ZYWL-3200集成履带式全液压钻机的研制及应用.pdf

2 0 1 2 年1 2 月 矿 业安 全 与环 保 第3 9 卷第6 期 Z Y WL - 3 2 0 0集成履带式全液压钻机的研制及应用 万 军 中煤科工集团重庆研究院， 重庆 4 0 0 0 3 9 摘要 为了降低工人劳动强度， 提高钻孔效率， 研制了Z Y WL 一 3 2 0 0集成履带式全液压钻机， 并详细 介绍了该钻机 的结构特点及布局设计。在煤矿现场使用该钻机施工顺层钻孔时， 平均月进度达 8 0 0 0 1T I ， 单孔平均深度 1 8 0 m， 操作方便。经性能检验和现场应用结果表明， 该钻机的各项技术指标达 到 了设计要求。 关键词 集成； 履带式； 全液压钻机； 研制 中图分类号 P 6 3 4 ． 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8 4 4 9 5 2 0 1 2 0 6 0 0 3 2 0 2 随着煤矿瓦斯抽采钻机技术的不断提高， 以及 煤矿高效安全生产的需要 ， 履带式全液压钻机逐渐 在煤矿井下得到了广泛应用。但是， 常规的履带式 全液压钻机只是将钻机主体简单地搭载在履带车 上， 而对钻孔需要的一些辅助设备如泥浆泵、 电源开 关等并没有安装， 这就造成钻孑 L 设备搬迁时仍需分 成几部分， 进而失去了履带车搬运便利的优点。 笔者介绍的 Z Y WL 一 3 2 0 0集成履带式全液压钻 机集钻机主体 、 泥浆泵、 电源开关 和履带 车为一体 ， 具有搬迁迅速、 辅助功能齐全等优点， 主要用于煤矿 井下对深瓦斯抽放孑 L 的钻进。 l 方案设计 1 ． 1 主要参数确定 通过计算并与 国内外同类钻机进行优化 比较 ， 确定该钻机的主要技术参数见表 1 ⋯。 1 ． 2 液压系统设计 Z Y WL 一 3 2 0 0钻机液压 系统 见 图 1 采用双泵 开式循环系统 ， 大小泵均为恒压变量泵 ， 按执行机构 可分为旋转 回路 、 进退 回路 和辅助 回路 三大部分。 旋转回路采用变量泵和变量马达构成的调速系统可 进行无级调速， 转速和转矩可根据不同工况要求进 行调节； 进退回路的给进压力调节采用溢流阀调压 方式 ， 同时， 为保证钻机大倾角钻孔时的安全 ， 在进 退回路中增加了闭锁功能阀； 辅助回路主要用来实 现钻机动作的联动及控制钻机 的行走和倾角调 节 。 收稿日期 2 0 1 2 0 5 1 7； 2 0 1 2 0 7 1 5修订 作者简介 万 军 1 9 8 0 ～ ， 男， 学士， 工程师， 主要从事 煤矿钻机的研究设计工作。E - ma i l 2 6 4 7 3 2 2 2 6 q q ． c o m。 3 2 表 1 钻机 主要技术参数 项目名称 参数 额定转矩／ N i n 额定转速／ r ／ m i n 最大给进力／ k N 给进行程／ mm 钻孔倾角／ 。 钻杆直径／ ra m 行走速度／ m ／ h 爬坡能力／ 。 长／ ra m 外形尺寸宽／ m m 高／ ra m 整机质量／ k g l 一柱塞 泵； 2 一 立柱 油缸 ； 3 一 行走 多路 阀； 4 一调斜 油缸 ； 5 一行 走马 达； 6 一行 走 多路 阀 ； 7 一 多路 阀 ； 8 一 旋转 马 达； 9 一推 进 油缸 ； l O 一 夹持 器； l 1 一卡盘。 图 1 钻机液压系统示意图 2 钻机研制 钻机布局方式采用整体布局， 主要由钻机主体 包括动力头、 机架、 夹持器 、 电动机组件、 油箱、 操 作台、 泥浆泵 、 电控箱 、 履 带底 盘等组成 ， 其结构如 加 如 0 0 0 0 ～ ～ 啪 伽 一 加 ～ 一 一 一 2 0 1 2 年1 2 月 矿 业安 全 与环 保 第3 9 卷第6 期 图2 所示。操作台、 泥浆泵和防爆电磁开关放在履 带车体的右侧， 方便操作； 钻机主体横放在履带车体 中间， 便于操作时观察钻孔情况； 泵站和油箱放在履 带车体左侧 ， 并用防护罩整体遮挡 ， 防止孔 口返 回的 煤渣落入 引。 卜 J 盆 I } 靛 一簸 _ b 1 Ⅱ 汀 - 一一删 - 睦 | [ 蝎 弭。 ＼ 』 r 删q0 键 昏 一 i I I 一 ] ； { JI 研 晒『鞴 ． _ f ’ I ’ Lr、 一 r _ 曼 L ． ． 珂 畸⋯ 闻 J 笸 1 一电动机组件； 2 一油箱组件； 3 一履带车体； 4 一钻机主体 5 一操作台； 6 一泥浆泵； 7 一操作椅； 8 一电控箱； 9 一支撑立柱。 图2 z Y wL 一 3 2 0 0履带式全液压钻机结构图 2 ． 1机 架 机架主要由机架体、 推进油缸及拖板组件组成， 其作用是用来支承动力头和实现动力头的前进与后 退。拖板组件与动力头通过销轴连接 ， 同时拖 板组 件也与推进油缸相连， 在推进油缸的作用下， 拖板组 件带动动力头沿机架导轨做往复运动。 2 ． 2动力头 动力头主要由液压马达、 减速箱、 卡盘等组成， 其主要作用是夹紧钻杆， 并向钻杆传递扭力及推拉 力。液压马达为变量马达， 通过调节马达变速装置， 可实现输出转速的无级调速。卡盘为弹簧松开、 液 压夹紧的胶套式卡盘， 该卡盘夹紧力大、 寿命长、 使 用方便 。 2 ． 3 夹持器 钻机夹持器采用碟形弹簧夹紧及液压补充夹紧 的方式 ， 在突然断电或钻机不工作时随时夹紧钻杆， 防止钻杆从孔里 滑落。夹持器采用浮动方式 ， 有效 减少卡瓦的磨损， 提高使用寿命。马达反转油路可 以直接进入增力油缸， 利用动力头反转压力实现增 力夹紧， 从而有效保证钻杆夹紧的可靠性。夹持器 设计为可在导轨上左右滑动， 具有浮动、 自动定心夹 紧功能， 可以减少卡瓦和钻杆之间的磨损。 2 ． 4 操作台 操作台是钻机的控制中心， 主要由主机操作台、 锚固操作台和行走操作台三大部分组成。主机操作 台由多路换向阀、 联动阀组、 压力表及胶管等组成， 用于控制钻机正常钻孔的各个动作， 包括控制旋转、 推进、 卡盘、 夹持器等。锚固操作台主要由支腿多路 阀和胶管组成， 用于控制锚 固立柱油缸锚固钻机。 行走操作台主要用于控制履带车前进、 后退， 方便钻 机搬移。 2 ． 5 履带底盘 履带底盘由履带车架、 履带车组成， 主要用来搭 载钻机并实现钻机行走功能。履带车用来实现行走 功能， 其采用液压驱动， 主要包括中央回转装置及行 走驱动总成。履带车架主要用来承载钻机， 履带车 架与履带车通过中央回转装置连接在一起， 履带车 架能够绕中央回转装置旋转， 方便钻机调节施工方 位角。 2 ． 6 泥浆泵 钻机选用的泥浆泵为 B W 2 5 0型， 该泥浆泵为卧 式三缸往复单作用活塞泵， 采用电动机直接驱动。 该泵有 2种缸径和 4挡变速 ， 流量和压力可根据不 同的钻孔施工工艺要求进行调节 ， 其主要参数见表 2 。 表2 B W2 5 0型泥浆泵主要参数 3 应用情况 钻机组装完成后， 在国家煤矿防尘通风安全产 品质量监督检验 中心进行 了性能检验 ， 结果 表明该 钻机各项指标达到了设计要求。钻机现场试验在晋 城寺河矿西井区进行。 3 ． 1 钻孔布置 钻机主要用于施工顺层强化抽采孔。钻孔布置 采用垂直巷道对打方式 ， 钻孔长度 1 5 0～ 2 0 0 m， 钻孔 直径 9 4 m m， 钻孔间距 3 m， 采用聚氨酯封孔 ， 封孔深 度 8 m。 3 ． 2 应用效果 2 0 1 1 年5月至2 0 1 2年3 月， 寺河矿先后共使用 了8 台Z Y WL 一 3 2 0 0 集成履带式全液压钻机进行顺 下转第 3 6页 3 3 2 0 1 2 年1 2 月 矿 业安 全 与环 保 第3 9 卷第6 期 自动复位功能 、 手动感光灵敏度调节功能等。 4 喷尘方式的改进 原有煤尘爆炸性鉴定分析系统试验时是采用电 打气筒将煤尘吹入玻璃管中进行爆炸性鉴定试验 的， 但该方式容易堵塞 ， 长时间使用后打气筒产生的 气压不能满足试验要求。在此， 采用压缩空气， 通过 电磁阀的控制将煤尘吹入玻璃管中进行试验。通过 对比试验， 确定喷尘压力为0 ． 0 5 M P a 。其对比试验 数据见表 1 。 表 1 部分对比试验数据对照 5 结论 1 研制的 自动控温系统能够实现升温和控温的 自动控制 ， 温度达到 1 1 0 0 1 ℃ ， 提高了控制精度。 2 煤尘火焰长度测量仪能够自动测量煤尘爆炸 的火焰长度。当火焰长度小于等于 2 0 m m时， 测量 精度为 1 ． 2 5 m m； 当火焰长度为 2 0 4 0 m m时， 测 量精度为 2 ． 5 m m； 当火焰长度大于等于4 0 m m时， 测量精度为 5 m m， 其测量精度能够满足鉴定要求。 3 通过对比喷尘方式试验， 研究确定喷尘压力 为 0 ． 0 5 MP a 。 参考文献 [ 1 ]李润之． 瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸研究[ D] ． 重庆 煤 炭科学研究总院重庆研究院， 2 0 0 7 ． [ 2 ]费国云． 煤尘爆炸性鉴定方法浅析 [ J ] ． 煤炭工程师， 1 9 9 3 3 1 7 2 1 ． [ 3 ]王杰， 黄卫， 汪春梅． 煤尘爆炸性鉴定中瞬间火焰长度检 测技术的研究[ J ] ． 中国安全科学学报， 2 0 0 9 ， 1 9 1 2 7 9 8 4 ． 责任编辑 卫蓉 上接第3 3页 层孔施工 ， 单台钻机平均进度 8 0 0 0 m ／ 月 ， 单孔平均 深度 1 8 0 m。 钻机在施工过程中， 操作方便， 搬迁迅速， 有效 地提高了工作效率。 4 结语 1 该钻机将泥浆泵、 电控箱等集成在履带车上， 减少了钻孔辅助设备的搬运时间， 提高了整个钻孔 施工效率。 2 钻机主体设计为横向布置， 钻机开孔角度为 - 4 5 。 一 9 0 。 ， 履带车旋转角度可达 3 6 0 。 ， 实现了工作 面无死角施工 。 3 6 3 钻机采用液压联动技术， 实现了旋转、 推进、 卡盘及夹持器全联动 ， 能快速上下钻杆 。 参考文献 [ 1 ]冯德强． 钻机设计[ M] ． 武汉 中国地质大学 出版社， 1 9 9 3 ． [ 2 ]杨燕鸽． 联动型 Z Y W- 2 0 0 0煤矿用全液压钻机的研制 [ J ] ．矿山机械， 2 0 1 1 7 1 4 1 7 ． [ 3 ] 田宏亮． 瓦斯抽采履带式坑道钻机的研制与应用[ J ] ． 煤 田地质与勘探， 2 0 0 8 1 0 7 7 8 0 ． [ 4 ]吕冰．z Y w一1 2 0 0煤矿用全 液压钻机动力头的设计 [ J ] ． 矿业安全与环保， 2 0 1 0 4 5 1 5 2 ． 责任编辑 陈玉涛