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随着煤炭开采深度逐渐加深,重大瓦斯灾害事故时有发生。瓦斯抽采作为防治煤矿瓦斯灾害的根本措施,瓦斯抽采的质和量直接关系到煤矿的安全生产,因此,研发一种高效的瓦斯抽采装备显得尤为重要。 通过钻机在煤层中钻孔是瓦斯抽采的有效途径,全液压钻机由于其结构紧凑、操纵简单、传动平稳等一系列的优点,在煤层瓦斯抽采孔施工中得到了广泛的应用。目前的全液压通履带钻机底盘较高,只能钻上位孔而不能钻下位孔,从而造成了煤层中瓦斯抽采的盲区。可拆卸的架柱式钻机需频繁装拆机架,搬运不方便,劳动强度大且工作效率低。普通钻头的钻孔横截面积较小,下放瓦斯抽采管困难,加之煤层渗透率低,不利于瓦斯的抽放。 本文提出了一种钻冲扩一体液压钻机,该钻机具有结构紧凑、操作灵活、全断面作业、安全性能好等特点,旨在扫除煤层中瓦斯抽采的盲区,而且钻机运动灵活可靠。钻机在静压水或中低压风钻进时与常规钻进相同,在钻进结束后切换成高压水,钻冲扩一体高低压转换装置启动,实现机械扩孔和高压水射流冲孔双重功能,从而达到钻冲扩一体的瓦斯抽采效果。 首先,通过考察现场作业环境和查阅钻机相关资料,确定钻冲扩一体液压钻机整体方案;其次,依据实际技术指标,对钻机的各个零部件进行设计计算;然后,对钻机各个零部件进行三维造型设计与装配,并对钻机关键零部件进行受力分析、运动分析和有限元分析,确定其性能符合设计要求;最后,绘制钻冲扩一体液压钻机二维图纸,加工制作各个零部件并组装样机。通过对钻机核心部件钻冲扩一体装置的工业试验和应用表明:扩孔钻头的动作灵活,结构可靠,扩孔效果显著,大幅度提高了瓦斯抽采的效率。