胡俊峰

(陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿，陕西 韩城 715405)

0 引言

煤与瓦斯突出矿井巷道掘进过程中，区域综合防突措施施工和局部综合防突措施施工是制约掘进进尺的关键因素，从而影响矿井的采掘接续。为了实现“双突”工作面的安全掘进，首先需要对掘进工作面进行区域综合防突和局部综合防突试验，预测当前工作面是否具有煤与瓦斯突出危险。一般情况下，区域防突需施工3个45 m钻孔，施工周期为30 m。局部防突需施工3个8 m钻孔，施工周期为一个圆班。防突钻孔的施工时间严重制约着掘进工作面的单进水平。因此，为了提高韩城矿区掘进工作面的单进效率，必须改进钻孔施工工艺，为“双突”矿井的安全高效快速掘进提供保障。

1 矿井概况

下峪口煤矿21218工作面进顺沿2#煤层施工，2#煤厚0.2～1.5 m，平均煤厚1.0 m。煤层的上部一般呈粒状、沫状光亮型，底部为块状，光亮度好。2#煤与下覆3#煤间距12.8～19.5 m，3#煤厚3.5～7.0 m。21218工作面周边除浅部的4313工作面开采以外，其它区域2#、3#煤层均未开采。2#煤层顶底板起伏变化较大，煤层煤厚变化异常，2-1采区2#煤层掘进期间，区域预测瓦斯含量很大。综上所述，21218工作面进顺按突出危险区域进行管理。

21218工作面进顺掘进前首先需要进行区域综合防突，使用ZYJ420/200型钻机施工3个前探孔，探明煤层赋存情况，钻孔布置于煤壁软分层中，利用其中2个钻孔，测定工作面前方45 m范围内的瓦斯含量，判定工作面前方45 m范围内是否为无突出危险工作面，在无突出危险工作面，可不执行区域防突措施。区域预测有突出危险时，施工区域排放钻孔，钻孔布置于煤壁软分层中沿煤层倾角进行施工，钻孔孔径86 mm，孔数12个，钻孔要求打到巷道轮廓线以外15 m处。区域验证有突出危险时执行局部综合防突措施，施工钻孔数将大量增加，严重制约了正规掘进作业循环时间。

2 防突钻孔关键技术改造

试验钻机采用额定压力20 MPa的 ZYJ-1000/200架柱式液压回转钻机。

2.1 试验过程

使用两台钻机(A钻机、B钻机)平行作业进行试验，试验前实测掘进机三联阀额定压力和开机油温。

安装调试：从9∶30开始安装到10∶31安装调试完成，钻机控制系统压力为23 MPa，A、B钻机操作台压力各为20 MPa，符合1000型钻机额定压力。

打钻：10∶31，A、B两台钻机同时开始施工，12∶22钻孔施工到位，A钻机钻孔深度为51 m、B钻机钻孔深度为46 m，中途因钻机B出现故障影响35 min，用时为76 min，12∶22开始退钻，13∶23退钻完成，用时61 min，一个循环共用时137 min，钻孔采用φ94煤钻头，开孔为全煤段。打钻过程中钻机压力正常。

打钻结束后，将钻机控制系统切换至掘进状态，实测掘进机三联阀额定压力23 MPa，掘进机油温从10 ℃上升至45 ℃，油温正常。

2.2 工作原理

本次试验两套系统同时工作，分别给两台ZYJ-1000/200架柱式液压回转钻机供油，经过调试两套系统均达到设计压力23 MPa，满足钻机额定压力。控制系统通过两套专用负载敏感阀分别与掘进机的190、130变量泵相连，构成独立的液压系统。

190泵出油口P3通过三通分别给A系统和掘进机三联阀供油，LS3口上接有一个高压三通球阀C，通过球阀切换信号油，来控制190泵P3口高压油的去向，当三通球阀手柄处于“打钻”位置时，钻机A可以正常工作，当手柄处于“掘进”位置时，掘进机三联阀可以正常工作，同样，130泵出油口P2通过三通分别给B系统和掘进机二联阀供油，LS2口上接有一个高压三通球阀D，通过球阀切换信号油，来控制130泵P2口高压油的去向，当三通球阀手柄处于“打钻”位置时，钻机B可以正常工作，当手柄处于“掘进”位置时，掘进机二联阀可以正常工作，系统控制台如图1所示。

图1 系统控制台

通过流量调节阀E的调节手柄可以调节A钻机供油流量，从而控制打钻速度，同样，流量调节阀E是用来调节B钻机供油流量的。

本系统与钻机的供油接口采用高压快速接头，打钻结束后可以将高压油管直接拔出，接头自动将液压油密封在高压胶管内，每台钻机有三根高压油管与系统连接阀块相连，分别为主泵接油口、副泵接油口和主回油口，连接阀块如图2所示。

图2 连接阀块

2.3 试验结果

通过改进，该系统可同时为两台1000型钻机提供动力源，打1个50 m的孔，从打钻到退钻要比同等条件下使用钻机泵站打孔节约30 min左右，在施工多个钻孔时效率会更高，表1为与传统打钻模式对比表，经比较，可发现该系统具有以下优点。

表1 打钻时间对比表

降低了工人的劳动强度：当使用传统两台钻机时，由于增加了一套钻机主机，需要3个人来移机组装，由立柱和导轨构成的主机重量只有100多公斤，相比移动600多公斤的泵站来说容易很多。

节约了钻孔施工时间：以打孔深度50 m为例，掘进机控制系统带1台钻机时，打钻时间为4 h，要比传统打钻时间缩短1 h，而使用两台钻机同时工作时，打两个孔所需的时间将不足传统打钻时间的一半，打钻效率显著提高。以韩城地区布置12个瓦斯泄放孔、孔深50 m为例，传统钻机用时约为30 h，而采用本系统带动两台钻机同时工作，施工12个孔用时仅需12 h，节约18 h。

2.4 存在问题

本次试验掘进机连续工作4 h左右，油温从10 ℃上升至45 ℃，掘进机最佳工作油温为50～60 ℃，本次试验油温虽未达到最佳油温，但油温45 ℃也属正常。

本次试验应用了冷却水，流量约为6 L/min，工作4 h迎头积水为：6(L/min)×4 h×60(min/h)×=1 440 L，即连续工作4 h后，迎头积水约为1.5 m3。若设备长期工作，掘进机油箱冷却水不能及时排出，造成迎头大量积水，工作时间越长，积水越多，给掘进头的安全高效生产带来不利影响。

3 结语

改进ZYJ-1000/200架柱式液压回转钻机供油系统，不仅减少了掘进工作面施工工艺环节，降低了掘进工作面工人的劳动强度，同时也提高了掘进工作面掘进效率和安全程度。