高位鉆孔設計

瓦斯抽放鉆孔施工設計為加強對W908工作面的瓦斯治理，防止工作面在回采時瓦斯超限，經(jīng)研究決定從 W908材料巷原移動救生艙硐室開始，往工作面方向頂板處施工瓦斯抽放孔。 為確保施工期間的安全， 特編制本設計。一、概況及技術(shù)參數(shù)的確定高位鉆孔瓦斯抽放是沿著工作面回風順槽,利用專用鉆機斜向預采煤體頂板鉆孔,在采空區(qū)頂板裂隙帶層位上布置鉆孔,抽放采空區(qū)冒落帶及裂隙帶內(nèi)的瓦斯,進而改變采空區(qū)流場分布。它的作用是,解決采空區(qū)上隅角一帶瓦斯積聚和回風流瓦斯超限問題。1、瓦斯抽放參數(shù)高位鉆孔瓦斯抽放又稱頂板裂隙帶抽放。 回采工作面周圍的采動壓力場, 在垂直方向上形成冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶, 在水平方向上形成煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)和重新壓實區(qū)。在這個采動壓力場中形成的裂隙區(qū)間, 便成為瓦斯流動的通道。采空區(qū)內(nèi)的瓦斯由于受瓦斯浮力和通風總負壓的作用 , 主要分布在頂板裂隙帶內(nèi)且靠近采面回風側(cè)。高位鉆孔的抽放負壓, 加速了裂隙帶內(nèi)瓦斯的流動 , 從而使高位鉆孔能夠抽出高濃度的瓦斯。1.1 鉆孔有效高度范圍及鉆場高度根據(jù)采空區(qū)頂板巖層移動“三帶”理論和采空區(qū)內(nèi)瓦斯運移規(guī)律,有效的鉆孔高度Hz應位于裂隙帶范圍,故應滿足:H<Hz<H,(1)ml式中:Hm——冒落帶的高度,m;lH——裂隙帶的高度,m。冒落帶高度為Hm=,(2)式中:M——采高,m;k——冒落巖石的平均碎脹系數(shù);a——煤層傾角,(°)。裂隙帶高度一般采用經(jīng)驗公式:Hl=。(3)式中a、b、c均為待定常數(shù),可根據(jù)煤礦設計規(guī)范確定,見表1。將式(2)、(3)代入式(1), 得到鉆孔有效高度:Hm=<Hz<Hl=?？紤]到鉆孔的有效利用 , 鉆孔底應布置在冒落帶上部或裂隙帶下部。W908工作面采用走向長壁后退式開采,工作面長度為160m。在回采過程中,工作面因瓦斯超限而嚴重制約著生產(chǎn)能力的正常發(fā)揮,為消除瓦斯超限的影響 ,依據(jù)以上理論與方法采用高位鉆孔技術(shù)進行瓦斯抽放。1.2 鉆孔有效高度及鉆場高度根據(jù)9#煤層賦存特征,計算過程中M、k、a分別取1.32m、2.2、5°,待定常數(shù)a、b、c分別取1.2、2.0、8.9。由此依據(jù)式(2)得到冒落帶高度為1.1m;依據(jù)式(3)得到裂隙帶高度為36.89m,取下限值時為27.9m。由此確定鉆孔有效高度為1.1～27.9m?？紤]到鉆孔的穩(wěn)定性及易于維護, 鉆孔長度為80m時，鉆孔底部高度確定為11.5m，鉆孔長度為100m時，鉆孔底部高度確定為 14.7m，(即鉆孔位于K2灰?guī)r內(nèi))。1.3 鉆孔有效長度根據(jù)9#煤層賦存特征及技術(shù)要求 ,確定鉆孔有效長度為80—100m，最里側(cè)鉆孔的終孔位置距材料巷煤壁的距離不大于 30m。1.4 鉆孔的角度根據(jù)鉆孔的有效長度及孔高的條件，鉆孔仰角定為 14°。1.5 鉆孔的數(shù)量及夾角根據(jù)實際情況鉆孔初步定為 3個，在同一水平布置，水平夾角依次為為5°、10°、15°。1.6 孔口高度及間距鉆孔口高度根據(jù)實際情況定位距底板 1.5m高，孔間距為800mm。1.7 鉆孔沿傾向布置范圍根據(jù)采動裂隙“O”形圈理論及現(xiàn)場實際觀測 ,鉆孔沿傾向布置范圍確定在距材料順槽 30m以內(nèi)。1.8鉆孔施工硐室規(guī)格及間距打鉆施工硐室規(guī)格：寬×高×高 =3m×3m×2.3m；硐室間距為80-90m。二、架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機的性能及參數(shù)W908工作面高位鉆孔使用ZYJ-1400/120L型架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機，鉆機的具體參數(shù)如下：主要技術(shù)參數(shù)項目單位參數(shù)項目單位參數(shù)額定壓力MPa16推進行程mm1200額定轉(zhuǎn)矩N.m1400鉆巖硬度f10額定轉(zhuǎn)速r/min120適應鉆桿mm50-63推進力kN40鉆孔直徑mm75-150額定流量L/min114主機重量kg375鉆孔深度m400返回速度r/min5000空載推進速度r/min2500噪聲聲壓級dB（A）92導軌長度mm2200生功率級dB（A）108鉆孔速度mm/mi>120最小/最大工作高度mm2500/3500n泵站主要參數(shù)項 目 單位 參數(shù) 項目 單位 參數(shù)防爆電動機 YBK2-200L-4B35-30KW 額定流量 L/min 116電機電壓 V 380/660/1140 額定壓力 Mpa 20額定電流A57.2/33油箱容量L120機重KG760外形尺寸mm1600X1250X1050操作臺機重KG75外形尺寸mm450X580X735三、安裝操作和使用、鉆機安裝⑴、在鉆機運到工作現(xiàn)場前，準備好鉆鑿巖洞場地，必須根據(jù)鉆孔傾角及所用鉆桿的長短及立柱的高度進行挑頂，起底或護幫等工作，保證頂板與底板的平行，而立柱必須垂直其平行線。⑵、根據(jù)鉆孔的位置，安裝好立柱后，按鉆孔孔位的要求將立柱架設牢固，立柱上下兩端要用硬木墊實，將鉆機的大錐孔與立柱中間鎖緊套上的錐軸連接到位，并調(diào)整好方位、角度后，緊固其螺母及鎖緊套的螺栓。⑶、連接主機的副立柱，調(diào)整到最佳長度后，緊固副立柱的鎖緊套螺栓，使其完全牢固。⑷、將水管、油管、動力線引到工作地點，注意：電機電壓380/660，或是660/1140，保證電機右旋，嚴禁左旋，根據(jù)實際電壓連接。2、管路連接泵站與操作臺之間有 3條管路連接，操作臺與主機之間有 10條管路連接。泵站與行走配流板有 ,6條管路連接。詳見總圖。注意：連接管路時應先將管路接頭清理干凈方可連接。內(nèi)徑相同的管路長度滿足時可以互換并將管路排列整齊。3、鉆機的操作方法⑴各操作閥的位置及功能本機設有兩個操控臺。一個在泵站上，有兩個換向閥組成，控制泵站的行走、轉(zhuǎn)彎、制動。一個主控操作臺，主要有 6個手動換向閥控制、配流板、和兩個單項閥組成。每個換向閥控制鉆機的一項功能。每個換向閥的手柄有前、中、后三個位置。當手柄垂直時處于中位，也是非工作狀態(tài)。扳動手柄向前、向后，可實現(xiàn)控制件的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，前進或是后退，頂緊或是松開。⑵操作臺的一側(cè)裝有球閥，用來控制鉆機鉆孔時的水路。⑶開機前的準備各換向閥的手柄在中位。鉆機主軸的鉆孔角度到位。電機的線路連接完畢。①、給油箱加入足夠的清潔液壓油，一般用46#抗磨液壓油，需油量約為120升。②、檢查鉆機各部位緊固體是否牢固，主機安裝是否牢固。③、在需要潤滑部位加注潤滑油和潤滑脂。④、檢查各油管是否連接無誤，油管、水管接頭卡好 U型銷。⑤、將操作臺各手柄放在中間位置。⑷啟動鉆機開啟隔爆按鈕的綠色啟動鍵，觀察各管路之間有無異常，無漏油現(xiàn)象，泵站聲音正常。運轉(zhuǎn)馬達15分鐘、油缸，排除油路的空氣，至運轉(zhuǎn)平穩(wěn)為止。⑸試運轉(zhuǎn)按操作臺上的標識，扳動各換向閥手柄，確認主軸正、反，推進缸、頂緊缸、加緊缸各動作正常。開啟球閥，水路正常。工作機構(gòu)的動作應與指示牌標記的方向一致，不一致應及時調(diào)換有關(guān)管路。注：主軸進給時應為正轉(zhuǎn)，即右旋。只有更換鉆桿，卸下鉆桿時用左旋。主、副立柱頂緊閥位于操作臺下層，當鉆孔位置確定，固定立柱時，開啟泵站，將該手柄開在前位置，即頂緊缸頂緊。后續(xù)的安裝、鉆孔工作即可展開。嚴禁在鉆進過程中或依附于立柱的其他部件， 未拆卸完畢時將手柄開到后檔，頂緊缸會泄壓縮回，造成立柱無法固定，造成傾倒砸傷事故。鉆機調(diào)整完畢后，空載操作，排除油缸、馬達及油管內(nèi)空氣，反復控制手動閥，用節(jié)流閥控制油缸的推進速度，充分掌握其操作方法。⑹鉆孔操作根據(jù)需要安裝后置水便，配置專用的水便供水閥門，根據(jù)不同鉆孔硬度要求選擇旋轉(zhuǎn)速度。2、安裝鉆頭操作使用后置水便，變速箱退至導軌后端，松開卡盤，放入 1根鉆桿在變速箱主軸內(nèi)，鉆桿外螺紋置于變速箱前端， 鉆桿內(nèi)螺紋露出變速箱后端，卡盤卡緊鉆桿；松開鉆釬定位器，變速箱主軸旋轉(zhuǎn)并徐徐前進，當鉆桿外螺紋通過鉆釬器后停止旋轉(zhuǎn)和前進， 將鉆頭旋接在鉆桿上，在變速箱后面鉆桿旋接后置水便，接上水便供水管。3、開孔操作修平開孔處的煤巖，保證鉆頭接觸平穩(wěn)。打開供水閥門給冷卻器和水便供水，變速箱慢轉(zhuǎn)，并緩慢推進，當鉆進一定深度且鉆機、鉆具運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，用正常旋轉(zhuǎn)和進給速度鉆進。4、加接鉆桿操作①先停止推進，再停止旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉供水閥門。②人工用管鉗卸下水便。③根據(jù)變速箱后面空間大小，在變速箱后面加接一根或幾根鉆桿。④將水便旋接在鉆桿上。⑤鉆釬器加緊鉆桿，松開卡盤，變速箱后退或快速后退至導軌后端。⑥卡盤加緊鉆桿，松開鉆釬器，打開供水閥門，向鉆孔供水，待水從鉆孔中流出后，再進行正常鉆進。5、拆卸鉆桿操作①將變速箱置于適當位置（取下水便，卡盤前進能夾住要拆卸的鉆桿），關(guān)閉水便供水閥門。②鉆釬器夾緊鉆桿，操作進退手柄至最后位置即浮動位。變速箱反轉(zhuǎn)，使鉆桿與第一根鉆桿分離一段距離， 將進退手柄前推 1位至后退位，使推進油缸后退。③松開卡盤，取下鉆桿。④變速箱前進至能夾住鉆桿處停止。⑤卡緊盤夾緊鉆桿，松開鉆釬器，變速箱正轉(zhuǎn)（在起拔鉆桿時需鉆具旋轉(zhuǎn)時）并后退至適當位置（即從卡盤取下第一根鉆桿后，卡盤能夾住下一根鉆桿），停止旋轉(zhuǎn)和后退。⑥托釬器夾緊鉆桿，操作進退手柄至最后位置（浮動位） ，變速箱反轉(zhuǎn)，松開鉆桿間連接螺紋，將進退手柄向前推 1位，使推進油缸后退。⑦松開卡盤，取下第一根鉆桿。⑧再按⑤⑥⑦操作，即可卸下第二根、第三根直至卸下最后一根鉆桿。6、泵站行走泵站行走系統(tǒng)由輔助油路上的一個長開開關(guān)控制。在鉆機工作時，操作泵站行走換向閥，泵站可實現(xiàn)行走。當單獨讓泵站行走時?？申P(guān)閉行走開關(guān)，油路只進入到行走系統(tǒng)中，實現(xiàn)泵站