澳门赌场ZDY系列全液压履带钻机的研制及应

  •   ZDY系列全液压履带钻机的研制及应用研究_姚克_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。★ 煤炭科技·机电与信息化 ★ ZDY 系列全液压履带钻机的研制及应用研究 姚克 (中 国 煤 炭 科 工 集 团 西 安 研 究 院 , 陕 西 省 西 安 市 ,710077) 摘要

      ★ 煤炭科技·机电与信息化 ★ ZDY 系列全液压履带钻机的研制及应用研究 姚克 (中 国 煤 炭 科 工 集 团 西 安 研 究 院 , 陕 西 省 西 安 市 ,710077) 摘要介绍了全液压履带钻机研制的必要性和迫切性,阐述和分析了全液压履带钻机 研制的重点研究内容和关键技术,对 ZDY 系列全液 压 履 带 钻 机 的 主 要 规 格 型 号、 技 术 性 能 参数、销售以及煤矿井下应用情况进行了说明。实践证明,全液压履带钻机在煤矿井下瓦斯 抽采施工中的应用优势明显。 关键词瓦斯抽采全液压履带钻机研制应用研究 中 图 分 类 号 TD4.25 文 献 标 识 码 B DevelopmentandapplicationofZDYseriesallhydrauliccrawlerdrillers YaoKe (Xi'anResearchInstituteofChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupCorporation, Xi'an,Shaanxi710077,China) AbstractThenecessityandtheurgencyofthedevelopmentofallhydrauliccrawlerdriller wereintroduced.Theimportantissuesandkeytechnologyforthedevelopmentofallhydraulic crawlerdrillerweredescribedandanalyzed.Themainproductspecifications,technicalparame- ters,salesandapplicationstatusforZDYseriesallhydrauliccrawlerdrillerswereclassifiedand introduced.Theapplicationshowedthatallhydrauliccrawlerdrillerhasobviousadvantagesin thegasdrainageconstructionforcoalmines. Keywordsgasdrainage,allhydrauliccrawlerdriller,development,application 根据我国煤层地质条件和瓦斯赋存特点,我国 自主开展了适合我国特点的煤矿顺煤层、邻近层和 采空区瓦斯抽放技术体系与成套装备研究。全液压 动力头式坑道钻机已成为我国煤矿钻进瓦斯抽放钻 孔主导机型。目前,煤矿井下在机巷和风巷沿煤层 倾向方向施工的本煤层顺层钻孔多为平行式、扇形 和交叉网状的密集布孔,钻孔数量多,成孔速度要 求高,钻机搬迁频繁。无论是爬履式钻机还是步履 式钻机搬迁稳固相对困难,不但增加了辅助时间和 劳动强度,而且容易造成液压系统的污染,降低钻 机的可 靠 性 和 成 孔 效 率。 在 这 种 情 况 下, 性 能 可 靠、钻进能力大、适用范围广、操作简单且便于维 护使用的履带式全液压钻机将成为煤矿井下瓦斯抽 采的主要设备。 1 全 液 压 履 带 钻 机 的 研 制 全液压履带钻机在煤矿井下瓦斯抽采施工中的 68 优势明显,由于具有履带自行行走功能,设备在各 钻场间快速搬迁移位,减轻劳动强度的同时又大大 提高瓦斯抽采钻孔施工工效。全液压履带钻机主要 进行了包括主机、泵站、操纵台3部分在内的钻机 结构设计和液压系统及其与辅助装置匹配等方面的 研究。 1.1ZDY 系列全液压履带钻机结构布局 全液压履带钻机结构布局根据煤矿巷道条件和 抽放钻孔布置方式的不同有多种型式,其中包括钻 机设备下井方式、巷道宽度尺寸是否满足钻机转弯 掉头的要求、钻机平台上是否配套安装泥浆泵和启 动开关电柜等附属设备、钻机配套泥浆泵是电机驱 动还是液压驱动型式、钻机是否在带式输送机巷跨 带式输送机钻孔、钻孔是本煤层多排密集布置还是 钻进有大角度要求的邻近层穿层钻孔以及提供操作 的良好视野性和安全性等等,这些都是直接影响并 决定钻机结构布局的关键因素。可以肯定的是,很 中 国 煤 炭 第 38 卷 第 1 期 2012 年 1 月 难有一种可以满足所有用户所有要求的钻机设备, 往往因需 (人) 而异,因矿而异。 ZDY 系列全液压履带钻机结构布局见表1,有 平行式 (钻机主机与 履 带 平 行)、 横 置 式 (钻 机 主 机与履带垂直)、 转 盘 式 (钻 机 主 机 与 履 带 平 行 或 垂直,澳门赌场!主机带转盘)、 两 体 式 (钻 车 和 泵 车) 几 种 型式。无论是哪种结构型式,大多数矿井都需要将 钻机尺寸做小、钻进能力做大、重量做轻,甚至是 非常个性化的改造设计以适应狭小的巷道条件。但 这也不是绝对的,钻机的自身重量重和结构尺寸大 反而会被有些巷道条件好的矿井作为优势来利用, 如晋煤寺 河 矿 本 煤 层 密 集 孔 成 孔 深 度 多 在 200 m 左右,1个班即可完成钻孔和 封 孔 的 任 务, 钻 机 设 备无须进行严格的稳固,单靠钻机设备本身的重量 就可克服 钻 机 回 转 时 的 反 扭 矩 和 给 进 时 的 反 作 用 力,钻机开到位就打,打完就走,机动灵活,达到 成孔目的的同时还节省了辅助时间,提高了工作效 率。 表1ZDY 系列全液压履带钻机结构布局 无转盘式 有转盘式 两体式 结构布局型式 平行式 横置式 平台转盘 平行式 横置式 主机转盘 (炮塔式) 履带车+履带车 履带车+胶轮车 特点 结构紧凑,整体尺寸小,适用范围广 使用方便,节约时间,宽度尺寸较大 宽度尺寸小,适用范围广 宽度尺寸较大,适宜较宽的巷道 结构紧凑,适应性强 结构紧凑,安全性高,机动性强 结构紧凑,安全性高 1.2ZDY 系列全液压履带钻机液压系统 ZDY 系列全 液 压 履 带 钻 机 液 压 系 统 按 功 能 对 应分为履带行走系统、钻机钻进系统和辅助功能回 路三部分。其中履带行走系统主要实现履带钻车安 全行走、转弯和制动。钻机钻进系统中的回转回路 为钻具提供回转动力,给进回路为钻具提供钻进的 给进力和起拔力,从而实现钻具回转和钻进的复合 动作,并根据相应的钻探工艺实现加压钻进和减压 钻进。辅助功能回路主要实现钻机诸如履带车体平 台的稳固 和 机 身 倾 角 的 调 整 等 功 能。ZDY 系 列 全 液压履带钻机典型液压系统工作原理如图1所示。 图1ZDY 系列全液压履带钻机典型液压系统工作原理 1- 行 走 马 达 ;2- 液 控 先 导 手 柄 ;3- 回 转 马 达 ;4- 卡 盘 ;5- 夹 持 器 ;6- 给 进 油 缸 ; 7- 负 载 敏 感 主 阀 ;8- 辅 助 油 缸 控 制 阀 ;9- 负 载 敏 感 泵 ;10- 恒 压 变 量 泵 1.2.1 履 带 行 走 底 盘 液 压 系 统 主要要求为有劲、安全,而对于行走的速度要求略 由于履带钻机在特定的巷道条件中行走,所以 低于对行 走 操 控 性 和 爬 坡 能 力 的 要 求。ZDY 系 列 ZDY 系列全液压履带钻机的研制及应用研究 69 全液压履带钻机左右履带的行走由同一个液压泵来 控比例多 路 换 向 阀, 从 而 构 成 了 负 载 敏 感 液 压 系 供油,并由一组液控先导阀控制比例多路换向阀中 统。给进机构推进采用恒压变量泵,钻机工作的给 的前两联来实现。采用具有停车自动自锁和过载保 进和回转部分为两个泵各自独立工作独立的系统, 护等回路行走马达总成可以有效解决坡道驻车等问 这样在钻进时钻进参数调节更为方便,满足回转参 题,而带有压力补偿器的多路阀会保持阀的进出口 数与给进参数独立调节的要求。 压力差为恒定值,出口的流量不会瞬间发生很大的 变化,不会造成两侧履带由于油液流量差别大导致 速度失调,很好地解决了系统单油泵为双马达转动 1.2.3 稳 固 调 角 等 辅 助 功 能 回 路 ZDY 系列履 带 钻 机 稳 固 调 角 等 辅 助 功 能 回 路 的高压油来自恒压变量泵,恒压变量泵由远控溢流 供油的压力协调和流量分配问题,从而保证履带钻 阀设定压力,该压力值就是履带车体平台在稳固时 车在行走过程中不会因地面负载阻力的变化导致意 稳固油缸的压力,可以根据需要适时调整到需要的 外事故的发生。 数值。 1.2.2 钻 进 液 压 系 统 针对液压传动控制特点与钻探工艺对钻机液压 2ZDY 系列全液压履带钻机性能及需求分析 系统的要 求,ZDY 系 列 全 液 压 履 带 钻 机 设 计 了 由 ZDY 系列全液压履带钻机是结合用户市场并利 负载敏感泵和负载敏感多路阀以及比例远控先导阀 用国家部委相应资金项目的支持进行研发推广的瓦 构成的开 式 循 环 液 压 系 统, 有 双 泵 系 统 和 三 泵 系 斯抽采钻孔施工装备,可为煤矿井下瓦斯抽采提供 统,其中向回转机构和液驱泥浆泵马达供油的泵采 品种多样、性能优异的钻孔施工装备和配套工艺技 用负载敏感泵,多路阀采用具备负载反馈功能的液 术。ZDY 系列全液压履带钻机技术性能参数见表2。 表2ZDY 系列全液压履带钻机技术性能参数 钻孔理论 回转额定 回转额定 最大给进力/ 整机 整机外形 ZDY6000L 深 度/m 600 转矩/N·m 转速/r·min-1 起拔力/kN 功率/kW 尺 寸/m 6000~1600 50~190 180/160 75 3.38×1.45×1.80 回转钻进 ZDY4000L 400 4000~1050 70~240 123/123 55 3.10×1.45×1.70 钻机 (孔 口 回 转 ) ZDY3200L ZDY1900L 350 300 3200~850 1900~500 70~240 105~360 102/70 112/77 45 2.80×1.35×1.70 45 2.80×1.35×1.70 ZDY1200L 200 1200~320 80~280 45/45 22 2.50×1.20×1.60 定向钻进 ZDY4000LD 600 4000~1050 70~240 123/123 55 3.10×1.45×1.70 钻机 ZDY6000LD (孔底动力) ZDY6000LD (A) 800 1000 6000~1600 6000~1600 50~190 50~190 180/180 180/180 75 3.38×1.45×1.80 90 3.50×2.20×1.90 注:钻孔深度主要取决于岩煤层地质条件,其次为采用的装备及钻进工艺方法,表中所述深度为理论值,实际钻孔深度 一般小于理论深度值 中煤科工集 团 西 安 研 究 院 2000 年 以 来 钻 机 销 售 台 数 与 销 售 额 统 计 分 析 见 图 2 和 图 3。 3ZDY 系列全液压履带钻机典型应用 ZDY 系列全 液 压 履 带 钻 机 在 晋 煤 集 团、 阳 煤 集团、宁煤集团、神东公司、淮南矿业集团和淮北 矿业集团 等 多 个 煤 业 集 团 下 属 矿 井 得 到 了 广 泛 应 用,具有明显的示范效应。 3.1 回 转 钻 进 钻 机 应 用 实 例 晋城煤业集团由东向西开采沁水煤田的南部井 田,随着东部低瓦斯矿区资源枯竭,集团公司的产 量重心已经向成庄矿和寺河矿高瓦斯矿区转移。针 对高瓦斯矿井瓦斯赋存和涌出的规律特征,两矿相 继建立了本煤层抽放、采空区抽放和地面钻孔抽放 70 中 国 煤 炭 第 38 卷 第 1 期 2012 年 1 月 三大系统,丰富和改进了抽放工艺方法,实施了强 化抽放战略,建立并加强了专业的抽放队伍,配套 了相应科学合理的管理制度、安全措施和循序渐进 的激励机制提高抽放水平及效果。抽放量以逐年翻 番的速度 递 增,2004 年 高 瓦 斯 矿 井 的 抽 采 量 在 标 准状态下已经突破1亿 m3。 晋城高瓦斯矿 区 3# 煤 层 开 采 层 具 有 瓦 斯 含 量 大、压力高、透气性好、煤质较硬、厚度适中、倾 角小、适合在本煤层布孔抽放的特点。成庄矿和寺 河矿充分利用这些有利条件,陆续引进各种型号的 分体 式 钻 机 和 ZDY6000L、ZDY1200L、ZDY1900L 型全 液 压 履 带 钻 机 以 及 ZDY6000LD (A) 型 和 VLD-1000型千米定向钻机作为瓦斯抽放钻孔施 工 的主力机型在本煤层中进行区域性抽放,扩大了抽 放范围,提高了本煤层抽放效果,缓解了高瓦斯矿 井的通风与采掘衔接的矛盾。 成庄矿和寺河矿在 工 作 面 圈 定 前 2~3 年 就 将 工作面煤体划定为抽放区域顺煤层布置钻孔进行预 抽放, 施 工 顺 层 钻 孔 深 度 普 遍 达 到 300~400 m。 在巷道掘 进 过 程 中, 工 作 面 煤 层 内 每 隔 150 m 设 钻场施工扇形长钻孔来抽放圈定区域内和掘进面前 方的瓦斯, 钻 孔 长 度 在 200 m 左 右。 圈 出 工 作 面 后,在另一侧巷道内向工作面煤体内再布置平行顺 层钻孔进行抽放,这些顺层钻孔平行于工作面或迎 向工作面成一定角度。针对工作面走向越往里开采 时间越早和采前预抽时间越短的特点,有意识地加 密钻孔,孔距布置 在 2~5 m 之 间, 实 施 强 化 抽 放 战略。2009年全年利用 ZDY 系列 全 液 压 履 带 钻 机 实现瓦斯抽采钻 孔 施 工 420000 m 的 总 进 尺。2010 年利用 ZDY6000LD (A) 型 千 米 定 向 钻 机 完 成 井 下定向长钻 孔 最 大 主 孔 深 度 1059 m,水 平 偏 差 小 于 孔 深 的 5‰ , 垂 直 偏 差 小 于 孔 深 的 1‰ 。 3.2 定 向 钻 进 钻 机 应 用 实 例 通过在煤层顶底板中施工梳状钻孔,以此解决 国内很多煤矿存在煤层较软、瓦斯压力大、容易塌 孔抱钻和不易在煤层中施工瓦斯抽放钻孔的难题, 这项国家 “十一 五” 的 重 大 科 研 成 果 相 继 在 陕 西、 山西、淮 北 和 焦 作 等 地 多 家 煤 矿 推 广 应 用。2010 年宁煤 集 团 汝 箕 沟 矿 利 用 ZDY6000LD (A) 型 千 米定向钻 机 进 行 本 煤 层 钻 孔 施 工 (见 图 4), 定 向 长钻 孔 最 大 主 孔 深 度 超 过 1000 m, 水 平 偏 差 小 于 孔 深 的5‰ ,垂 直 偏 差 小 于 孔 深 的1‰ 。2011年 ZDY 系列全液压履带钻机的研制及应用研究 8月彬长公司大 佛 寺 煤 矿 利 用 ZDY6000LD 坑 道 定 向钻机及配套技术和装备,在现场试验期间完成深 度达1212m 定向长 钻 孔, 创 造 了 国 产 自 主 知 识 产 权技术与 装 备 在 煤 矿 井 下 定 向 钻 孔 施 工 的 最 高 水 平。 图 4 宁 煤 汝 箕 沟 矿 定 向 长 钻 孔 实 钻 轨 迹 图 4 结 语 由于 ZDY 系 列 全 液 压 履 带 钻 机 具 有 履 带 式 自 行行走功能以及液压系统设计采用负载传感和比例 先导控制技术方式,在实际使用过程中便于实现远 程控制和节能,便于在各钻场间快速搬迁稳固,缩 短了钻孔辅助时间,减轻了工人劳动强度,大大提 高了瓦斯抽采钻孔施工工效,有力保障了矿井通风 安全,尤其是定向分支长钻孔的钻进技术应用越来 越受到煤矿用户的青睐。 参考文献: [1] 胡省三,成玉琪 .21世 纪 前 期 我 国 煤 炭 科 技 重 点 发 展领域探讨 [J] .煤炭学报,2005 (1) [2] 林柏泉,张 建 国 .矿 井 瓦 斯 抽 放 理 论 与 技 术 [M] 徐 州 : 中 国 矿 业 大 学 出 版 社 ,1996 [3] 申宝宏,刘见 中,澳门赌场 张 泓 .我 国 煤 矿 瓦 斯 治 理 的 技 术 对策 [J] .煤炭学报,2007 (7) [4] 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 [M] .北 京: 煤 炭 工 业 出 版 社, 2008 [5] 姚 克, 凡 东, 殷 新 胜 等 .ZDY4000L 型 履 带 式 全 液 压坑道钻机的研制 [J] .煤矿机电,2009 (3) [6] 姚盼盼 .VLD-1000 型 定 向 钻 机 的 孔 内 事 故 分 析 及 防范措施 [J] .中国煤炭,2011 (1) 作者 简 介: 姚 克 (1973- ), 男, 宁 夏 人, 高 级 工 程 师,1997年毕业于中 国 地 质 大 学 (武 汉 ) 探 矿 工 程 专 业, 现在中煤科工集团西安研究院工作,主要从事 ZDY 系 列 钻 机的研制推广和钻进工艺的研究工作,发表论文近二十篇。 (责 任 编 辑 路 强 ) 71

    发布时间 : 2020-06-18 09:11