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21盘区延深轨道下山上方是已采毕的延深煤柱工作面,其间距有30～40 m,岩性以细砂岩和泥岩为主,间有钙质胶结的砾岩和硅质胶结的砂岩薄层,岩层硬度相差较大。由于工作面位于矿井的最底部,煤轨下山的少量流水、工作面的部分积水、工作面本身回采时的机组冷却水和泵站用水,以及外围工程的防灭火用水等,都以流动、排放或渗透等方式进入工作面采空区。 21盘区延深轨道下山等开拓工程若要恢复施工,采空区积水可能沿矿压释放产生的裂隙导泄下来,威胁安全生产,为消除安全隐患,必须进行探放水工作。根据现场实际和设备情况,经反复论证,决定采用ZYG-150全液压钻机进行探放采空区积水。 1、ZYG-150全液压钻机 （1）钻机结构 ZYG-150全液压钻机主要有泵站、动力头、机架、立柱框架、钻具和操纵台等六大部分组成。立柱框架是整个钻机固定支撑的重要部件。操纵台的作用是通过操作手柄,改变换向阀阀芯位置,控制动力头马达的旋转速度,推进油缸快速进退和正常进退,带动钻具旋转,快速进退和正常进退。 （2）工作原理 泵站通过电动机带动油泵把电能转变为液压能,通过操纵台,将液压油分配给动力头中的液压马达、机架中的推进油缸等执行机构。动力头通过液压马达等部件,将液压能转变为机械能,从而带动钻具旋转切削煤岩。推进油缸在压力油的作用下,带动拖板及动力头沿导轨做往复运动,从而实现钻具的进退,完成钻机钻进的各种动作。 2、遇到的问题 使用ZYG-150全液压钻机探放延深煤柱工作面采空区积水的过程中,主要遇到了两个问题。第一个问题是在钙质胶结的砾岩和硅质胶结的砂岩等硬度较大的岩层中钻进速度较慢;第二个问题是钻孔偏斜,达不到预期的终孔位置。 3、原因分析 （1）硬岩层中钻进速度慢的原因在钙质胶结的砾岩和硅质胶结的砂岩等硬度较大的岩层中钻进速度较慢,主要是因为ZYG-150全液压钻机的额定油压(10.5MPa)和输出扭距(≥620N.m)较小,而岩层的硬度较大。 （2）钻孔偏斜的原因 钻孔偏斜的主要原因有以下3个方面: 第一,当钻头在软岩和硬岩的接触面钻进时,由于钻孔与岩层面不正交,钻头接触同一岩层的时间不同、岩层硬度不同,对钻头产生的反向作用力大小也不同,导致钻头容易避硬就软,向软岩层一方偏斜。 第二,钻进深度增加,使用钻杆的长度也增加,钻杆在重力和岩层的反方向力作用下,钻杆容易产生挠曲,造成钻孔偏斜。 第三,操作人员经验不足,在软硬不同的岩层中,对液压钻机的工作压力控制不准,也会造成钻孔偏斜。 4、解决方法 （1）合理设计钻孔方向和倾角 利用岩层的产状设计钻孔,尽可能使钻孔垂直于岩层面,考虑到重力对钻具的作用,可适当增大钻孔倾角,缩小由于岩层的硬度不同造成的对钻头反作用力的不同,减少钻孔偏斜机会。 （2）调整工作压力 根据岩层的厚度、钻进的深度和钻出的岩屑的不同,判定岩层的岩性,进而由操纵手把合理调整钻机的工作压力。在软岩层中适当加大钻机工作压力,加快钻进速度,在硬岩层中或软硬岩层接触时适当减少工作压力,减慢钻进速度。既可防止钻孔偏斜,又能提高钻进速度。 （3）运用合适的钻头,分级钻进 在岩层硬度较大时,先用小直径钻头钻进,再用大直径钻头扩孔至设计要求,不仅可较轻松地钻过底砾岩和硅质胶结的砂岩,提高钻进速度,分级钻进时小直径钻头又能起到定向作用,防止钻孔偏斜。 |
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