一種煤礦抽采鉆孔除渣防塵裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孫 文 光

（兗礦貴州能化有限公司大方煤業(yè)小屯煤礦，貴州 畢節(jié) 551700）

關(guān)鍵字：除渣防塵裝置；瓦斯抽采；煤巖渣；除渣桶

隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，瓦斯抽采成為煤與瓦斯突出礦井實(shí)施區(qū)域防突的主要措施之一。目前多數(shù)企業(yè)采用鉆孔方式進(jìn)行瓦斯抽采，利用抽采泵站提供的負(fù)壓將鉆孔內(nèi)的瓦斯抽采出煤層，從而達(dá)到降低煤層瓦斯壓力的目的，使煤層的突出危險(xiǎn)性降低甚至消除[1-2]。大方煤業(yè)小屯煤礦廣泛使用某品牌鉆機(jī)[3]，該鉆機(jī)配套鉆桿為光桿鉆桿，碰到地質(zhì)條件復(fù)雜多變的煤層鉆孔施工時(shí)，經(jīng)常遇到軟分層而出現(xiàn)鉆孔塌孔現(xiàn)象。為提高鉆孔成孔率，將光桿鉆桿更換為矮螺紋鉆桿，該鉆桿以地質(zhì)鉆桿為桿體，經(jīng)預(yù)應(yīng)力纏繞平面螺旋葉片焊接而成。該鉆桿因桿體與螺旋葉片之間存在縫隙，導(dǎo)致孔口裝置無(wú)法起到密封作用，不僅影響防塵效果，也為清理增加了困難。

1 鉆機(jī)結(jié)構(gòu)

該品牌鉆機(jī)主要由泵站、動(dòng)力頭、機(jī)架、立柱框架、操縱臺(tái)和鉆具組成[3]。鉆機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 鉆機(jī)結(jié)構(gòu)

2 原鉆機(jī)孔口裝置設(shè)計(jì)缺陷

1）采用矮螺紋鉆桿鉆孔施工時(shí)，煤巖渣及粉塵將從鉆桿縫隙中吹出，原有孔口裝置與鉆桿之間無(wú)法起到密封作用，使得孔口防塵效果較差。

2）采用防塵袋收集煤巖渣及粉塵，鉆孔施工時(shí)，每米將產(chǎn)生大約20 kg 煤巖渣，每10 m 即可裝滿1 袋，由2 名人員轉(zhuǎn)移至輸送帶旁，并經(jīng)輸送帶輸送至地面。

3）鉆孔施工過(guò)程中產(chǎn)生的煤巖渣經(jīng)除渣口直接進(jìn)入到防塵袋，無(wú)法判別鉆孔煤巖情況。

4）進(jìn)行穿煤作業(yè)時(shí)，極易發(fā)生鉆孔噴孔事故，將產(chǎn)生大量瓦斯，隨煤巖渣進(jìn)入防塵袋中。因防塵袋密封性較差，瓦斯從中泄露后在巷道中積累，造成瓦斯超限。

3 新型除渣防塵裝置設(shè)計(jì)

為提高防塵效果，設(shè)計(jì)了新型除渣防塵裝置：

1）設(shè)計(jì)組合式鼓型噴霧式孔口裝置（以下簡(jiǎn)稱為組合式孔口裝置）。

在原有孔口裝置除渣口后方增加3 道皮帶擋渣裝置，提高鉆桿與孔口裝置之間密封性，阻止煤巖渣與粉塵通過(guò)鉆桿帶出；因鉆桿為螺紋型，煤巖渣與粉塵會(huì)摻雜到螺紋中隨之帶出，在第1 道與第2 道皮帶擋渣裝置之間安裝高壓水噴頭，可將進(jìn)入此段中的粉塵與水霧吸附，達(dá)到抑制揚(yáng)塵的目的；在孔口裝置尾部即第 2 道與第3 道皮帶擋渣裝置之間增加φ40 mm 出渣口，螺紋帶出的煤巖渣可通過(guò)該出渣口排出，如圖2 所示。

圖2 組合式鼓型噴霧式孔口裝置

2）設(shè)計(jì)除渣桶。用于收集煤巖渣及粉塵，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。除渣桶由進(jìn)渣口、出渣口、出氣口、抽放口、觀察窗、高壓水噴頭、擋渣鋼板、儲(chǔ)渣桶、起吊吊環(huán)等組成。其中，進(jìn)渣口通過(guò)軟管與組合式孔口裝置除渣口連接；出氣口通過(guò)軟管與除塵袋連接，使用緊固鋼帶緊固；當(dāng)除渣桶內(nèi)煤巖渣含量接近擋渣鋼板時(shí)，起吊除渣桶至輸送帶上方，打開(kāi)出渣口，煤巖渣通過(guò)輸送帶傳送至地面上；除渣桶上方開(kāi)出觀察窗，由鋼化玻璃及觀察孔組成，配合高壓水噴頭，方便于施工人員判別鉆孔煤巖情況；當(dāng)除渣桶內(nèi)瓦斯含量達(dá)到一定壓力后，頂開(kāi)球閥，通過(guò)抽放口排除，防止瓦斯超限；鉆孔施工時(shí)，打開(kāi)組合式孔口裝置及除渣桶內(nèi)的供水閘閥（注意：供水閘閥嚴(yán)禁打開(kāi)過(guò)大或過(guò)小，水量?jī)H需滿足孔口降塵和沖刷除渣桶觀察口即可，施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)調(diào)整）。除渣桶實(shí)物結(jié)構(gòu)圖如圖4 所示。

圖3 除渣桶設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

圖4 除渣桶實(shí)物結(jié)構(gòu)圖

除渣防塵裝置結(jié)構(gòu)總圖如圖5 所示。

圖5 除渣防塵裝置結(jié)構(gòu)總圖

4 新型除渣防塵裝置產(chǎn)生的效益

1）節(jié)約成本：現(xiàn)每臺(tái)鉆機(jī)平均每天施工鉆尺約130 m，使用防塵袋裝渣，每施工10 m 就需清渣1 次，每次清渣需2 個(gè)人用20 min；使用除渣桶后，僅需1人用2 min。每次節(jié)約人工0.078 人，每天可節(jié)約人工1.014 人，每臺(tái)鉆機(jī)每年可節(jié)約人工370.11 人，以人工成本86 元計(jì)算，累計(jì)節(jié)省人工費(fèi)用3.18 萬(wàn)元；

2）經(jīng)濟(jì)效益：每天約增加鉆尺15 m，全年增加鉆尺5 475 m，按照鉆尺每米15 元計(jì)算，累計(jì)增加鉆尺效益8.21 萬(wàn)元。

5 結(jié)束語(yǔ)

新型除渣防塵裝置可極大地提高勞動(dòng)效率，減輕粉塵危害。每臺(tái)除渣桶預(yù)計(jì)每年為企業(yè)增效11.39 萬(wàn)元，具有相當(dāng)廣泛的推廣價(jià)值。