2 0 0 7年第 2期 No 2 2 0 0 7 煤 炭 科 技 CO AL S CI E NCE&T E CHNOL OGY MAGA Z I NE 5 7 文章编号：1 0 o 8 3 7 3 1(2 0 0 7)0 2 0 0 5 7 0 3 煤层钻孔风力排渣方式探索 杜长胜 杨永良 (中国矿业大学 能源与安全工程学院，江苏 徐州2 2 1 0 0 8)摘要：基于煤矿进行顺层长钻孔打钻存在风压不足 的现状根据现场情况对煤层钻孔风力 排渣方式进行 了探索提 出了风力排渣供风新方法脉 动通风及钻杆分风 建立 了实验装 置进行 了模拟实验研 究发现脉动通风有助于解决钻孔堵塞，而钻杆分风 即钻杆底部加密钻 孔通风对解决钻孔底端的钻屑沉积有帮助 为顺层长钻孔 的顺利施工提供 了依据 关键 词：风 力排 渣；模拟 实验：脉 动 通风；钻杆 分 风：压 力损 失 中图分 类 号：T D 2 3 1 6 1 文献 标识 码：B 目前 顺煤层平行长钻孔预抽开采层瓦斯是防 治瓦斯超 限和煤 与瓦斯 突 出的一项 非常有效 的措 施 该方法不仅可提高钻孔的抽放量和抽放效率 而 且可降低抽放成本，是抽放技术的发展方向之一。
在 实际生产 中顺煤层钻孔 的成孔深度成为提高抽放 效果和扩大应用范围的主要制约因素 相 比其他排 渣方式 风力排屑对孔壁的冲击力不大，对孔壁破坏 较小 也不影响瓦斯的解吸和泄出能使瓦斯 自由快 速地释放，且泄出的瓦斯与气体混合，使孔 内始终只 有气 固两相 流动 减小钻孔阻塞的可能性 是 目前最 为理想的排渣方式 煤矿利用钻 孔风力排渣打钻 取得 了一定 的效 果 钻孔成孔长度及瓦斯抽放效果都得到了长远的 改进但当打到一定深度时，由于供压不足，常 出现 排渣不畅、卡钻等现象针对这种现象，根据现场情 况 建立了煤层钻孔风力排渣实验装置 对供风方式 进 行 了探 索 与改 进 提 出 了风 力 排渣 供 风 新方 法脉动通风及钻杆分风并进行 了实验研究较长，影响正常生产为提高工作效率，该矿在硫 化加热板上加一层冷却板当设定的保温时间达到 时，从冷却板进水 口通人冷却水，再 由出水 口流出通过冷却水把加热板 的热量排出从而大大缩短 了 硫化时间，硫化出的胶带成型效果好，保证了安全生 产1 实验方 法 1 1 实验 装置 风力排渣 的整个过程是空压机提供的压力风流 通过连接管由钻杆中间的圆形通风孔进入 到达钻 头处反向携带钻屑从钻孔与钻杆之间形成的排渣 通道中排 出 图 1 为实验系统图。
水平钻孔由透明有机玻璃 管连接而成，长度为 5 m，其 内径为 3 0 m m，外径 为 4 0 m m 钻杆 由 5 5 m长的不锈钢管模拟外径为 1 2 mm 内径为 8 mm由于实验 中无法模拟钻头切 割煤层产生钻屑这个过程 本实验采用加料器直接 向有机玻璃管端头加钻屑的方法来模拟现场情况加料器 的加料能力 由一 台变频调速器控制：通过一 个尼龙构件连接加料器 出口与有机玻璃管 实现向 有机玻 璃管里定 量加料：有机 玻璃管的 出 口连接 气一 固分离设备回收钻屑，降低实验场所的灰尘；实 验使用空气压力机为系统提供压力气流一_ ，作者简介：王 (1 9 6 9-)，男，黑龙江哈尔滨人，2 0 0 6年 毕 业于徐 州工程学院机械设 计制造及其 自动化专业 徐州矿 务集 团有 限公 司旗 山煤矿皮 带工区助理工程 师收 稿 日期：2 0 0 6-1 0-2 3)5 8 煤炭科技 2 0 0 7年第 2期 空 压 机 I 加 钻 屑 图 1实验系统 屑 1 2实验 测试 方 法 压力测量分为两部分管路 中气体压力较大，使 用压力表测量 排渣过程 中有机玻璃管 内气体压力 较小，使用 U型水柱计测量。
气体流量根据转子流 量计直接测得速度可以根据流量除以断面得到，但 由于气体是可压缩性流体 流量应换算成标准压力 下的量 实验时钻屑的质量流量通过调节变频调速 器的大小加以控制 钻屑的运动速度根据单位时间 内排出的钻屑量与有机玻璃管内的钻屑量的关系计 算钻屑的质量流量根据变频调速器的频率可知，气 流质量流量 由流量乘 以气体的平均密度得到 2结果分析 2 1 钻杆分风 根据 以往 的研究可知 压力在钻杆风孔中的损 失 占整个系统压力损失 的 7 0 左右因此，为 了减 少钻杆风孔中的压损，在钻杆上打若干小孔，连通钻 杆风孔与钻孔，让部分风流不到孔底，而是从中间位 置直接进入钻孔补充风量进行排渣这种供风方式 可简称为钻杆分风 实验系统中，钻杆有效长度 5 m，沿着排渣方 向 每 0 5 m打一个小孔，总共 9个，每个小孔方位各 不相 同小孔直径 3 mm，用手 电钻直接加工实验 时 孔与孔之间的不同组合形成不同的通风方式 通 过实验比较其效果并在钻杆靠钻孔底部 的一端多 打几个孔，形成密集孔不同布孔方式的钻孔剖面见 图 2 啊 圆躅|-望婴 一 啊墨瞳雹瞳墨-鬻望霉墨 盛盔墨 蕾墨蕾匝叠l曩奠雹墨叠霹雹雹霉墨墨墨墨翻 2 4 6 8 (a)墨取墨盈墨墨啊口墨鼍霉璺璺里霉躅霉翟翟墨墨鼍粤 暖 墨 墨 叠岛翻墨圈墨圈囡曩暖墨盔蕊蕊蕊墨 墨墨警墨墨躅(b)8 均匀布孔：b 密集布孔 图 2 分风钻杆剖面 通过煤矿现场实践发现，风力排渣中，钻孔底部 端头最容易沉积堵塞。
本次实验以底部端头沉积 占 整个断面的 1 2为标准，进行数据记录首先测了一 组正常通风方式情况下 的数据将其作为评判其他 通风方式优劣的标准 实验所测数据 与正常通风压损 比较 如图 3所 示在实验过程 中，打开 46孔时，钻屑在钻孔底 端沉积 沉积部分 占整个 断面的 3 4 但 可以顺利排 渣；打开 49孔时，沉积部分 占整个断面的 3 4，也 可以顺利排渣，且 出现栓塞流；打开 3、6、9孔时，出 现栓塞流，断面沉积由一 半增至 3 4；打开底部密集 孔时，钻屑始终在底端沉积一半这些实验现象对今 后 的现场应用具有参考价值0 1 2 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 1 6 0 1 2 0 0 8 0 0 4 0 1 6 0 1 2 0 0 8 0 0 4 0 1 4 0 1 0 0 0 6 0 1 2 0 0 8 0 0 4 d)打开3、6、9 孔 一 一 0 1 0 2 0 3 0 加料器频率 H z l 正常通风：2 脉动通风 图 3 各种通风方式与正常通风压损 比较 通过分析可知，方式 a、b、c、d测得 的压损值变 化不大 且由于开孔部位离钻杆风孔出口较远 导致 钻孔底部压力很难升高，钻屑容易在钻孔底部沉积 堵塞 与正常通风 比较没有什么优势。
而底部加密孔 是一种 比较合理有效的选择 与正常通风相 比 各 压力值都小于正常通风条件下测得的压力，且在钻 日 自 幂出 2 0 0 7年第 2期 杜长胜等：煤层钻孔风力排渣方式探索 5 9 杆底部打孔有助于防止钻屑在钻孔底部沉积造成 堵塞2 2 脉 动通 风 将常闭电磁阀连入管路 中 由可循环的时间继 电器 控制 可循 环 的 时间 继 电器连 上 2 2 0 V 电源后就可以提供周期性 的间断电信号 电磁 阀在周期性 间断电信号 的控制下就会一开一合 使管路一通一 断，如果管路中有气流通过 就会在 电磁 阀的控制下 产生脉动气流脉动气流周期为 2 s，通 1 S 断 1 s图 4为脉动气流控制原理 时间继 电器 压力气流 管路2 电磁阀 _ 一 图 4脉 动 气 流 控 制 原 理 将脉动控件并联入系统的管路中，关闭另一条 支路 接通 2 2 0 V电源即可产生脉动气流实验时，将钻孑 L 堵塞 堵塞段分多个尺寸实验与正常通风 比 较所需要 的吹通压力来判别脉动通风的优劣 实验 中测得的压力为钻杆底部压力即风流从钻杆风孑 L 中 进入钻孔底部前的压力值 实验结果如表 1 所列 脉动通风时压力不稳。
在比较中取平均值 表 1 两种通风方式测得 的压 力值*从表 1、图 5可以看 出，堵塞段越长，需要 的吹 通压力越高但两者不是线性关 系当堵塞长度较短 时，随着长度的增加，所需吹通压力需要增加，但增 加量不大：当堵塞长度较大时，随着堵塞长度的增 加所需吹通压力增加很大在堵塞段相同的情况 下 脉动风压排渣 比正常通风排渣所需的气体压力 要小 由此表明脉动风压排渣方式在解决钻孔堵塞 方面具有应用价值 图 5两种通风 方式效 果比较 3结 论 模拟现场情况 设计并建立了煤层钻孔风力排 渣实验装置 测定了排渣系统中各段 的压力损失情 况 发现了钻杆内孔阻力损失最大 与理论分析结果 一致 为改变煤矿供压不足的现状 本文提 出了脉动 风压排渣和钻杆分风排渣方式 的新方法并进行了 实验研究，发现脉动通风有助于解决钻孔堵塞而钻 杆分风 即钻杆底部加密钻孔通风对解决钻孔底端的 钻屑沉积有帮助 两种供风新方式对煤矿钻孔成孔 长度及瓦斯抽放效果有很好的促进作用 作者简介：杜 长胜(1 9 6 5 一)，男，安徽淮北人，1 9 8 8年毕业 于 中国矿业大 学采矿 工程系 中国矿业大学 能源 与安全工程 学院硕 士在读。
钢 丝绳罐道润滑装置(收稿 日期：2 0 0 7 0 3-2 2)“钢丝绳罐道润滑装置”由集油箱、主供油管、电磁 阀、分支油管和涂油软管等组成集油箱设置在 钢丝绳罐道绳根处上方 每根罐道绳设一根涂油软管，自绳根处开始对钢丝绳喷油，利用润滑油的黏性 附着钢丝绳 自上而下流动根据罐道绳长度、油液流动速度和油膜保留的时间，由P L C电控程序控制 器控制电磁阀的通断，从而控制喷油时间和间隔周期除初次涂油外，主井提升机正常运行时每小班喷 油 1 h，间隔 7 h；副井提升机每天喷油 1 h，间隔 2 3 h涂油时工人不用进入井筒跟随提升容器上、下涂 油，既可保证人身安全，又可节省涂油时间和人工投入，实现 自动对钢丝绳罐道进行涂油润滑，减小钢 丝绳对罐道和罐耳的磨损及钢丝绳罐道的锈蚀(沈 文)。