黄 岩 王庆斌 张 雷

（恒源煤电股份有限公司五沟煤矿，安徽 淮北 235000）

1 引言

目前五沟煤矿地质条件复杂，井下经常需要施工各类钻孔，其中水文钻孔和工作面底板加固注浆钻孔，这两类钻孔一般都在钻场内集中布置，每个钻孔参数均不相同。这些钻孔成孔速度快且成孔率要求较高，钻机搬迁、固定钻机等辅助工作占用的时间对钻尺产生很大影响。

ZDY系列煤矿用全液压坑道钻机是一种低转速，大扭矩的深孔钻机。主要适用于煤矿井下水文孔、地板注浆孔等施工作业。该钻机采用全液压动力头钻进方式，具有技术、性能先进。适应性强，搬运、移动方便等优点，是煤矿安全生产的必备机具。

2 ZDY3200S型煤矿用全液压钻机的主要特点

2.1 液压系统

2.1.1 液压系统为双油泵系统,回转的转速和给进压力等也可独立手动调节。

通过调节变量马达的排量来调节回转速度,可实现恒功率调速。(即转速越低,扭距越大,输出功率不变)

通过调节变量泵的排量来调节回转速度,可实现恒扭距调速。(即转速变化,扭距不变)。

回转器反转的扭距超过正转的扭距,保证在大扭距钻进后,仍然能顺利拧开钻杆螺纹。

2.1.2 钻机的操作方便,操作面板的标识清晰、直观阅读说明书后即能操作,无需进行特别培训。

2.2 主机部分

2.2.1 卡盘

卡盘采用斜楔增力,液压卡紧液压松开方式。在卡盘结构上采用了与日本矿研公司FS-60H型水平钻机(45KW)相似的结构。卡盘选用滚子推力轴承,提高了轴承载荷能力,轴承寿命长,采用镶有硬质合金齿板的卡瓦夹紧钻杆。

2.2.2 夹持器

采用双向作用式夹持器夹持器松开时钻杆居中,无卡瓦与钻杆摩擦现象。夹持器与卡盘连接可靠拧卸钻杆螺纹。

2.2.3 机架

机架升降倾角调节方便,只需扳动四个机架固定手把,操作机架升降操作阀手把,即可方便升降机架。

2.3 液压系统元件选用

液压元件采用国内外优质产品.这样保证了液压钻机性能稳定可靠,钻机效率较高。主变量泵和液压马达采用北京华德液压公司产品。阀,油缸等液压元件采用上海新液压元件厂榆次液压件厂长江液压件厂产品。液压管路的快速接头采用意大利进口产品。

2.4 钻机由主机动力装置和操作台三部分组成各部分有软管连接,便于施工现场布置和搬运。

3 ZDY3200S型在底板注浆钻孔施工特点

此类钻孔是井下保证工作面安全回采的最主要、最常用的手段，在施工地质条件允许时作为首选的施工方法。同时，此类钻孔具有钻孔工程量大，部分软煤层中施工困难等缺点；解决此类难题的主要途径就要提高施工钻机的工作效率，而高效实用、能力适中的全液压钻机能大大提高了钻进效率。其优点：

3.1 安全性

ZDY3200S型煤矿用全液压钻机采用四根液压单体压车，配合钻机底盘进行稳定钻机，钻机自身有放置液压单体的预留槽，首先把液压单体固定在钻机的单体预留槽上，这就保证了由于单体倾倒造成的危险，实现安全生产。

3.2 提高功效

由于该类钻孔是在钻场内集中布置的，所以采用钻机固定在底部转盘上，采用转盘快速固定调向装置，无需二次调向无需重新稳钻、无需工程技术人员现场放线，钻机工通过转盘可以自行快速准确调向，大大提高了钻探功效和钻探的准确，同时降低了职工的劳动强度。

4 应用情况

4.1 地质条件

恒源煤电五沟煤矿1018工作面于五沟矿南翼一采区西部。机巷全长1095m，风巷全长1182m，切眼全长95.8m。工作面煤层底板起止标高：-393.80m～-329.62m。工作面基本为单斜构造，根据地面三维地震解释资料及1016风巷实揭资料综合分析，面内可能存在多处褶曲。 与该工作面最近的地面水文长观孔有：水 4（四含）、水 5（太灰）等，井下有 4个太灰放水孔F-1#、F-3#、F-5#等孔。

该面4个地面钻孔揭露，10煤底板至太原组一灰间距47.10m～57.72m，平均间距为50.79m，岩性以海相泥岩为主，致密完整，裂隙不发育，隔水性较好，除非由断层或岩溶陷落柱导通，在一般情况下太灰水与10煤层上、下砂岩含水层地下水之间不会发生直接的水力联系。根据有关资料分析工作面在回采过程中将受：10煤顶底板砂岩裂隙水、10煤下太原组灰岩水、断层赋导水及地面钻孔导水的危害。

4.2 钻孔布置

该工作面回采巷道设计走向长度在1000m左右，巷道宽4.1m，高3.0m左右。因该工作面两巷受断层和物探异常区的影响，这就要求对受水灾威胁的区域进行底板注浆加固。这就要求在这些受威胁区域施工一钻场，在钻场内集中布置一组底板注浆钻孔进行加固，工作面底板注浆加固后，将10煤至灰岩的有效隔水层厚度从原来的平均50.8m提高到70m，使工作面突水系数降至0.05Mpa/m以下。并在工作面底板注浆加固结束后，采用电法对底板注浆加固的效果进行检测，确定底板注浆加固是否达到预期效果。平面图如图所示：

4.3 钻探工艺及施工概况

ZDY-3200全液压钻机是集，分主机、液压泵站、集中控制台三大部分于一体，钻机最大偏转角度可达90°，旋转自如，可以施工位于钻场内垂直的钻孔。在钻场内稳固钻车采用转盘快速稳钻装置。

①转盘快速稳钻装置的制作

转盘快速稳钻装置采用20mm厚的钢板制成，分固定盘和旋转盘，两盘均为直径1.5m的圆盘，在圆盘边缘均匀的打36个直径为20mm的圆孔，旋转盘和固定盘分别在圆盘外边缘焊接4个固定耳，每个固定耳上打一个直径为20mm的孔。

②快速稳钻装置的安装

固定盘的安装：根据开孔位置，在钻场内确定固定盘位置，然后用风锤在4个固定孔位置打锁脚锚杆，上紧螺丝把固定盘固定住。固定盘固定后，拿掉固定盘轴心螺丝，把旋转盘套在固定盘轴心螺丝柱上，然后拧上螺丝。钻机通过起吊锚杆固定在旋转盘上，用螺丝上紧即可。

③快速准确定向

根据首次放的基准线，需要施工下一个钻孔时，只需把固定钻机的螺丝去掉左右旋转钻机即可，每旋转一格即为增加或减少10°，从而达到快速准确定向目的。

钻孔施工采用φ63.5mm钻杆直接配备复合片钻头，采用水排渣，钻孔开孔孔径为Φ133mm，套管孔径为Φ108mm，套管以下为裸孔，孔径不大于Φ75mm,套管长度根据地质条件而定，采用壁外和内壁相结合的注浆方式进行注浆固管，固管要求采用2：1的水泥浆使用TGZ－210/160型注浆泵注浆固管，浆量以孔壁返浆2分钟以上为准。待凝72小时后再扫孔钻进，要求钻进超过孔口管1m，然后用清水进行打压试验，试验压力不小于6.0Mpa，稳压延续时间不小于10min，试验不合格严禁钻进。应重新注浆固管，合格后方可钻进。

5 结论

5.1 ZDY-3200全液压钻机作业安全，且配备了快速推进功能，显著减轻工人的体力劳动。

5.2 结构紧凑，全液压控制，操作方便灵活，钻机机动性好，钻机稳固方便可靠，辅助时间短，液压系统使钻进更合理。

5.3 适用性强，全液压钻机采用双泵系统，回转参数与给进参数独立调节，提高了钻机对各种不同钻进艺的适应能力。

5.4 机械拧卸钻具、液压卡盘、夹持器与油缸之间，液压回转部分与夹持器之间可联动操作。自动化程度高，工作效率好，操作简便轻巧，安全可靠。

[1]ZDY-3200全液压钻机的研制.浙江杭钻机械制造股份有限公司.

[2]石智军，胡少韵，姚宁平.煤矿井下瓦斯抽采（放）钻孔施工新技术.北京：煤炭工业出版社，2008.