氣動(dòng)鉆機(jī)在煤礦地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用

崔廣甲　曹桂寶　張長(zhǎng)武

摘 要： 采用井下鉆探的方式進(jìn)行超前探，是現(xiàn)階段指導(dǎo)煤礦掘進(jìn)和開(kāi)采的重要方式方法。隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境更加復(fù)雜化和多樣化，對(duì)鉆機(jī)可操作性和安全的要求更加高，新型氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)在煤礦地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用為煤礦復(fù)雜條件下地質(zhì)鉆探提供了新的方法。

關(guān)鍵詞： 超前探 氣動(dòng)架柱式 鉆機(jī)

前 言

隨著開(kāi)采的推進(jìn)，工作面條件越來(lái)越復(fù)雜，頂板下沉、底板鼓起、局部瓦斯積聚等不利因素對(duì)電器的安全要求也越來(lái)較高，在以往采用電為動(dòng)力的液壓坑道鉆機(jī)受到很大的局限性，不能滿足特殊條件下的鉆探工作。其體積重量大、需要敷設(shè)電纜、布置電器開(kāi)關(guān)、安設(shè)排水泵等特點(diǎn)給工作帶來(lái)了很大困難，而采用壓縮氣體為動(dòng)力源的大功率氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)。ZQJ-300/6氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)的效率高、鉆孔直徑大、深度深、操作簡(jiǎn)單、易于轉(zhuǎn)運(yùn)、使用安全的特點(diǎn)在探查唐口煤礦1306皮帶順槽T14-1斷層走向中得到了良好的應(yīng)用。

1. ZQJ-300/6氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)的特點(diǎn)

1.1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1.1.主機(jī)回轉(zhuǎn)馬達(dá)、給進(jìn)馬達(dá)都具有正反轉(zhuǎn)功能，實(shí)現(xiàn)了打孔完成后，主機(jī)自動(dòng)退出鉆具的功能。

1.1.2.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控操作，使操作者可遠(yuǎn)離施工地點(diǎn)，極大的提高了施工安全性。

1.1.3.鉆機(jī)軌道采用夾板固定，鉆機(jī)角度及高度易于調(diào)節(jié)。

1.1.4.主機(jī)可解體為回轉(zhuǎn)總成、行走總成、導(dǎo)軌總成極大的方便了巷道內(nèi)的運(yùn)輸。

1.2. 鉆機(jī)結(jié)構(gòu)

ZQJ-300/6氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1-導(dǎo)軌 ；2-回轉(zhuǎn)器； 3-一級(jí)消聲器；

4-內(nèi)注式液壓支柱；5-操作臺(tái)；6-二級(jí)消聲器

圖1 ZQJ-300/6氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.工作面情況

2.1.地質(zhì)概況

該工作面回采煤層為3上煤，煤層傾角平均2°，厚度在3.0m～6.5m之間，平均厚度為4.8m。

2.1.1.老頂為深灰色細(xì)砂巖，平均厚度6.9m，抗壓強(qiáng)度50MPa，屬較穩(wěn)定頂板。

2.1.2.直接頂為灰黑色泥巖，平均厚度為3.5m，抗壓強(qiáng)度為30MPa，屬不穩(wěn)定頂板。

2.1.3.直接底為灰黑色泥巖，平均厚度為1.8m，抗壓強(qiáng)度為30MPa左右，屬不穩(wěn)定底板。

2.1.4.老底為灰白色細(xì)砂巖，平均厚度為17m，抗壓強(qiáng)度為50MPa，屬較穩(wěn)定底板。

2.2. 順槽概況

2.2.1. 1306工作面為唐口煤礦西部130采區(qū)第6個(gè)工作面，順槽斷面設(shè)計(jì)為矩形斷面，巷道凈寬4500mm，凈高3800mm，采用錨網(wǎng)索支護(hù)。順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1800m，切眼設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為150m。

2.2.2. T14-1為三維地震查明斷層，為正斷層，斷層傾角∠56°～64°，落差在0～24m，向工作面延伸，擺動(dòng)幅度大，局部走向模糊。1306皮帶順槽已掘進(jìn)至設(shè)計(jì)位置，軌道順槽在掘進(jìn)至1000m處揭露T14-1斷層，采取縮面措施將軌道順槽里縮30m另開(kāi)2號(hào)軌道順槽，掘進(jìn)至1300m處再次揭露T14-1斷層。

3.鉆孔布置及技術(shù)參數(shù)

3.1.鉆孔布置

鉆孔布置在1306皮帶順槽，自距工作面切眼60m處起，在巷道東幫向軌道順槽方向施工鉆孔，鉆孔間距為20m。

3.2.鉆孔參數(shù)

鉆孔呈單排布置，開(kāi)孔距巷道底板1.5m，孔徑Φ76mm，設(shè)計(jì)孔深60m（實(shí)際深度已見(jiàn)巖石為準(zhǔn)），鉆孔傾角根據(jù)實(shí)際煤層傾角確定。

4.結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的20個(gè)鉆孔的施工情況來(lái)看，鉆孔揭露斷層較為準(zhǔn)確，根據(jù)實(shí)際揭露位置更加精確的繪制出了T14-1斷層走向，為確定工作面長(zhǎng)度及軌道順槽位置提供了可靠的技術(shù)資料，部分鉆孔施工情況一覽表。

表2 部分鉆孔施工情況一覽表

孔號(hào) 參數(shù) 鉆孔直徑 鉆孔深度 鉆孔傾角 巖粉性質(zhì) 距離切眼長(zhǎng)度 總計(jì)用時(shí)

1號(hào)鉆孔 Ф76mm 66m +2° 細(xì)砂巖 60m 9h

2號(hào)鉆孔 Ф76mm 62m +2° 細(xì)砂巖 80m 10h

3號(hào)鉆孔 Ф76mm 67m +1° 細(xì)砂巖 100m 7h

4號(hào)鉆孔 Ф76mm 62m +2° 細(xì)砂巖 120m 8h

5號(hào)鉆孔 Ф76mm 70m +2° 細(xì)砂巖 140m 11h

6號(hào)鉆孔 Ф76mm 73m +1° 細(xì)砂巖 160m 10h

7號(hào)鉆孔 Ф76mm 71m +2° 細(xì)砂巖 180m 12h

4.1.根據(jù)鉆孔鉆進(jìn)數(shù)據(jù)分析，從切眼60m處往外T14-1斷層走向整體向軌道順槽方向擺動(dòng)。擺動(dòng)幅度在10m左右，通過(guò)鉆孔實(shí)際數(shù)據(jù)較為直觀和具體的說(shuō)明了T14-1斷層的走向。為軌道順槽確定位置提供了依據(jù)。

5.結(jié) 論

隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，礦壓顯現(xiàn)加劇，地質(zhì)條件復(fù)、地溫升高和勘探困難等一系列突出問(wèn)題顯現(xiàn)出來(lái)。開(kāi)采深度的增加也使瓦斯壓力增高，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)嚴(yán)重。而我國(guó)深部開(kāi)采已經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)的必然過(guò)程，深部開(kāi)采遇到的礦壓、地?zé)?、瓦斯等主要技術(shù)問(wèn)題日益增多，因此如何面對(duì)深部開(kāi)采的復(fù)雜地質(zhì)條件和環(huán)境，在做好人的主導(dǎo)作用的同時(shí)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造和更新?lián)Q代是適應(yīng)深部開(kāi)采的又一途徑。氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)的優(yōu)良性能，對(duì)深井煤礦開(kāi)采解決突出問(wèn)題起到很大作用。ZQJ-300/6氣動(dòng)架柱式鉆機(jī)對(duì)高瓦斯區(qū)、高應(yīng)力區(qū)、突出危險(xiǎn)區(qū)適應(yīng)能力強(qiáng)，它的遠(yuǎn)控操作對(duì)應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜環(huán)境起到了重大意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

崔廣甲（1984--），男，山東濟(jì)寧人，助理工程師，2007年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2012年函授畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成教學(xué)院采礦工程專業(yè)，現(xiàn)在淄礦礦業(yè)集團(tuán)方大工程有限責(zé)任公司從事基層管理工作。