市场引导下我国煤矿钻孔与凿岩机械的发展趋势

跟据2005─2009年期间煤矿钻孔与凿岩机械安全标志产品准用证及其生产企业基本状况,分析了产品发展的变化趋势。目前,各类煤矿钻孔与凿岩机械生产企业达200多家,获安全标志准用证700多份。煤矿钻孔与凿岩机械90%以上的产品,用于煤矿锚杆支护、瓦斯治理、井下采掘和放顶爆破,其中,煤矿专用产品又占85%以上。各种类型产品中,手持式电钻的市场急剧收缩,已逐渐被手持式气动钻机替代;电动锚杆钻机和电动凿岩机已被淘汰,气动锚杆钻机以及各类气动回转式钻机、液压坑道钻机和液压钻车发展较快。分析认为,锚杆支护和瓦斯治理使用的钻孔与凿岩机械将进一步发展,特别是锚杆钻车、深孔钻车、钻装锚机组和履带式液压坑道钻机等机械化设备将大力发展;液压凿岩机与液压掘进钻车是岩巷机械化的主要发展方向;气动钻孔与凿岩机械将长期存在;煤矿用回转钻具与锚杆支护用钻具有广阔市场。     

高瓦斯大断面综掘巷道液压锚杆钻车试验研究

高瓦斯矿井通风压力大、巷道掘进量大、采掘衔接困难,严重制约着矿井的高产高效发展,提高巷道掘进速度是有效的解决措施之一。潞安集团余吾煤业有限公司综掘巷道试验液压锚杆钻车代替单体锚杆钻机,提高工效1.4倍,保证了工程质量,降低了工人劳动强度,增大了安全性,改善了作业环境,取得了良好的社会和经济效益。     

EBZ160T型掘探一体机的设计

在EBZ160型悬臂式掘进机上配置煤矿用全液压钻机,利用掘进机的液压系统为钻机提供动力源,主要用于煤矿井下煤及半煤岩巷掘进及施工煤矿井下瓦斯抽(排)放孔、防突卸压孔、地质勘探孔,有效减轻了工人的劳动强度,实现了掘、探连续作业,提高了掘进巷道施工效率。     

CMM12-18煤矿液压锚杆钻车在巷道掘进中的应用

根据王庄煤矿实际需要,引进了CMM12-18煤矿液压锚杆钻车,在5216瓦斯巷进行的工业性试验。试验结果表明,与传统的综掘方法相比,减轻了工人的劳动强度,保证了施工中的安全,提高了快速掘进效率。     

气动架柱式钻机研发与应用

目前在煤巷和软岩支护作业中,普遍使用气动旋转式锚杆钻机。在巷道两帮支护作业中,主要使用气腿式锚杆钻机和手持式锚杆钻机,常存在着工人劳动强度大、操作困难和不安全等问题,增加了生产成本,影响了两帮锚杆(索)施工效率。新研发的气动架柱式钻机是具有旋转、推进组合功能的锚杆钻机,可有效解决巷道两帮锚杆(索)支护作业中,钻孔不好操作、劳动强度大和钻孔准确定位等问题。该钻机在小孔径50m探水、探断层及全长锚固等工程领域中,有着不可替代的作用。该钻机已获得国家实用专利;该钻机及其操作方法已获得国家发明专利。     

夹河煤矿防突钻孔施工工艺优化及应用

夹河煤矿采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,消除掘进期间突出危险性,钻孔施工的效率严重影响着掘进的单进水平。通过优化钻孔施工工艺,引进CMS1-6200/80型大功率钻车和三棱钻杆,有效提高了钻孔施工效率、掘进单进水平,增强了顺层钻孔防突措施的安全性、可靠性。     

CMM2-15型液压钻车在寺河煤矿二号井的应用

通过CMM2-15型液压锚杆钻车试验的详细信息,包括研究钻机的使用情况、场所的地质情况、巷道断面以及施工技术等,提出改良钻车性能的相关建议,并总结需要采取的安全措施。本研究可以扩大该类型钻车在我国各个掘进队的使用范围,并为使用方法提供经验借鉴和理论参考。     

CMM2-15型锚杆钻车掘锚交叉综掘工艺的应用

目前,我国煤矿的煤巷综掘作业线普遍采用的配套方式为综掘机和手持式单体锚杆钻机,支护占作业时间过长,劳动强度大,存在较大安全隐患,严重影响煤巷快速掘进和采掘的接续。为解决此问题,同煤集团塔山矿成功的应用了CMM2-15型锚杆钻车掘锚交叉综掘工艺,实现了锚、护机械一体化作业,大大缩短了支护作业时间,提高支护效率和支护质量,带来很好的安全、经济、社会效益。     

手持式气动帮锚杆扭矩扳手

为了解决手持式气动帮锚杆钻机帮部扭矩不足的问题,因顶部锚杆机技术使用比较成熟,运用顶部锚杆机改制成手持式气动帮锚杆扭矩扳手,通过现场实际应用,可有效解决帮部锚杆扭矩不足问题,满足高预应力锚杆支护的要求,且使用方便,提高工作效率,是弥补手持式气动帮锚杆钻机帮部扭矩不足的有力帮部扭矩工具。     

摆臂式锚杆钻车臂架结构设计及有限元分析

锚杆钻装设备是锚杆支护施工中的关键设备。锚杆钻装设备的有效使用直接影响巷道的支护质量、支护效果以及成巷速度。为提高巷道的掘进效率和锚杆钻车的工作稳定性,设计一种新型双臂摆臂式液压锚杆钻车,实现巷道内较大作业空间、灵活钻装和持久耐用的功能。首先运用Pro/E完成臂架结构的三维模型,之后运用ANSYS Workbench对锚杆钻车臂架在危险工况下进行有限元分析,最后完成对钻车臂架结构强度和刚度的校核。结果表明双臂臂架结构设计合理,为臂架结构强度、刚度的设计提供了可靠的理论依据。     

煤矿智能打钻造穴一体化技术应用

为了进一步提高煤矿安全生产效率,改进防突治理工艺,保障作业人员的身体健康,释放人力资源,研究了煤矿智能打钻造穴一体化技术。以某煤矿具体巷道为例,分析了智能钻冲一体化成套装备,主要为自动化控制打钻车和自动化控制钻杆车,并对比分析了智能打钻造穴一体化装备与普通打钻造穴设备的平均钻进速度、平均扩充速度等指标。研究表明,引入自动化施工设备来代替原始设备,配套使用智能水力冲孔造穴来提高防突治理效率,保障煤矿安全生产,降低人力资源输出和工人的劳动强度,保障工人作业安全。     

水力压裂增透技术在单一低透气性煤层中的应用

豫东地区陈四楼煤矿煤层为单一低透气性突出煤层，瓦斯预抽存在难度大、效率低的问题，严重制约了煤矿安全生产。为增加煤体透气性，提高瓦斯抽采效果，井下水力压裂是一种行之有效的措施。依据瓦斯赋存情况，在煤体瓦斯含量低于5 m³/t区域进行水力压裂增透试验，既能大幅降低钻孔工程量，加快区域治理进度，又能有效保证压裂过程中施工安全，防范压裂期间瓦斯异常涌出，引起瓦斯事故，对低瓦斯区域实现科学治理、精准施策具有重要意义，同时也能为高瓦斯区域进行压裂尝试提供借鉴。     

液压马达钻机施工顺层钻孔试验

针对高瓦斯及突出煤层顺层瓦斯抽放钻孔施工困难的问题,寻求一种新的钻孔施工技术。通过对煤矿井下煤层地质条件的分析,对孔底液压马达驱动钻头旋转结合水射流破煤的钻孔技术进行了试验研究。试验表明:该钻孔工艺技术有利于充分利用水力能量,降低钻杆磨损,减少了钻杆折断的概率;新型PDC钻头能更好地与煤层相适应,大幅度地提高了破煤效率,提高了钻进速度。     

松软低透煤层随钻水力冲孔钻具研制与应用

针对现有水力冲孔钻具在松软低透煤层造穴施工中存在需2次下钻、劳动强度大、施工效率低、钻杆密封性不好等问题,研制了随钻型水力冲孔钻具,实现了只需下入一趟钻便可同时完成正常钻进和冲孔作业,并在晋煤集团赵庄矿、淮南矿业丁集矿及阳煤集团新元矿开展了现场试验。试验结果表明:研制的随钻型水力冲孔钻具结构设计合理,压力转换机构工作可靠,密封性能良好,耐压能够达到30 MPa;与常规水力工艺相比,该技术能够减少辅助作业时间,有效降低了工人劳动强度,对松软低透煤层卸压增透作用显著,有效提高了瓦斯抽采效果,具有较高的推广应用价值。     

松软高突煤层钻孔施工防垮孔、喷孔技术研究与应用

当东风煤矿M9煤层采用顺层钻孔作为区域煤与瓦斯防突措施钻孔时,在施工中出现垮孔、喷孔等现象。通过分析施工原因,调研该类煤层钻孔施工预防垮孔、喷孔设备及措施,选择使用三棱钻杆、防喷钻杆及孔口防喷装置,在保证施工现场安全的同时,有效提高了钻孔施工进度。研究为松软高突煤层钻孔施工提供了可行的思路。     

新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用

为了有效预防煤与瓦斯突出,根据掘进工作面主要防突措施的优缺点、防治煤与瓦斯突出的技术原理及水力化局部防突措施的机理,研制了回转式高压旋转接头及扩孔喷头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。结果表明:新型高压旋转水射流扩孔钻具可以有效提高煤体的力学强度,降低煤体应力集中,提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果,促进瓦斯的释放,增强防止煤和瓦斯突出的能力。     

红阳二矿水力冲孔增透技术研究及应用

针对红阳二矿12煤层透气性低、底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采效率偏低难以满足预抽要求的情况,基于水力冲孔卸压增透机理,提出采用水力冲孔和普通钻孔预抽相结合的钻孔布置方式进行高效抽采。研究结果表明:水力冲孔在低透突出煤层区域瓦斯抽采消突措施中应用效果显著,采取水力冲孔措施的34 d内,钻孔的平均瓦斯抽采浓度是普通钻孔的2.5倍,平均瓦斯抽采纯量是普通钻孔的4.4倍。     

强突煤层底板穿层钻孔高效成孔技术

底板穿层钻孔施工安全、应用范围广泛,已成为我国煤矿突出煤层瓦斯治理的有效方法之一,但在实施中,由于受到配套设备及工艺的因素制约,很难达到快速、高效的成孔要求。而底板穿层多列钻孔成孔技术借助于新型的多自由度、快速对孔调角钻机及工艺,具有消突、卸压效果好、钻进效率高等优势,采用该技术在淮北芦岭煤矿Ⅱ 883运输巷对8号、9号强突煤层消突,瓦斯压力大于4 MPa,共施工5组60个钻孔,钻进效率提高1.3倍,瓦斯抽采纯流量提高30%,瓦斯抽采浓度超过95%。     

视频监钻监控技术在冲击地压矿井中的应用

随着矿井开采深度的不断增加,巷道所受应力情况越来越复杂,因此冲击地压问题变得愈加突出,国内外专家学者提出了许多防冲技术措施,并取得了重要的研究成果。卸压钻孔可以释放煤体中聚积的弹性能、降低应力集中程度、减小冲击危险,是冲击地压矿井普遍采用的消冲措施。为了解决卸压钻孔施工存在的诸如花费大量人力、无法保证钻孔施工真实性、不利于作业安全和工程质量管理等问题,运用视频监钻监控技术,对钻孔施工进行全程实时监控,实现钻孔施工信息化、可视化,不仅顺应了减人提效,扭亏增盈煤炭行业大环境,且极大地提高了冲击地压防治现场管理水平,为矿井安全生产打下了坚实基础。     

采场动压分布特征及高效瓦斯抽放技术研究

河南地区大部分煤矿所采煤层均属于三软煤层，煤层透气性差，瓦斯治理困难。现阶段河南区域煤与瓦斯突出矿井主要采用穿层钻孔及开采保护层作为区域防突措施，而低瓦斯矿井或临突矿井（低瓦斯矿井与煤与瓦斯突出矿井相邻）存在高瓦斯区时，仅仅用风排瓦斯很难达到治理效果，近些年煤矿发生瓦斯事故多数为低瓦斯矿井，所以低瓦斯矿井和临突矿井存在高瓦斯区域的工作面回采期间瓦斯治理尤为重要。根据采场“竖三带”和“横三区”理论，利用钻孔抽放效果考察法和工作突出预测指标法研究了采场围岩动压分布特征。在此基础上，通过优化动压区抽放钻孔设计，提高了瓦斯抽放效果。瓦斯抽放量提高了1.8倍，有效降低了工作面生产期间的风排瓦斯量，提高了生产效率，保证了矿井安全生产。