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煤矿手持类回转钻机动力变化趋势及其影响
煤炭科学研究总院 郭孝先 李耀武 张立刚
摘要 煤矿手持类电动钻机是煤矿久已使用的回转式钻孔机械,但因防水性能差、转
矩特性不好、机重大等,存在易漏电、经常烧损电机、操作不便、钻孔速度的提高受到限
制等安全、技术问题,近年有被气动钻机、乳化液钻机部分地取代的趋向。本文分析了电
动钻机的特点与出现被取代现象的原因,叙述了气动钻机与乳化液钻机进一步发展的可能
与影响,提出了如何科学地促进煤矿回转钻机动力变化的有关问题。
关键词 手持类回转钻机 动力变化 电动钻机 气动钻机 乳化液钻机 难燃液
钻机
回转式钻孔机械是煤矿井下用钻孔与凿岩机械的重要组成部分,鉴于煤矿井下的煤岩
条件,相当数量的爆破孔(采煤、掘进、放顶等)、帮锚杆孔、探水孔、注水孔、瓦斯抽放
与探测孔、煤岩加固或防灭火注浆孔等井下工程孔,需要采用常规的回转钻机完成。
回转式钻机按动力分有电动式、气动式、液压式(按使用的工作介质不同有矿物油液
压式、乳化液式、难燃液式);按钻进机构的扶持方式分有手持式、支腿式、架柱支撑手持
式(以上因钻机钻进时需要人力架持、推进或人力推进,均为手持类钻机)、架柱式(机械
推进)、导轨式、座架式、钻车式、机载式等。按我国使用回转式钻机的具体情况,原使用
着数十万台手持式电动钻机,在煤矿生产建设中发挥了重要作用,然而,随着煤矿技术发
展的需要与钻孔机械的技术进步,煤矿井下越来越多地使用了各种手持类气动钻机与乳化
液钻机。注意煤矿手持式回转钻机动力变化趋势,有利于合理地应用钻孔机械并科学地促
进煤矿钻孔技术的发展。
1.手持式电动钻机的发展经历与问题
因电动钻机结构简单、动力配置方便、能量利用率高等原因,手持式电动钻机首先在
煤矿得到了广泛应用。经几十年的技术发展,煤矿已成熟地使用了1.2kW、1.5 kW 手持式
煤电钻。随着瓦斯抽放与防灭火的需要,很多煤矿曾使用2.2kW 的电动钻机(最初称为“防
突钻机” ),因机重较大,使用时由2 人或多人架持、推进或放在简单的架柱上由人力推进,
出于安全上的考虑,已将其规范为架柱支撑手持式电动钻机,简称“架柱式电动钻机”。因
2.2kW 电动钻机的转矩高于手持式煤电钻与2kW 导轨式岩石电钻,曾在抽放瓦斯孔钻进中
取得较好效果。然而,由于手持式(含架柱支撑手持式)电动钻机基本结构与技术特性的
限制,在与其它动力方式钻孔机械的技术竞争中,逐渐暴露了它的劣势与问题:
1 )电动钻机的基本结构为电动机与齿轮减速机构,电动机的锭子与转子部分过高的
质量,使钻机的机重过大,限制了手持式钻机转矩等性能的提高,使手持式电动钻机无法
进一步发展,它的实际钻孔能力与钻进速度和气动钻机与液压钻机无法相比。
2 )煤矿用电动钻机的电动机为鼠笼式,鼠笼式电动机的转矩基本不随转速变化,使
电动钻机的输出转矩为“硬特性”。而钻进性质多变的煤岩,需要钻机的转矩与转速有机协
调,在钻进阻力增加时能降低转速而加大转矩。很显然,电动钻机的“硬特性”与煤岩钻进
的需要存在矛盾。尽管手持式电钻电动机的过载转矩已达额定转矩的3.2~3.6 倍,有的“综
保装置”还具有过载保护功能,但钻速不高且电动机过载烧坏锭子线圈的现象仍无法避免,
钻机的电动机寿命极短,有的在井下只能工作一周左右,维修工作量大。许多煤矿为解决
电动钻机电动机维修问题而不得不设立电机绕线车间,多余的机构、多余的人员,大大增
加了使用电动钻机的维修成本,并因无限次的拆装维修防爆电机,给电机防爆性能的破坏
埋下了隐患。
3 )电动钻机在煤矿井下的工作环境湿度大,又常常在有淋水条件下作业,湿式钻孔
方式下容易从机头处往机内灌水,电动机防水问题难以解决,加上钻机又经常处于过载状
态,漏电事故经常发生。尽管电动钻机有带漏电保护的“综保装置”与其配套,但“综保装置”
常常因设备不良而漏电保护失灵,有的操作人员为避免“综保装置”经常跳闸,时常人为地
不让漏电保护起作用。因此,煤矿手持类电动钻机的“漏电” 问题,成为煤矿井下钻孔作业
安全的重大隐患。
4 )电动钻机本身价格不高,但井下使用时需有矿用防爆型电磁启动器、矿用防爆型“综
保装置” 、阻燃抗静电电钻电缆等与其配套,配套设备投资大,维修费用高。
5 )电动钻机工作时需带着一根输电电压127V 的电缆,除安全问题外,电缆柔软度差
于橡胶软管,手持操作钻机的劳动强度大。
6 )国内外曾多方投巨资对电动钻机进行攻关,澳大利亚于上世纪60 年代,还曾试验
将
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