033多级无动力除尘装置在中压空气钻进中的应用

多级无动力除尘装置在中压空气钻进中的应用冀前辉，殷新胜(煤炭科学研究总院西安研究院，陕西西安710054)摘要:利用井下移动空压机形成独立供风系统的中压空气钻进方法是解决松软突出煤层钻孔难题的有效途径。为解决钻进过程中的粉尘污染问题，研制了多级无动力除尘装置，在松软煤层中风压空气钻进现场应用中取得良好的使用效果。关键词:中风压空气钻进;多级无动力;除尘装置中图分类号:TD714+．4文献标识码:B文章编号:1001－0874(2011)02－0086－03ApplicationofMultistageUnpoweredDustCollectortoModeratePressureAirDrillingJIQian-hui，YINXin-sheng(Xi’anBranchofChinaCoalResearchInstitute，Xi’an710054，China)Abstract:Forminganindependentairsupplysystemwiththemovableundergroundaircompressor，themoderatepressurecompressedairdrillingisaneffectivemethodtosolvethedrillingdifficultyinthesoftcoalseam．Multistageunpowereddustcollectorwasdesignedtosolvetheproblemofdustpollution．Effectiveresultisacquiredinthesiteuse．Keywords:moderatepressureairdrilling;multistageunpowered;dustcollector1概述透气性差、瓦斯含量高的松软煤层(普氏硬度系数f≤1)在我国开采煤层中占比较大，因钻孔成孔深度短且成孔率低，导致瓦斯抽放成本很高。解决顺层钻孔问题是提高瓦斯抽放效果的关键。在松软煤层中，传统的湿式钻孔水力排渣工艺，常因钻孔坍塌而卡钻、断杆限制钻孔的深度。空气钻进压风排渣对孔壁的冲击小，不易破坏孔壁;具有钻进效率高、钻孔深度大的优点［1］。采用矿井压风进行空气钻进，供风压力过低、供风流量不稳定，不能有效排渣。采用移动空压机独立供风的中压空气钻进，有效地解决了问题。然而中压空气钻进的最大缺点是随着孔深的增加，煤粉更加破碎，飞扬的粉尘严重威胁着工人的身体健康，同时也造成重大安全隐患。目前常见的孔口喷雾、全断面喷雾、水射流吸尘等消尘设备，除尘效率低、不易安装搬运、与钻机设备配套性差。针对这些问题研制了实用有效的除尘装置，并在现场试验中得到应用。2中压空气钻进工艺及装备中压空气钻进工艺采用井下移动空压机，形成独立供风系统，具有较稳定的供风流量，较大的供风压力。根据现场情况及松软煤层中压空气钻进的施工要求，选用由煤炭科学研究总院西安研究院研制的ZDY3200L型履带式全液压坑道钻机。该钻机采用了负载传感变量控制和液压反馈控制等先进技术，在国内同类产品中处于领先地位，钻机靠履带行走，大大减少了搬迁、稳固等辅助时间，提高了钻进效率［2］。试验选用中压大通孔密封钻杆(图1)，该钻杆具有通孔大、密封可靠等优点，极大地减少压缩空气的沿程压力损失，提高了钻进效率。3多级无动力除尘装置结构除尘装置主要包括孔口集尘器、排尘管和孔口除尘器。孔口集尘器与孔口管配合收集钻孔产生的·68·煤矿机电2011年第2期煤粉颗粒，煤粉颗粒在压风的作用下顺着排尘管进入孔口除尘器(图2)。该除尘器采用惯性除尘、水浴除尘和文丘里除尘等三级除尘，针对不同粒径的煤粉颗粒进行分离。除尘器技术参数见表1。图1中压大通孔密封钻杆表1多级无动力除尘器技术参数项目参数最大处理风量/m3·min－120除尘效率≥95%适用钻杆直径/mmФ73外形尺寸/mm1550×670×1400除尘器内部设置的挡板，改变含尘气流通过时的运动方向，钻屑颗粒在惯性的作用下被收集，并从卸灰阀中排出。初步净化后的含尘气体进入水浴箱中，一部分粉尘颗粒落入水中，细微粉尘则在文丘里管中与水滴相互凝聚，使粉尘颗粒的有效尺寸增大，易于捕集;脱水装置则通过重力、离心力等的作用将净气与夹带粉尘颗粒的水滴分离，实现除尘目的［3］。图2多级无动力除尘器除尘装置利用中压空气钻的残余压风作为动力源，自身无电气设备，使用无安全隐患。4现场应用试验点位于淮北矿业(集团)公司某矿Ⅱ34采区34下3机巷，32煤层，普氏硬度系数f=0．5～0．8，煤层厚度3．0～4．5m，平均3．3m，工作面倾角8°～12°，平均9°，煤层结构复杂，夹矸层数1～3层，以1～2层为主，夹矸多为泥岩，厚0．02～0．5m。利用ZDY32000L型钻机、防爆空压机、大通孔中风