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低壓氣液驅動擴孔器

發(fā)布時間:

2021-05-11

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煤層增透開采技術在近幾年進行了多種技術開發(fā)應用，針對于底抽巷道的煤層瓦斯抽采技術在多個地區(qū)進行了許多方案的探討使用，目前使用最廣泛的孔底造穴鉆孔技術，是增加瓦斯抽采濃度的有效解決方案，采用高壓水進行水沖孔造穴可以快速有效的達到孔底造穴的目的，利用水射流對相對位置的煤層進行破碎切割，使局部空間增大從而提高瓦斯抽采率，但是遇有瓦斯含量過大，煤質疏松的松軟煤層，采用高壓水沖洗煤粉，容易造成煤粉的泡沫化流

一、系統(tǒng)構成

本套系統(tǒng)由煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機ZDY4200L、雙壁氣液通道鉆桿Φ73mm*1m、低壓氣液驅動擴孔器Φ400-500mm、雙通道氣液水尾、金剛石PDC鉆頭Φ113mm、專用氣液控制箱等組成。

二、技術指標

行號	項目	設計指標	備注
1	開孔直徑	Φ113mm	金剛石PDC鉆頭
2	鉆孔深度	10-200m
3	驅動方式	氣液驅動
4	驅動壓力	≥0.65Mpa
5	刀體尺寸	Φ89*710
6	氣液驅動器尺寸	Φ89*590
7	擴孔直徑	Φ300-500mm	煤巖自動刀翼
8	鉆桿類型	雙壁氣液通道鉆桿	自動或人工裝卸
9	鉆桿直徑	Φ73/Φ89
10	鉆桿長度	1000mm/1500mm
11	地質條件	本煤層鉆孔	f≤4
12	鉆孔角度	≮15度
13	鉆頭直徑	Φ113/Φ133

三、技術方案

低壓氣液驅動擴孔器，所謂低壓，即利用不大于0.63Mpa的壓風或小于5Mpa的液體作為動力輸出，實現(xiàn)孔底機械擴孔造穴，利用低壓的氣液提供動力，驅動設置在擴孔器底部的多級倍力裝置進行推動。

多級倍力裝置為多倍遞增推進結構，設置有大于1級的推進活塞，依托推進活塞的多級同步運動達到推力倍增的目的。

多級倍力裝置底部設置有氣液進口，當低壓的壓風或液體流經多級倍力裝置時對一級推進活塞產生驅動推力，同時流經二級推進活塞以及其他多級推力活塞內，推力活塞伸出的活塞桿頂出與刀體活塞進行連接推進刀體活塞控制刀翼的張開以及閉合，刀體采用雙翼開合的刀翼結構，刀翼兩側外圍均勻布置有用于煤體切割的合金。

活塞軸桿端面與多級倍力裝置的內置活塞桿連接，并提供軸向推力，當推力達到一定值后推動活塞軸桿進行軸向運動帶動刀翼的開合運動。

四、實施方案

低壓氣液驅動擴孔器前端與鉆頭進行連接，后端與雙壁氣液通道鉆桿進行連接，雙壁氣液通道鉆桿與雙通道氣液水尾進行連接，通過鉆機夾持對其進行旋轉，當進行鉆進時，外側進去的壓風或冷卻水通過雙通道氣液水尾側端快速接頭處進入鉆桿環(huán)裝空腔內對前端鉆頭進行降溫，此時擴孔器處于閉合狀態(tài)。

鉆進到一定位置實施擴孔作業(yè)時，雙通道氣液水尾后端連接的低壓的壓風或液體通過擴孔器通過內部提供的低壓的壓風或液體作為動力推動多級倍力裝置進行運動從而帶動刀體內部的活塞軸桿進行運動，通過活塞軸桿的齒條與刀翼上齒輪的嚙合推動刀翼進行張開，從而對煤體進行切割破碎，完成作業(yè)后切斷輸入源，通過內部設置的復位裝置進行反向推動復位。

（2）技術操作要領

與雙通道氣液水尾配有專用調節(jié)氣液控制裝置，當進行造穴時，首先確定調節(jié)氣液控制裝置上的壓力表顯示壓力是否達到適用壓力，然后打開進路控制球閥，此時鉆機應處于旋轉狀態(tài)，使刀翼打開時處于旋轉受力狀態(tài)，不至于發(fā)生卡鉆事故，然后開始孔內施工造穴，當造穴完畢后關閉進路控制球閥，打開泄壓球閥，使通道管路內的壓力釋放，使孔內刀翼進行閉合。

五、效益對比

項目	低壓氣液驅動擴孔器系統(tǒng)	高壓水利造穴系統(tǒng)
造穴原理	低壓氣液驅動	高壓水利沖孔
造穴直徑	Φ300mm-Φ500mm	Φ300mm-Φ450mm
造穴深度	200米以內	100米以內
加壓設備	無	需額外加配高壓泵站
造價預算	約90萬元	約150萬元（包含液壓履帶鉆車、高壓泵站、造穴水刀）

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