煤層注水方法及裝備.doc

煤層注水方法及裝備一、煤層注水方法二煤層注水裝備煤層注水的系統(tǒng)裝備包括液壓鉆機，脈沖式注水泵，封孔泵及相關(guān)產(chǎn)品等一、2BZ-40/12型脈沖式煤層注水泵專利號：ZL200320115255.X一、概述 2BZ-40/12型脈沖式煤層注水泵，適用于各種類型煤層的注水，特別是難注水煤層的注水；是目前解決低滲透性、高硬度難注水煤層注水的最有效技術(shù)手段，是我國目前唯一應(yīng)用于煤層注水實踐的脈沖式煤層高壓注水泵，與現(xiàn)有應(yīng)用于煤礦井下的煤層注水泵相比較具有如下特點： 注水壓力、注水流量為脈沖式，在調(diào)定的注水上限強度（壓力）下，注水流量、脈沖強度（壓力）根據(jù)煤層的滲透能力自動調(diào)節(jié)，脈沖強度隨煤層對水滲透能力的降低而增高，脈沖頻率保持不變，脈沖水強制溝通煤層內(nèi)部原有封閉裂隙和形成新的裂隙網(wǎng)； 脈沖水泵液力端采用黃銅為基體，具有良好的耐腐蝕特性，能很好滿足煤礦井下腐蝕性水源使用要求； 脈沖式煤層注水泵在使用上采用脈沖高壓注水強制溝通煤層內(nèi)部原有封閉裂隙、在煤層內(nèi)部形成裂隙網(wǎng)，靜壓注水浸潤煤體的復(fù)合注水方式，在停止脈沖式高壓注水的同時系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為靜壓注水；2 B Z - 40 / 12 最大脈沖強度12 MPa 排量40 L/min 注水 泵 柱塞數(shù)脈沖式煤層注水泵一般采用成套供貨方式。成套的脈沖式煤層注水泵包括：2BZ-40/12型脈沖式煤層注水泵、注水集成塊、高壓水表、供水自動控制水箱及封孔泵。二、組成與工作原理132進水D出水脈沖式煤層注水泵主要由脈沖泵體、帶節(jié)流裝置的調(diào)壓器和壓力顯示器組成。其原理圖如圖所示：1脈沖泵體 2帶節(jié)流裝置的壓力調(diào)節(jié)器 3壓力顯示器圖 2BZ-40/12脈沖式煤層注水泵原理示意圖脈沖泵體輸出壓力由0P的脈沖高壓水，帶節(jié)流裝置的壓力調(diào)節(jié)器控制、并確保脈沖水壓在設(shè)定的最大脈沖水壓P下，控制輸出的脈沖水流量能根據(jù)注水煤層的滲透能力自動調(diào)節(jié)，壓力顯示器間斷顯示脈沖水壓的大小。脈沖式煤層注水過程為：電動機帶動脈沖式煤層注水泵運轉(zhuǎn)，輸出的脈沖高壓水進入帶節(jié)流裝置的壓力調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)器根據(jù)煤層的滲透能力，在確保有足夠脈沖水壓強度的前提下，自動控制輸出水量的大小，脈沖強度由壓力顯示器顯示；呈高度脈沖的高壓水通過管路系統(tǒng)注入煤層內(nèi)部的過程中，在不壓裂煤層的條件下，脈沖高壓水在煤層內(nèi)部形成的“水擊”現(xiàn)象，迫使煤層內(nèi)部原有封閉裂隙相互溝通或直接在煤層內(nèi)形成新的裂隙網(wǎng)，提供水在煤層內(nèi)部流動的網(wǎng)絡(luò)通道，靜壓水通過這些網(wǎng)絡(luò)滲透到煤層內(nèi)部，使煤層得到有效濕潤，煤層注入水量的多少由高壓水表顯示。一般條件下脈沖式高壓注水采用脈沖泵壓裂和溝通煤層裂隙、靜壓水浸潤煤層的動、靜壓交替注水方式（水濕潤并進入煤層微小裂隙在于毛細(xì)力和分子運動，與注水壓力無關(guān)，注水壓力只在于迫使水進入煤層內(nèi)大的裂隙網(wǎng)）；即脈沖泵開啟一段時間（時間的長短視煤層原有裂隙的發(fā)育和溝通情況不同而定，一般開啟脈沖泵約半小時測定一次脈沖泵的最大脈沖壓力，當(dāng)脈沖壓力有明顯降低時，可認(rèn)為脈沖壓力水已在相當(dāng)程度上強制溝通煤層原有裂隙網(wǎng)或在一定范圍的煤層內(nèi)部形成新的裂隙網(wǎng)），關(guān)閉脈沖泵，進行靜壓注水，在靜壓注水流量明顯降低或注不進水時，再次開啟脈沖式煤層注水泵，如此反復(fù)，直至煤層注水工作結(jié)束。三、技術(shù)特征 脈沖強度 0-12 MPa 輸出流量 40 L/min 脈沖頻率 1460 次/min 電機型號:YBK2-180L-8 電機防爆型式:礦用隔爆型,防爆標(biāo)志:EXdI 電機功率 15 kw 工作電壓 380/660 V，660/1140v 外型尺寸： 1240X600X625 mm 整機質(zhì)量： 500 Kg二、ZDY-650煤礦用液壓坑道鉆機1 概述本使用說明書按GB9969.1-1998工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則的規(guī)定編寫。1.1 產(chǎn)品特點ZD-Y650煤礦用液壓坑道鉆機（以下簡稱鉆機）是我廠新研制的ZDY系列鉆機之一。該鉆機是結(jié)合煤礦現(xiàn)場使用的最新需求和改進意見而設(shè)計制造的。該鉆機采用液壓傳動機構(gòu)，具有鉆進能力大、速度快、操作簡單、工作穩(wěn)定可靠、移動安裝方便等特點。1.2 適用范圍鉆機主要用于煤礦井下鉆進瓦斯抽（排）放孔、注漿滅火孔、煤層注水孔、防突卸壓孔、地質(zhì)勘探孔及其它工程孔。適用于巖石堅固性系數(shù)f8的各種煤層、巖層。要求巷道或鉆場斷面大于6.5m2，高度大于2.3m，寬度大于2.8m。1.3 型號說明型號組成及其所代表的含義。Z D Y 650 煤礦用液壓坑道鉆機 最大輸出轉(zhuǎn)矩（Nm） 液壓 動力頭式 鉆機型號示例：ZDY-650煤礦用液壓坑道鉆機：Z表示鉆機；D表示動力頭式；Y表示由液壓驅(qū)動；650表示最大輸出轉(zhuǎn)矩為650Nm。2 主要結(jié)構(gòu)和工作原理鉆機整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，液壓系統(tǒng)見圖8。鉆機主要由泵站、動力頭、機架、立柱架、操縱臺和鉆具等6大部分組成。2.1 泵站泵站（圖2）主要由電動機、油泵、油箱、溢流閥、精粗濾油器、冷卻器及底座等部件組成。泵站是通過電動機驅(qū)動油泵轉(zhuǎn)動，將電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)油路和推進油路的液壓能（壓力油），再通過操縱臺上的操縱閥組，將壓力油輸送到液壓執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)鉆機的各種功能。2.2 動力頭動力頭（圖3）主要由液壓馬達、驅(qū)動套、六方軸、水辮等組成。其功能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，從而帶動鉆具旋轉(zhuǎn)切削煤、巖。水辮的作用是向鉆桿傳遞動力和通水（或壓氣）以便排渣及冷卻鉆頭。2.3 機架機架（圖4）主要由機架體、推進油缸、拖板、夾持器等組成。動力頭固定在拖板上，其功能是將液壓能轉(zhuǎn)換成油缸往復(fù)運動的機械能，帶動拖板上的動力頭可沿導(dǎo)軌作往復(fù)運動。夾持器為手動型，用于裝卸鉆桿。2.4 立柱架立柱架（圖5）主要由立柱、下連接梁、橫梁、上支撐座、吊梁、內(nèi)注式單體液壓支柱等組成，立柱架錨固在巷道或鉆場頂?shù)装逯g，起支撐和安裝機架及動力頭的作用。由于采用了內(nèi)注式單體液壓支柱，提高了立柱架的整體錨固力，增加了鉆機的穩(wěn)定性。 2.5 操縱臺操縱臺（圖6）主要由操縱臺架、多路換向閥組、節(jié)流閥（微調(diào)）、壓力表、膠管接頭等組成。操縱臺的作用是通過操作手把實現(xiàn)鉆機的各種動作，對鉆機實現(xiàn)集中控制。多路換向閥組由3片閥片組成，分別控制馬達的旋轉(zhuǎn)、推進油缸的快速進退和正常進退。閥組內(nèi)部帶有分流閥，將壓力油分為兩路，一路通過旋轉(zhuǎn)閥片至液壓馬達；一路通過正常進退閥片至推進油缸。節(jié)流閥（微調(diào)）可調(diào)節(jié)推進速度?？焖龠M退閥片可將旋轉(zhuǎn)油路的大流量壓力油合并至推進油缸，實現(xiàn)快速進退。2.6 鉆具鉆具（圖7）包括鉆頭和鉆桿。鉆頭為三翼硬質(zhì)合金三級組合鉆頭，直徑分別為65mm中心鉆頭、85mm二級鉆頭和115mm三級鉆頭，可組合使用，也可二級和中心鉆頭組合，亦可單獨使用65mm中心鉆頭。鉆桿直徑為42mm、50mm兩種，長度都為800mm。采用圓錐螺紋連接，具有強度高、拆裝容易、對中性好等優(yōu)點。3、主要技術(shù)參數(shù)鉆進深度 m 150開孔直徑 mm 65、85、115終孔直徑 mm 65、75鉆桿規(guī)格 mm 42800、50800鉆孔傾角 090鉆孔方位角 0360輸出扭矩 Nm 650輸出轉(zhuǎn)速 r/min 95推力 kN 40拉力 kN 25錨固力 kN 802推進速度 m/min 01.5推進行程 mm 850電動機型號 YBK2-160L-4電動機功率 kW 15電動機電壓 V 380/660泵站：工作介質(zhì) 冬天用46#液壓油，夏天用68#液壓油油箱容積 L 90小泵出油調(diào)定工作壓力Mpa 10大泵出油調(diào)定工作壓力Mpa 13超縱臺：旋轉(zhuǎn)壓力 Mpa 10.5（正轉(zhuǎn)）旋轉(zhuǎn)壓力 Mpa 11（反轉(zhuǎn)）推進壓力 Mpa 10油泵型號 CBY3050-2FL液壓馬達型號 BM-E500液壓馬額定轉(zhuǎn)速 r/min 200液壓馬額定壓力 Mpa 16液壓馬額定流量 L/min 100外形尺寸主機外形尺寸 mm 2107380355泵站外形尺寸 mm 1400700986整機重量 Kg 120三、ZDY-750煤礦用液壓坑道鉆機1用途及使用范圍ZDY-750型全液壓鉆機主要用于煤礦井下鉆進瓦斯抽（排）放孔、注漿滅火孔、煤層注水孔、防突卸壓孔、地質(zhì)勘探孔及其他工程孔。適用于巖石堅固系數(shù)f10的各種煤、巖層。要求巷道及鉆場斷面大于6.5m2，高度大于2.3m，寬度大于2.8m。2 主要結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 鉆機整體結(jié)構(gòu)如（圖1）所示，液壓系統(tǒng)(圖2)所示，本機主要由泵站(圖3)、動力頭（圖4）、機架（圖5）、立柱框架（圖6）、操縱臺（圖7）和鉆具（圖8）所示等部分組成。2.2 泵站 泵站(圖3)是鉆機的動力源，主要由防爆電機、雙聯(lián)齒輪泵、油箱、粗、精過濾器、冷卻器、溢流閥等組成。 防爆電機驅(qū)動雙聯(lián)齒輪泵把電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)油路和推進油路的液壓能（壓力油），通過操縱臺將旋轉(zhuǎn)油路的壓力油輸送到液壓馬達、推進油路的壓力油輸送到推進油缸、液壓卡盤、液壓夾持器，從而實現(xiàn)鉆機的各種運動。2.3 動力頭動力頭(圖4)由液壓馬達、變速齒輪、軸、卡盤等組成。其功能是把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而帶動鉆具旋轉(zhuǎn)切削煤、巖。動力頭設(shè)有兩檔輸出轉(zhuǎn)速，便于在不同巖性的煤層、巖層中鉆孔。卡盤為常閉式，采用碟形彈簧夾緊鉆桿、液壓松開鉆桿。2.4 機架機架(圖5)由機架體、進給油缸、拖板、液壓夾持器（圖9）等部分組成。動力頭固定在拖板上，其功能是將液壓能轉(zhuǎn)換成油缸往復(fù)運動的機械能，帶動拖板及動力頭沿導(dǎo)軌作往復(fù)運動。液壓夾持器用于裝卸鉆桿。2.5 立柱框架立柱框架(圖6)主要由立柱、下連接梁、橫梁、機架座、吊梁、旋轉(zhuǎn)管卡等組成。立柱為帶內(nèi)外管的旋轉(zhuǎn)式螺旋千斤頂，錨固在巷道或鉆場頂?shù)装逯g，起支撐和穩(wěn)固鉆機的作用。橫梁用于安裝機架和調(diào)整鉆機傾角，機架座用于調(diào)整鉆機的方位角，旋轉(zhuǎn)管卡等用于將立柱與機架連接成整體，起穩(wěn)固鉆機的作用，增加鉆機工作時穩(wěn)定性。2.6操縱臺 操縱臺(圖7)由操縱臺架、多路換向閥組、節(jié)流閥（微調(diào)）、壓力表、膠管等部分組成。操縱臺的作用是通過操縱手把實現(xiàn)鉆機的各種動作，對鉆機實行集中控制。多路換向閥組由5片閥組成，分別控制馬達的旋轉(zhuǎn)、推進油缸的快速進退和正常進退、液壓夾持器、卡盤的夾緊和松開。節(jié)流閥（微調(diào)）可調(diào)節(jié)推進速度?？焖龠M退閥片可將旋轉(zhuǎn)油路的壓力油合并至推進油缸，實現(xiàn)快速進退。6 鉆具鉆具(圖8)包括鉆桿、鉆頭、前置水辮或后置水辮。鉆桿直徑為42mm、50mm兩種，長都是800 mm，其連接型式采用圓錐螺紋，優(yōu)點是強度高、拆裝容易、對中性好。鉆頭為三級組合式三翼硬質(zhì)合金刮削型鉆頭，分為65mm中心鉆頭、87mm擴孔鉆頭和115mm（或75mm中心鉆頭，95mm二級鉆頭和130mm三級鉆頭）擴孔鉆頭，可組合使用，也可二和中心鉆頭組合，還可以單獨用65mm（75mm）中心鉆頭。前置水辮或后置水辮（圖10）是向鉆桿傳遞動力和通水（或壓風(fēng)），以便排渣和冷卻、潤滑鉆頭，可根據(jù)需要選用。3主要技術(shù)參數(shù)： 鉆進深度： m 150 開孔直徑： mm 87、115 終孔直徑： mm 75 鉆桿直徑： mm 42 /50鉆孔傾角： 090 輸出轉(zhuǎn)矩： N.m 750/420 輸出轉(zhuǎn)速： r/min 130/240 額定壓力： MPa 20 給進力： kN 50 起拔力： kN 30 錨固力： kN 280 電機功率： kW 18.5 工作介質(zhì)： 上稠40液壓油 油箱容積： L 100 外形尺寸： mm 500470510 主機外形尺寸： mm 2.150.60.5 泵站外形尺寸： mm 1.920.560.85整機重量： kg 1200圖一: ZDY-650型煤礦用全液壓坑道鉆機(底座式-液壓夾持器)圖二: ZDY-650型煤礦用全液壓坑道鉆機(立柱式-手動夾持器)四、BFK型封孔泵一 、概述BFK型封孔泵是專為煤礦井下各種類型鉆孔研制的封孔設(shè)備，其最大的特點在于： 封孔能力強：對水平鉆孔的最大封孔長度可達20m，對垂直上向鉆孔的最大封孔長度可達15m； 同時具有攪拌、輸送高稠度漿料的特點：對于水泥漿，其水灰比達到：礦渣水泥，水泥：水=1：0.32；硅酸鹽水泥，水泥：水=1：0.4； 無需對待封鉆孔段進行擴孔和把送漿管送到待封鉆孔的底部，只需把送漿管在待封鉆孔的孔口作適當(dāng)?shù)墓潭ê头舛录纯桑?由于具有上述特點，大大簡化了封孔工藝，降低了封孔作業(yè)的勞動強度； 高稠度水泥漿具有的基本不收縮性，對任何鉆孔都能確保封孔的嚴(yán)密性，提高鉆孔的封孔質(zhì)量。 B F K 封孔 泵二 、結(jié)構(gòu)特征與工作原理1主要結(jié)構(gòu)BFK型封孔泵主要由防爆電動機、安全離合器、變速系統(tǒng)、攪拌機、操作離合器、送漿泵及機座組成。 工作原理 對漿體的攪拌當(dāng)防爆電動機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，變速傳動系統(tǒng)通過安全離合器驅(qū)動攪拌機活動葉片旋轉(zhuǎn)，使得對按水灰比要求加入到攪拌機內(nèi)的混合物進行不斷的摻和，直到混合均勻，實現(xiàn)對漿體的攪拌。在對漿體的攪拌過程中，離合器在操作手柄的控制下處于脫開狀態(tài)，送漿泵不運轉(zhuǎn)。 對漿體的輸送在漿體攪拌均勻后，操作離合器的手柄使離合器處于接合狀態(tài)，此時，變速系統(tǒng)通過離合器的作用驅(qū)動送漿泵轉(zhuǎn)動，送漿泵在轉(zhuǎn)動過程中的抽吸負(fù)壓將攪拌機內(nèi)混合均勻的漿體通過連接管吸入送漿泵體內(nèi)，經(jīng)加壓后從泵的出口輸出，完成對漿體的輸送。在送漿泵運轉(zhuǎn)過程中，攪拌機一直處于旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)。三 、技術(shù)特征 工作壓力.2 MPa 工作流量 810 l/min 工作電壓 380V /660V 電動機型號：YBK2-100L2-4 防爆型式：礦用隔爆型，防爆標(biāo)志ExdI 電動機功率 3 Kw 攪拌機凈容積 30 L 外型尺寸 1450 400 800 (mmmmmm) 質(zhì)量 240 Kg五、等量分流器主要用于煤礦采煤工作面煤層注水防塵時多孔同時注水保持流量均衡和單向流動之用，是煤層注水必備的產(chǎn)品。分流器由閥芯、固定阻尼管、主彈簧組成的減壓部分，由閥芯、閥套相對應(yīng)之直角量邊組成的可變阻尼截流部分及單向閥等三部分組成，以達到等差減壓、穩(wěn)定流量