(shù)三、螺旋鉆進(jìn)技術(shù)1定義

螺旋鉆進(jìn)就是在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器所產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)主動(dòng)鉆桿傳遞給螺旋鉆桿至鉆頭，孔底及孔壁產(chǎn)生的鉆屑則由螺旋葉片推移式前進(jìn)輸送，鉆屑自身的重力、鉆屑之間的粘滯力、以及鉆屑與葉片和外殼之間的摩擦力阻止了它和螺旋葉片一起旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)鉆屑在葉片推動(dòng)下擠壓直線前進(jìn)。煤層鉆進(jìn)新技術(shù)三、螺旋鉆進(jìn)技術(shù)1定義螺旋鉆進(jìn)簡(jiǎn)圖鉆機(jī)煤層主動(dòng)鉆桿螺旋鉆桿三、螺旋鉆進(jìn)技術(shù)2特點(diǎn)

1）無(wú)重復(fù)破碎現(xiàn)象,鉆進(jìn)效率高。

2）不需要沖洗介質(zhì)，且螺旋鉆桿在鉆進(jìn)過(guò)程中振動(dòng)、

噪音少，改善了現(xiàn)場(chǎng)人員的工作環(huán)境，同時(shí)也減少了因鉆桿振動(dòng)而對(duì)孔壁的影響，減少了孔壁的破壞機(jī)率，成孔率高。

3）鉆進(jìn)輔助設(shè)備少，減少了搬遷、維修、保養(yǎng)等一系列工作，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了鉆進(jìn)效率。煤層鉆進(jìn)新技術(shù)鉆孔深度m100-350鉆桿直徑mm

Φ90螺旋

Φ100螺旋終孔直徑mm200/150鉆孔傾角°0°～±90°回轉(zhuǎn)速度r/min50-170最大扭矩N.m3200給進(jìn)能力kN105起拔能力kN73功率kW

37適用電壓V380/660整機(jī)質(zhì)量kg2500主機(jī)外型尺寸（長(zhǎng)×寬×高）2.25×0.95×1.7四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備ZDY－3200S1.鉆機(jī)

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備鉆孔深度

m50-350鉆桿直徑

mmΦ120螺旋Φ130螺旋Φ150螺旋終孔直徑

mm200/150鉆孔傾角°±45°回轉(zhuǎn)速度r/min50-280/600最大扭矩

N.m4000給進(jìn)能力

kN146起拔能力

kN146功率

kW55適用電壓

V380/660整機(jī)質(zhì)量

kg2500主機(jī)外型尺寸

（長(zhǎng)×寬×高）

2.25×0.95×1.71.鉆機(jī)

ZDY－4000S煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備鉆孔深度

m200鉆桿直徑

mmΦ78螺旋Φ90螺旋終孔直徑

mm200/150鉆孔傾角°-10°～45°回轉(zhuǎn)速度r/min80－280最大扭矩

N.m1200給進(jìn)能力

kN45起拔能力

kN45功率

kW22適用電壓

V380/660整機(jī)質(zhì)量

kg3700主機(jī)外型尺寸

（長(zhǎng)×寬×高）

2.54×1.22×1.621.鉆機(jī)

ZDY－1200L四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備鉆孔深度

m200鉆桿直徑

mmΦ120螺旋Φ130螺旋Φ150螺旋終孔直徑

mm200/150鉆孔傾角°-5°～60°回轉(zhuǎn)速度r/min70-240最大扭矩

N.m4000給進(jìn)能力

kN123起拔能力

kN123功率

kW55適用電壓

V380/660整機(jī)質(zhì)量

kg5500主機(jī)外型尺寸

（長(zhǎng)×寬×高）

3.1×1.45×1.71.鉆機(jī)

ZDY－4000L煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備2螺旋鉆桿

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備2螺旋鉆桿

插接式螺旋鉆桿

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備2螺旋鉆桿

絲扣式螺旋鉆桿

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)螺旋鉆桿的輸煤生產(chǎn)率

1)螺旋鉆桿內(nèi)徑

2)螺旋鉆桿轉(zhuǎn)速

3)螺旋鉆桿的螺距

4)螺旋鉆桿葉片的升角及螺旋鉆桿的填充率5個(gè)不確定參數(shù)都有各自的約束條件，利用5個(gè)參數(shù)的約束條件及螺旋鉆桿輸煤生產(chǎn)率的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、計(jì)算機(jī)編程計(jì)算得出螺旋鉆桿有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)值。

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備2螺旋鉆桿

鉆桿直徑(mm)芯桿直徑(mm)鉆桿長(zhǎng)度(mm)接頭形式備注785075010001500平扣錐扣插接式扣可以根據(jù)客戶(hù)要求定做9063.51001107312013015089煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備2螺旋鉆桿

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備3螺旋鉆頭

規(guī)格(mm)859095100110120125130類(lèi)型普通型加強(qiáng)型備注可根據(jù)客戶(hù)要求定做煤層鉆進(jìn)新技術(shù)3螺旋鉆頭

斜三翼螺旋鉆頭（普通型）

直三翼螺旋鉆頭（加強(qiáng)型）

煤層鉆進(jìn)新技術(shù)四、螺旋鉆進(jìn)設(shè)備鉆壓太大鉆頭被壓入越深，切下的煤塊就越大不容易被螺旋葉片推出孔外

孔內(nèi)堆積形成煤屑楔，鉆孔軌跡有上仰趨勢(shì)

1）鉆壓在鉆進(jìn)過(guò)程中要根據(jù)鉆機(jī)系統(tǒng)壓力值適當(dāng)調(diào)節(jié)鉆壓，鉆進(jìn)壓力不能過(guò)大。

螺旋葉片與煤粉相互作用使螺旋鉆桿產(chǎn)生一個(gè)向鉆孔方向的力，隨著鉆孔深度的增加，螺旋鉆桿的反作用力增加，此時(shí)鉆機(jī)的給進(jìn)壓力應(yīng)適當(dāng)減少，所以在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)的給進(jìn)壓力要適當(dāng)。五、螺旋鉆進(jìn)工藝煤層鉆進(jìn)新技術(shù)2）轉(zhuǎn)速在鉆進(jìn)過(guò)程中轉(zhuǎn)速不能太高，如果螺旋鉆桿轉(zhuǎn)速太高，單位轉(zhuǎn)速下排粉量降低，整體上螺旋鉆桿的排粉量是增加的，但這加大了螺旋鉆桿對(duì)孔壁的擾動(dòng)，且鉆桿旋轉(zhuǎn)負(fù)荷增大，增加了鉆機(jī)的功率消耗。所以在松軟突出煤層鉆進(jìn)過(guò)程中，螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)速n不得超過(guò)其臨界轉(zhuǎn)速nmax。那么螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)速在其臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)時(shí)，相應(yīng)結(jié)構(gòu)的鉆桿存在相應(yīng)的、確定的轉(zhuǎn)速，使其排粉量達(dá)到最大值，在鉆進(jìn)過(guò)程中以此確定值為依據(jù)調(diào)整鉆桿轉(zhuǎn)速。五、螺旋鉆進(jìn)工藝煤層鉆進(jìn)新技術(shù)六、工程應(yīng)用情況煤層鉆進(jìn)新技術(shù)名稱(chēng)煤層鉆機(jī)鉆具組合孔深山西陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)三礦3#松軟突出煤層ZDY-4000SΦ130mm+Φ150mm180m山西新元公司新元礦3#松軟突出煤層ZDY-4000SΦ120mm+Φ130mm120m山西開(kāi)元公司開(kāi)元礦15#松軟突出煤層ZDY-4000LΦ110mm+Φ120mm150m晉城煤業(yè)集團(tuán)趙莊礦3#松軟突出煤層ZDY-3200SΦ110mm+Φ120mm150m潞安礦務(wù)局常村煤礦3#松軟突出煤層ZDY-1900SΦ92mm+Φ110mm102m單次最高鉆進(jìn)最高達(dá)28.57m/h平均鉆進(jìn)效率19m/h六、工程應(yīng)用情況

目前西安院正與四川芙蓉集團(tuán)有限公司的白皎礦、杉木樹(shù)礦、峰峰集團(tuán)有限公司的淑村礦、薛村礦和邯鄲礦務(wù)局的陶二礦等十幾家煤