ZYJ-1000/2000型鉆機(jī)供油系統(tǒng)的改進(jìn)試驗

胡俊峰

(陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司下峪口煤礦，陜西 韓城 715405)

0 引言

煤與瓦斯突出礦井巷道掘進(jìn)過程中，區(qū)域綜合防突措施施工和局部綜合防突措施施工是制約掘進(jìn)進(jìn)尺的關(guān)鍵因素，從而影響礦井的采掘接續(xù)。為了實現(xiàn)“雙突”工作面的安全掘進(jìn)，首先需要對掘進(jìn)工作面進(jìn)行區(qū)域綜合防突和局部綜合防突試驗，預(yù)測當(dāng)前工作面是否具有煤與瓦斯突出危險。一般情況下，區(qū)域防突需施工3個45 m鉆孔，施工周期為30 m。局部防突需施工3個8 m鉆孔，施工周期為一個圓班。防突鉆孔的施工時間嚴(yán)重制約著掘進(jìn)工作面的單進(jìn)水平。因此，為了提高韓城礦區(qū)掘進(jìn)工作面的單進(jìn)效率，必須改進(jìn)鉆孔施工工藝，為“雙突”礦井的安全高效快速掘進(jìn)提供保障。

1 礦井概況

下峪口煤礦21218工作面進(jìn)順沿2#煤層施工，2#煤厚0.2～1.5 m，平均煤厚1.0 m。煤層的上部一般呈粒狀、沫狀光亮型，底部為塊狀，光亮度好。2#煤與下覆3#煤間距12.8～19.5 m，3#煤厚3.5～7.0 m。21218工作面周邊除淺部的4313工作面開采以外，其它區(qū)域2#、3#煤層均未開采。2#煤層頂?shù)装迤鸱兓^大，煤層煤厚變化異常，2-1采區(qū)2#煤層掘進(jìn)期間，區(qū)域預(yù)測瓦斯含量很大。綜上所述，21218工作面進(jìn)順按突出危險區(qū)域進(jìn)行管理。

21218工作面進(jìn)順掘進(jìn)前首先需要進(jìn)行區(qū)域綜合防突，使用ZYJ420/200型鉆機(jī)施工3個前探孔，探明煤層賦存情況，鉆孔布置于煤壁軟分層中，利用其中2個鉆孔，測定工作面前方45 m范圍內(nèi)的瓦斯含量，判定工作面前方45 m范圍內(nèi)是否為無突出危險工作面，在無突出危險工作面，可不執(zhí)行區(qū)域防突措施。區(qū)域預(yù)測有突出危險時，施工區(qū)域排放鉆孔，鉆孔布置于煤壁軟分層中沿煤層傾角進(jìn)行施工，鉆孔孔徑86 mm，孔數(shù)12個，鉆孔要求打到巷道輪廓線以外15 m處。區(qū)域驗證有突出危險時執(zhí)行局部綜合防突措施，施工鉆孔數(shù)將大量增加，嚴(yán)重制約了正規(guī)掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)時間。

2 防突鉆孔關(guān)鍵技術(shù)改造

試驗鉆機(jī)采用額定壓力20 MPa的 ZYJ-1000/200架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

2.1 試驗過程

使用兩臺鉆機(jī)(A鉆機(jī)、B鉆機(jī))平行作業(yè)進(jìn)行試驗，試驗前實測掘進(jìn)機(jī)三聯(lián)閥額定壓力和開機(jī)油溫。

安裝調(diào)試：從9∶30開始安裝到10∶31安裝調(diào)試完成，鉆機(jī)控制系統(tǒng)壓力為23 MPa，A、B鉆機(jī)操作臺壓力各為20 MPa，符合1000型鉆機(jī)額定壓力。

打鉆：10∶31，A、B兩臺鉆機(jī)同時開始施工，12∶22鉆孔施工到位，A鉆機(jī)鉆孔深度為51 m、B鉆機(jī)鉆孔深度為46 m，中途因鉆機(jī)B出現(xiàn)故障影響35 min，用時為76 min，12∶22開始退鉆，13∶23退鉆完成，用時61 min，一個循環(huán)共用時137 min，鉆孔采用φ94煤鉆頭，開孔為全煤段。打鉆過程中鉆機(jī)壓力正常。

打鉆結(jié)束后，將鉆機(jī)控制系統(tǒng)切換至掘進(jìn)狀態(tài)，實測掘進(jìn)機(jī)三聯(lián)閥額定壓力23 MPa，掘進(jìn)機(jī)油溫從10 ℃上升至45 ℃，油溫正常。

2.2 工作原理

本次試驗兩套系統(tǒng)同時工作，分別給兩臺ZYJ-1000/200架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)供油，經(jīng)過調(diào)試兩套系統(tǒng)均達(dá)到設(shè)計壓力23 MPa，滿足鉆機(jī)額定壓力?？刂葡到y(tǒng)通過兩套專用負(fù)載敏感閥分別與掘進(jìn)機(jī)的190、130變量泵相連，構(gòu)成獨(dú)立的液壓系統(tǒng)。

190泵出油口P3通過三通分別給A系統(tǒng)和掘進(jìn)機(jī)三聯(lián)閥供油，LS3口上接有一個高壓三通球閥C，通過球閥切換信號油，來控制190泵P3口高壓油的去向，當(dāng)三通球閥手柄處于“打鉆”位置時，鉆機(jī)A可以正常工作，當(dāng)手柄處于“掘進(jìn)”位置時，掘進(jìn)機(jī)三聯(lián)閥可以正常工作，同樣，130泵出油口P2通過三通分別給B系統(tǒng)和掘進(jìn)機(jī)二聯(lián)閥供油，LS2口上接有一個高壓三通球閥D，通過球閥切換信號油，來控制130泵P2口高壓油的去向，當(dāng)三通球閥手柄處于“打鉆”位置時，鉆機(jī)B可以正常工作，當(dāng)手柄處于“掘進(jìn)”位置時，掘進(jìn)機(jī)二聯(lián)閥可以正常工作，系統(tǒng)控制臺如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)控制臺

通過流量調(diào)節(jié)閥E的調(diào)節(jié)手柄可以調(diào)節(jié)A鉆機(jī)供油流量，從而控制打鉆速度，同樣，流量調(diào)節(jié)閥E是用來調(diào)節(jié)B鉆機(jī)供油流量的。

本系統(tǒng)與鉆機(jī)的供油接口采用高壓快速接頭，打鉆結(jié)束后可以將高壓油管直接拔出，接頭自動將液壓油密封在高壓膠管內(nèi)，每臺鉆機(jī)有三根高壓油管與系統(tǒng)連接閥塊相連，分別為主泵接油口、副泵接油口和主回油口，連接閥塊如圖2所示。

圖2 連接閥塊

2.3 試驗結(jié)果

通過改進(jìn)，該系統(tǒng)可同時為兩臺1000型鉆機(jī)提供動力源，打1個50 m的孔，從打鉆到退鉆要比同等條件下使用鉆機(jī)泵站打孔節(jié)約30 min左右，在施工多個鉆孔時效率會更高，表1為與傳統(tǒng)打鉆模式對比表，經(jīng)比較，可發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。

表1 打鉆時間對比表

降低了工人的勞動強(qiáng)度：當(dāng)使用傳統(tǒng)兩臺鉆機(jī)時，由于增加了一套鉆機(jī)主機(jī)，需要3個人來移機(jī)組裝，由立柱和導(dǎo)軌構(gòu)成的主機(jī)重量只有100多公斤，相比移動600多公斤的泵站來說容易很多。

節(jié)約了鉆孔施工時間：以打孔深度50 m為例，掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)帶1臺鉆機(jī)時，打鉆時間為4 h，要比傳統(tǒng)打鉆時間縮短1 h，而使用兩臺鉆機(jī)同時工作時，打兩個孔所需的時間將不足傳統(tǒng)打鉆時間的一半，打鉆效率顯著提高。以韓城地區(qū)布置12個瓦斯泄放孔、孔深50 m為例，傳統(tǒng)鉆機(jī)用時約為30 h，而采用本系統(tǒng)帶動兩臺鉆機(jī)同時工作，施工12個孔用時僅需12 h，節(jié)約18 h。

2.4 存在問題

本次試驗掘進(jìn)機(jī)連續(xù)工作4 h左右，油溫從10 ℃上升至45 ℃，掘進(jìn)機(jī)最佳工作油溫為50～60 ℃，本次試驗油溫雖未達(dá)到最佳油溫，但油溫45 ℃也屬正常。

本次試驗應(yīng)用了冷卻水，流量約為6 L/min，工作4 h迎頭積水為：6(L/min)×4 h×60(min/h)×=1 440 L，即連續(xù)工作4 h后，迎頭積水約為1.5 m3。若設(shè)備長期工作，掘進(jìn)機(jī)油箱冷卻水不能及時排出，造成迎頭大量積水，工作時間越長，積水越多，給掘進(jìn)頭的安全高效生產(chǎn)帶來不利影響。

3 結(jié)語

改進(jìn)ZYJ-1000/200架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)供油系統(tǒng)，不僅減少了掘進(jìn)工作面施工工藝環(huán)節(jié)，降低了掘進(jìn)工作面工人的勞動強(qiáng)度，同時也提高了掘進(jìn)工作面掘進(jìn)效率和安全程度。