钻机资料
钻机资料 |
您现在的位置：首页>>钻机资料 |
ZDY4000S型全液压钻机的设计与应用
来源：www.zmgk.net 作者：admin 日期：2014-03-13 01:34:32 热度：531 ℃
煤 炭 工 程
ZD Y 4000S 型全液压钻机的设计与应用
姚 克，殷新胜，姚宁平，姚亚峰，田宏亮
(煤炭科学研究总院 西安分院，陕西 西安710054)
摘 要 ：文章介绍 了ZD Y 4000S 型全液压钻机研制的背帚和过程 ，简述 了钻机主要 组成部分
的设计思路、加工和型式试验，以及典型的应用情况，钻机经多家用户使用后反应非常好，被
证明是一种性能可靠、钻进效率高、应用广泛的设备，一定会促进煤矿瓦斯预抽技术水平的提
高，为煤矿安全生产提供 必要保障。
关键词：全液压钻机 ；大直径钻孔 ；瓦斯抽放
中图分类号：T D 41
文献标识码 ：B
D esign and app lication of Z D Y 4000S full hydraulic drilling rig
Y A O K e ， Y IN X in—sheng ， Y A O N in g—pin g ，Y A O Y a—feng ，T IA N H o ng—liang
(X i’an Branch，China Coal Research Institute，Xi’an，710054，China)
A bstract ：T h e paper in trodu ced th e backgro un d and p rocess of th e develop m en t o n Z D Y 4 00 0S full hyd raulic drilling rig ．
T he pap er introd uced the desig n co ncep tion ，p roc essing an d type test of the m ain co m pon en ts of th e drillin g rig ，
includ ing the typical app lications ．A fter sev eral ap plication s o f the rigs by the clien ts，good res ults w ere cam e fro m th e
clients an d the rig is app roved as a rig w ith a reliable p erform a nces ，a high d rilling efficien cy an d a w ide ap plication ．T he
drillin g rig w ill im pro ve the level for m in e g as drain ag e tech nolog y and p rovid e a m easure for the m in e safety ．
K eyw ords ：d rilling rig ；d es ign ； ap plication ； clam p ing too l
随着 “监测监控，先抽后采，以风定产”的十二字方
针的贯彻落实，煤矿企业正在努力提高瓦斯抽放技术水平 ，
应用多样化的抽放方式解决瓦斯抽放问题，而且许多煤矿
有钻进大直径中深孔进行瓦斯抽放的地层条件。经市场调
研发现，钻孔深度在 300m 左右 、终孔直径大于 153m m 的
瓦斯抽放孔成孔效率高、成本低、综合抽采效果好，为了
及时提供适用的设备，并且使其具有应用的广泛性和较高
的性价比，我们研制了新型 ZD Y 4000s 型全液压钻机，同
时对 M K 系列钻机进行 了有效地完善和补充 。
2004 年底 ，研制 完成 的 ZD Y 400OS 型全 液压钻 机通 过
了由国家安全监督管理局组织召开的鉴定，成果达到了国
际先进水平 。
钻机的性能参数的同时将钻机的安装稳固作为重点设计。
2) 采用优化的双泵系统，实现分流、合流以及多种液
压联动操纵控制，以满足不同钻进工况的要求。
3) 针对 地层 、钻 孔和工艺 的特 点 ，设计 的钻 机无级调
速范围更大，转矩大、转速高、给进起拔力大 ，处理孔内
事故能力强。钻机的主要技术性能参数见表 1。
表 I
钻机的主要技术性 能参 数
1 总体方案设计
2
钻机主要结构设计
在 M K 系列钻机成功研制的基础上，借鉴煤矿井下施
工大直径钻孔 的技 术经 验 ，有针 对性 地应 用优化 设计方 法
进行钻机设计，使钻机具有与复合片钻进工艺、螺旋钻进
工艺和牙轮钻头钻进工艺相适应 的结构和技术性能参数 ，
提高了性价比，作到了以人为本、高效快捷。
1) 钻机整体分主机、操纵台和泵站三大部分，在优化
2 ．1
主机
主机主要 由动力头 、给进 装置 、机架 等 部件构 成 。钻
机主机见 图 1。
1) 动力头。动力头是钻机的核心部件，具有较强的独
立性和解体性，可满足煤矿井下特殊环境施工要求。动力
头设计时传动箱采用了空 间三轴式结构 ，结构紧凑实用，
收稿 日期 ：2005 —05 —31
作者简介：姚
克(1973 一)，男，宁夏中宁人，工程师，现在煤炭科学研究总院西安分院从事钻探机具及工艺的研制
推广工作 。
7 7
煤 炭 工 程
2006 年 第 2 期
圈 1 Z D Y 4000S 型全液压钻 机主 机
加工工艺性强。针对广泛适用常规钻进方法和长螺旋钻进
的工艺参数要求的需要 ，设计的动力头的输出转矩和转速
调节范 围宽 ，工艺适应性 强。
2) 给进装置。给进装置结构设计中采用一个双杆双作
用油缸带动拖板上的动力头实现前后往复运动，避免 了单
作用油缸由于有杆腔和无杆腔两端面积差引起的液压 回路
局部超压 ，结构简单实用。无论是钻进大直径中深孔还是
近水平长螺旋钻孔，钻机均具备可靠加压和处理发生的卡
钻塌孔等孔内事故的能力。
3) 夹持器。夹持器是体现机械 自动化的重要组成部
分。利用钻机的液压联动功能进行机械化拧卸钻杆，可以
缩短辅助时间，提高钻进效率，减轻工人劳动强度。
夹持器结构为浮动——复合常闭式结构，简单实用，
灵活可靠，并且可以实现翻转让开孔 口，以便粗径钻具通
过。夹持器左右浮动的结构可以减少钻孔跑偏后卡瓦和钻
杆之间的相互过度磨损 ，在一定程度上提高了钻机的适应
性和零部件的使用寿命。
4) 机架。钻机的稳固在机架的设计和实际使用中是一
个重点也是一个难点，钻机的固定要求快捷、可靠、省力 ，
防止钻进工程中因钻机移位而导致钻孔跑偏、下钻困难 ，
特别是定向钻进 ，严重时会导致无法完成钻孔。由于煤矿
井下巷道条件不一，用单体液压支柱加可伸缩的加长杆的
方法简单实用，所 以在机架两侧设计可拆卸的连接 固定装
置，对单体液压支柱进行固定、扶正，现场根据条件和需
要可选择性 的安装三个或 四个 ，用于保证钻机可靠 的稳 固。
2 ．2
泵 站
泵站设计采用下置式结构，安全保护性和泵的吸人性
好。结合以往的使用和设计经验，设计 中有针对性 的加大
了吸油管路和回油滤油器通径，冷却器结构为并联两片板
翘式冷却器，油液不易发热，强制冷却的效果明显，提高
了系统 效能。
3
液压系统
液压系统采用回转和给进分别供油的双泵开式循环系
统 。回转参数和给进参数可以独立调节而不相互干扰，当
78
主副油泵油液合流时还可实现快速强力给进起拔。由变量
泵和变量马达构成的调速系统可进行无级调速，转速和转
矩可应不同工况要求在大范围内调整 ，适时采用溢流给进
或卡盘增压减压给进方式，以满足不 同工况要求。液压系
统保护装置完备 ，性能稳定可靠。液压系统如图 2 所示。
圈 2 ZD Y 4000S 型全液压钻机液压 系统
4
加工与型式试验
为保证钻机的性能质量 ，提高可靠性，主要液压元件
均选用国内专业生产厂家性能最好的产品，外协加工件与
技术力量强 、信誉好的加工单位协作完成。
钻机总装后进行了综合调试 ，之后整机在钻机性能综
合检测实验台上进行了包括空载试验、负载试验和过载试
验的室内型式试验，并测试了包括转矩、转速、给进起拔
力 、整机效率 、温升 、噪声等 主要 性 能参数 ，型式 试验 结
果表明各项技术指标达到了设计要求，测试数据与设计要
求 比较见表 2 。
表 2
测试数据与设计 要求比较表
5
应用情况
ZD Y 4000S 型钻机在全 国多个矿务 局进行 了成功推广应
用 ，以下是几例典型的应用：
1) 贵州水城矿务局木冲沟矿曾为恢复生产对采空区进
行瓦斯抽放 ，经过半个月的施工，在煤层砂岩顶板中采用
复合片钻头加稳定组合钻具成功钻进三个近水平深孔，孔
径 ~153m m ，孔深分别为 198m 、318m 和 324m ，成孔方式
为二次扩孔 ；平均时效大于 60m ~ h 班，钻机钻进 至 324m
时能力还很富余，回转压力为 15M Pa。木冲沟矿利用这三
个瓦斯抽放孔对采空区进行抽放 ，解决了当时瓦斯浓度居
2006 年第 2 期
煤 炭 工 程
侯 波 ，王志明
(安徽理工大学 机械 系，安徽 淮南
232001)
摘
要：文章对液压支架立柱的几种控制 系统作 了分析研 究，设计 了一种采用插 装阀的立
柱控制 系统，分析 了工作原理 ，阐述了优越性能。该 系统对设计工作有推广和借鉴作用。
关键词：液压 支架；立柱 ；控制 系统 ；插装阀
中图分类号 ：T D 355 ．4
文献标识码 ：B
文章编号 ：1671 —0959 (2006)02—0079—02
1
概 述
液压支架是煤矿综采工作面中的配套支护设备，立柱
是其主要结构件，对液压支架的工作性能有决定性的影响。
为适应工作面顶板条件的复杂多变，其控制系统也多种多
样 ，通过对常用 的几种立 柱控 制 系统 的分析研 究 ，设计 出
一
种采用插装阀的立柱控制系统，并对其工作原理进行了
分析，对其优越性能进行了阐述。
2
立柱 控制 系统
现代液压支架是靠立柱实现升架、降架和控制顶板的，
除常用控制方式外，还有多种特殊控制方式，以适应一些
特殊工况的需 要。
2．1 带初撑力保持 阀的立柱控制 系统
该种控制系统(见图1)可防止因操作不当而使支架达不
到设计的初撑力。升架时，压力液进入立柱下腔 ，同时也
经管路 6 和 5 同初撑力保持阀的 A 、B 口相连，并使其中的
q
、≈
高不下的问题。
液控二位二通阀的阀芯下移。直接来 自供液管的压力液经
C 口和阀 2 中二 位二 通 阀 的上 位 和单 向 阀进 入立 柱 下 腔 ，
不论操纵阀是否提前复位(停止供液)，均可保证立柱下腔
的压力达到设计值 。
一
蠛
l
1一 操纵阀 ；2一 初撑力保 持阀 ；3、4一 控制阀 ；
5、6一 管路 ；7、8一 立柱
图 1
带初撑力保持阀的立柱控制系统
2 ．2 带压移架的立柱控制 系统
2) 山西阳泉煤业集团新景矿 ，配合使用高强度大直径
螺旋钻杆进行大直径救援钻孔的试验，试验钻场区域为 3
煤层 ，平均厚度为2 ．58m ，煤层倾角为 3 ～10 ，煤层赋存
稳定。经过 12d 施工，共完成 ~ 00m m 的全煤层试验孔 4
个。实际试钻时间 72h (包 括钻进辅助时 间)，累计进 尺
115 ．6m ，最大孔深为 50 ．6m ，完成 了抢 险救援 钻孔 的工艺
要求。
3) 河南焦煤集团演马矿采用大直径钻孔瓦斯排放与抽
放相结合的防突措施 ，在22 采区及 25041 掘进工作面采用
ll3 ～250ra m 的塔式钻头和高压风排粉的工艺，在扩大钻
孔直径和深度的情况下，施工了回采工作面预抽钻孔，瓦
斯抽放效果较原来提高了一倍 以上，瓦斯突出区掘进速度
由原来 的 30 ～40m ／~ 提高 到 90m ／~ 。
6
结 论
ZD Y 4000S 型全液压钻机采用复合片钻头或牙轮钻头可
在稳定 、中 硬 岩 层 中 钻 进 深 度 为 350m 、终 孔 直 径 大 于
153m m 的大直径中深孔，为煤矿井下用大直径钻孔代替倾
斜高抽巷进行瓦斯抽放和大直径工程孔施工，以及其它行
业中管道铺设等特殊工程提供了设备保障和技术支持。
Z
 |
ZDY4000S型全液压钻机的设计与应用.pdf |
关键字：
其他人还浏览了：
