地面煤層氣抽采鉆井車的研制及應(yīng)用研究

摘 要：目前，煤礦區(qū)的地面煤層氣抽采工作是我國(guó)一項(xiàng)用于煤礦區(qū)煤層氣綜合治理的重要措施，但由于相關(guān)技術(shù)和裝備的落后，地面煤層氣的抽采工作進(jìn)展緩慢。本文以地面煤層氣抽采所用的鉆井車為研究核心，對(duì)鉆井車研制中的技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了歸納和介紹，并重點(diǎn)分析了鉆井車對(duì)于先進(jìn)的動(dòng)力技術(shù)、車橋與懸掛技術(shù)、低溫技術(shù)的應(yīng)用情況，希望為地面煤層氣的治理提供參考意義。

關(guān)鍵詞：地面煤層氣；鉆井車；低溫技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.055

0 引言

近年來(lái)，伴隨著煤礦開(kāi)采深度的持續(xù)增加，煤礦區(qū)內(nèi)的地面煤層氣災(zāi)害愈發(fā)嚴(yán)重，我國(guó)煤炭工作的突破與發(fā)展受到了地面煤層氣的嚴(yán)重制約。所以，治理地面煤層氣災(zāi)害就必須要對(duì)地面煤層氣進(jìn)行抽采，從上個(gè)世紀(jì)九十年代至今，伴隨著國(guó)外先進(jìn)的煤層氣開(kāi)采技術(shù)的傳入，我國(guó)地面煤層氣的開(kāi)采工作有著迅猛的發(fā)展，而煤層氣開(kāi)采所需的鉆井車也不斷經(jīng)歷改革和完善，并在技術(shù)領(lǐng)域擁有了廣泛的應(yīng)用。

1 地面煤層氣抽采鉆井車的研制

1.1 技術(shù)參數(shù)

地面煤層氣抽采鉆井車的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）為了能適用于我國(guó)煤礦區(qū)的道路條件和施工條件，以及煤層氣鉆井深度小、鉆井車頻繁搬遷的狀況，鉆井車一般會(huì)安裝10m×6m的專用底盤，這樣會(huì)縮短施工周期[1]。

（2）為了能將液壓系統(tǒng)和所要求的功率相匹配，使鉆井車具有較好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、低排放的特點(diǎn)，鉆井車需要配備相對(duì)獨(dú)立的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

（3）為了能夠滿足不同地層下的鉆井需要，石煤機(jī)公司對(duì)載荷進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算，并借鑒了國(guó)外的一些先進(jìn)的鉆井車頂驅(qū)技術(shù)，對(duì)鉆井車的頂部驅(qū)動(dòng)裝置采用了多馬達(dá)復(fù)合型驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及硬齒輪傳動(dòng)技術(shù)，這兩種技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)鉆井車的加壓鉆進(jìn)。為了能讓動(dòng)力頭正常轉(zhuǎn)速，使施工效率提高，動(dòng)力頭還采用了負(fù)載傳感過(guò)程的比例控制技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭在旋轉(zhuǎn)時(shí)的無(wú)級(jí)變速。

（4）為了滿足鉆井車在定向井和水平井中進(jìn)行施工時(shí)對(duì)大提升力的需要，鉆井車需要有較快的起落速度，以便于車輛間的運(yùn)輸。鉆井車采用的井架為依靠油缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行伸縮的桅桿式井架，這種井架在結(jié)構(gòu)上選取的是全鋼板箱結(jié)構(gòu)，能夠適用于800kN的工作情況，且這種井架是由液壓油缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，其相應(yīng)速度較快[2]。

2 地面煤層氣抽采鉆井車的技術(shù)應(yīng)用

2.1 先進(jìn)的動(dòng)力技術(shù)

技術(shù)人員在對(duì)鉆井車進(jìn)行動(dòng)力選型時(shí)，要重點(diǎn)考慮鉆井作業(yè)的實(shí)際需要，而不能單純的考慮行車工況的需要。例如，當(dāng)選擇的動(dòng)力較大時(shí)，一般要使用CAT系列的發(fā)動(dòng)機(jī)，排放標(biāo)準(zhǔn)要符合歐IV或歐Ⅲ的排放標(biāo)準(zhǔn)，少數(shù)的情況可以采用Detroit發(fā)動(dòng)機(jī)或Cummins發(fā)動(dòng)機(jī)。而對(duì)于自走式電動(dòng)鉆井車，則需采用一臺(tái)電機(jī)作為進(jìn)行鉆井作業(yè)時(shí)的動(dòng)力，采用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用于行駛時(shí)的動(dòng)力，而對(duì)于中深井的鉆井車，由于單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)能提供的動(dòng)力有限，所以通常使用雙機(jī)并車的方式。

2.2 車橋與懸掛技術(shù)

目前，以生產(chǎn)鉆井車車橋?yàn)橹鞯膹S家包括北方奔馳、徐州美馳、鐵馬等，鉆井車的井架在縮回之后仍然很長(zhǎng)，會(huì)懸伸在車的前面，車在行走時(shí)的前橋負(fù)荷較大，整車的重心會(huì)偏高而影響安全性。為了保障鉆井車的安全，應(yīng)選用具有較強(qiáng)負(fù)荷能力的前橋，并增大前輪距離。例如，3000m拖掛鉆井車共有四軸，前三軸采用的是三聯(lián)板簧的懸掛方式，第四軸采用的是隨動(dòng)轉(zhuǎn)向空氣的懸掛方式，而4000m的拖掛鉆井車采用的則是五軸結(jié)構(gòu)，第一軸是空氣懸掛，中間的三軸是三聯(lián)板簧懸掛，最后一軸是隨動(dòng)轉(zhuǎn)向空氣懸掛。

2.3 低溫技術(shù)

在我國(guó)北部的一些低溫的煤礦區(qū)，以及俄羅斯、加拿大等地的煤礦區(qū)，對(duì)鉆井車的材料和結(jié)構(gòu)有著非常苛刻的要求，鉆井車在這些低溫礦區(qū)進(jìn)行地面煤層氣抽采時(shí)，需要選用專用的耐低溫輪胎、車橋、電液管線、傳動(dòng)件等材料結(jié)構(gòu)，而對(duì)于車架之類的結(jié)構(gòu)，則需使用低溫焊接技術(shù)。而對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)箱等結(jié)構(gòu)，除了要使用低溫的潤(rùn)滑油外，還要采取一些保溫措施和加熱措施，以保障鉆井車能夠在這種低溫的環(huán)境下可以正常工作[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，鉆井車憑借其移動(dòng)迅速、運(yùn)輸方便、拆裝量較小的特點(diǎn)，同撬裝鉆機(jī)相比，在作業(yè)上擁有更大的靈活性，在地面煤層氣的抽采工作中有著廣泛的市場(chǎng)。目前，我國(guó)的石煤機(jī)公司所研制出的鉆井車在性能上已經(jīng)達(dá)到了國(guó)外同類鉆井車的水平，但仍存在一些不足之處。今后，技術(shù)人員應(yīng)更加注重對(duì)鉆井車的機(jī)動(dòng)性和快速變形方面的研究，使其在地面煤層氣抽采工作中有更為良好的表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛明遠(yuǎn).鉆機(jī)車及其配套設(shè)備在阜康煤層氣開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].中國(guó)煤層氣，2016，13（02）：40-42.

[2]牟思南.石煤機(jī)公司煤層氣鉆機(jī)車持續(xù)“換代升級(jí)”[N].中國(guó)能源報(bào)，2014（02）：17020.

[3]蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問(wèn)題（2版）[M].北京：石油工業(yè)出版社，

2006.

作者簡(jiǎn)介：王澤峰（1986-），男，山西晉城人，碩士研究生，主要研究方向：煤礦用千米定向鉆機(jī)及地面鉆機(jī)。