煤矿履带钻机应用效果

煤矿履带钻机应用效果

卢建军

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摘要：履带式钻机是钻孔施工作为煤矿工程的重要内容之一，其精度和进度往往直接影响煤矿采掘计划的顺利进行，包括橫轴和平衡梁以及由它们联接的两个履带行走单元构成，每个行走单元均是由设置有驱动轮、链轮、导向轮、支重轮、托轮、张紧装置等安装构建的履带支架，以及安装在各履带安装构件上的履带组成的，所述驱动轮设置在履带支架的一端，驱动轮与履带内侧相啮合。现有履带行走机构是由位于牙轮钻机主平台的主电动机作动力源，即由主电动机输出轴经过减速器和三组传动链条降速来驱动行走单元上的驱动轮，驱动轮运转带动履带运行，从而实现对行走机构的驱动。

关键词:履带式钻机;地下煤矿;实际应用

1前言：

地质调查人员在准备阶段应将历史资料与目标区地质构造的实际调查资料进行对比。煤矿井下开采不可避免地受到矿井水的影响，矿井水以各种形式涌进矿井。例如，含水层水要么通过采煤形成的导水裂隙带流入工作面，要么通过采煤形成的贯通裂隙流入工作面。矿井水异常时，光线会导致井下道路泥泞，空气中的含水率增加，设备会受到严重腐蚀。如果是重的，矿井就会被水淹，造成严重的安全事故。履带式钻机在煤矿治水中的应用进行了研究和分析，目前我国矿井多为深埋矿井，一旦发生水患，矿井抢险变得十分困难。因此，做好煤矿治水工作是十分必要的。但由于种种原因，煤矿治水工作陷入困境，严重影响了煤矿的安全开采。本文围绕煤矿治水的困境，探讨了如何改善现状。

2煤矿防治水面临的困境分析

2.1矿井水来源判断

在煤矿水治理中，判断矿井水的来源非常重要。矿井水一般主要来自采空区水、大气降水水、含水层水和河流湖泊水。由于煤矿的地理位置不同，矿井水的主要来源也会有明显的差异。例如，一些矿区受含水层水的影响很大，而另一些矿区则受河流和湖泊的影响很大。但在实际过程中，矿井水的来源很难判断，主要原因有以下几点:(1)天气条件的不确定性。在发生特大暴雨时，地表水冲进矿井，造成矿井水异常涌出;(2)矿井水的流向受采动影响较大，由于采动导致局部地区形成低压区，会改变矿井水流向，使原有水文地质资料无效。如果不能准确判断矿井水的来源，就难以采取有针对性的治水措施，这对矿井治水工作的开展非常不利。

2.2矿井排水监测异常困难

矿井涌水监测是防治煤矿水害的重要手段。然而，在某些情况下，矿井水异常监测是非常困难的。目前，矿山排水监测主要是通过选矿和排放两个方面。矿质浓度是矿井水的主要来源，水流是矿井水涌出的主要来源。大量实践表明，有时矿井涌水量突然增加，即使监测也难以预防矿井水害。矿物浓度是在井下实验室监测的，因此很难实时监测矿井水的来源。

2.3治水效果差

很多煤矿都开展了治水工作，但治水效果很差，甚至不能有效治水。主要体现在以下几个方面:(1)防水治水成本高，设备设施投入大量，一些材料出现严重浪费，如水泥浆;(2)治水周期过长。由于治水的复杂性，在治水过程中进行了综合治水，即尝试各种防治技术;(3)难以保证长期有效。一些地区虽然采取了综合治水措施，但见效时间短，后续治水困难。鉴于这些原因，煤矿治水严重制约了煤矿的开采。

3履带式钻机在煤矿井下防治水的应用

煤矿遥控自动钻机具有实时监测钻孔状态、自动控制钻孔过程、自动装卸钻杆、远程数据传输等功能，适用于煤矿井下瓦斯抽采，也可用于地下水勘探与释放、地质构造探测等钻探施工。

3.1钻机布置及技术参数

钻机采用整体履带式布局，便于整机移动。主机作为钻机的主执行机构，由动力头、卡箍总成、进给装置、角度调节装置等组成。主机整体位于机器前方，通过液压回转支架与底盘连接，便于调整方位角。加杆装置位于主机一侧，便于装卸钻杆。防爆电控箱和电磁起动器位于平台两侧，便于观察钻孔参数和维修电气部件。控制面板位于钻机后面，便于采用液压控制时观察钻孔情况。同时配备遥控面板，可根据现场情况灵活改变操作位置，提高人员安全。电动泵组安装在车体的中间凹槽内，便于液压软管的连接。

3.2履带式钻机在煤矿井下防治水的实际应用

在钻进的过程中，由于巷道中的钻场空间所限，采用了短钻杆的钻进技术方案。但由于采用短的钻杆钻进，在操作过程中需要不断地停钻进行钻杆更换，每一次更换均会导致较长时间的停滞，而且取出钻头的时候又会将钻孔底部的碎屑留在钻孔的台肩上，当钻头重新插入时，对钻头产生一个钻进偏心力，影响钻进的稳定性和钻头的使用寿命。通过多次验证后，在综采面钻进时采用在每一次换接钻杆后重新开钻时，先不断地轻压钻杆，然后以正常钻进速度1/3的转速进行钻进。虽然该方案会产生一定的磨合期，但能够有效地确保钻进的安全性和一致性。判断孔底钻头与岩石面是否磨合完整的方法是，回转压力表的指针达到小幅均匀摆动即可。采用该钻进方案后能够将钻进效率提升10%以上。

在钻孔钻进施工中，首先在管口设置一个相应直径的高压阀，同时在钻头的后侧设置一个逆止阀，确保钻进过程如果遇见高压水或者有害气体时能够实现带压卸下钻具。当钻头钻入钻孔以后，在钻杆上安装一个防止突水的封孔器，封孔器和钻杆之间留一定的间隙，保证钻进过程中能够在钻杆上来回滑移，避免不断的人工调整。设置完成后可以打开封孔器侧边的截止阀，然后开始执行正常的钻进作业。在钻进时如果遇见突水事故则可以及时关闭截止阀，然后带压卸除钻杆，避免出现突水事故。

4履带式液压潜孔钻机预裂钻孔的要点

履带式液压潜孔钻机因钻孔角度灵活、行动方便、操作简单、作业效率高在大体积钻爆施工领域受到广泛的喜爱和应用，若用履带式液压潜孔钻机进行预裂孔钻孔施工，将解放很大一部分劳动力，并大大提高钻机设备的利用率和工作效率。

4.1钻机稳定性的控制

钻孔施工前做好部位的清理和平整，清理应尽量达到基岩面，对准开孔点，不断调整钻机位置，使其达到一个最佳的作业姿势，将钻机滑架与基岩面充分接触并靠紧，利用钻机自身制动满足钻机稳定性要求。

4.2开孔精度的控制

将钻头中心对准开孔点，调整钻杆角度和方向，使其达到设计要求，再次检查钻头中心与开孔点的位置，若偏离，则微调钻头位置，检查钻杆角度和方向，如此反复使得钻机在设计的角度和方向下精确对准开孔点，满足开孔要求。

4.3钻孔角度的控制

钻孔角度的精度直接决定了结构面开挖的超欠情况，如何控制钻孔角度使其恰好等于设计角度值，是履带式液压潜孔钻机预裂钻孔的一个难点。

对准开孔点后利用罗盘或者坡度尺测量角度，将坡度尺固定在钻杆上，上下调整钻杆位置至所需角度值即可。当开孔点位、开孔方向和角度同时满足要求时可进行钻孔。每次更换钻杆时检测角度，若有偏差及时调整。

4.4钻孔方向的控制

控制钻孔方向使得每个预裂孔能够平行分布在同一个平面内，是保证角度精度和爆破效果的一个重要条件。根据现场经验，方向点垂线法是一种比较有效的控制方法。即为每个预裂开孔点放样一个方向点，此方向点是预裂孔中心线在地面上的一个垂直投影点，钻孔时在方向点上吊一根垂线，左右调整钻杆位置，使得钻杆中心线与垂线重合，则说明钻杆在预裂孔应在的平面内，即为所需要的钻孔方向。

钻孔过程中，钻孔方向可能会因为钻机抖动或地质情况等出现偏差，因此需要在检测钻孔角度的同时依次复合钻孔方向，确保钻孔方向的准确性。

4.5重视煤矿治水队伍建设

在煤矿治水工作过程中，人才是核心。因此，应重视煤矿治水队伍建设。与煤矿开采不同，治水不仅依靠专业技术，还需要丰富的经验。由于各煤矿的地质条件差异很大，其他煤矿的治水经验有时缺乏借鉴意义。针对这些情况，煤矿企业要加快治水队伍建设，具体要做好以下几个方面的工作:(1)重视人才的招聘，煤矿企业每年要到煤矿高校招聘一些水文地质专业的大学生，作为煤矿治水人才储备;(2)留住人才，针对过去防汛治水人员流动性大的问题，要改进相关待遇，但也要给人才足够的提升空间;(3)增加技术人员的培训。煤矿企业不仅要对技术人员进行防治水理论知识的培训，还要对技术人员进行防治水实践知识的培训。组织技术人员到一些防治水成功的矿区，交流学习防治水经验;(4)成立专门的水防治部门。有的煤矿没有专门的防水治水部门，多为其他部门兼管。针对这种情况，应成立专门的煤矿防治水部门，收集和总结防治水的技术知识。

5结论：

作业人员要立即停止作业，调换前后支重轮，同时对行走架纵向中心线与驱动轮中心重合度做好检查，利用履带涨紧缸调整支重、拖链及引导等轮，确保各摩擦副保持正常间隙。到达使用极限后，采用更换或反转方式及时处理履带销及套，应用新链轨节或更换反转链轨节，有效解决履带链轨节距磨损变长问题。

参考文献：

[1]孟祥俊,李宝存. 基于负载敏感控制的履带式钻机液压系统[J]. 建筑工程技术与设计,2018(17):865,97.

[2]霍璇. 履带式全液压坑道钻机在巷道掘进中的应用研究[J]. 机械管理开发,2022,37(11):197-198,201.