煤矿井下工作面关系

煤矿井下工作面关系（精选8篇）

1.煤矿井下工作面关系 篇一

煤矿井下通风工作违规行为

1、局部通风机没有实现“三专两闭锁” 的；

2、局部通风机的安装位置不符合要求的；

3、通风系统风量分配不合理，造成局扇喝循环风的。

4、风筒吊挂不平直的；

5、风筒接头不合格，有漏风现象的；

6、风筒有破洞的；

7、风筒口距迎头的距离超过作业规程规定的；

8、无风、微风作业的；

9、无计划或有计划停风造成瓦斯超限的；

10、迎头停风不撤人的；

11、不爱护通风设施，使风门敞开，造成风流短路的；

12、瓦斯探头和便携仪悬挂位置不符合要求的；

13、瓦斯探头放到风筒口新鲜风流处的；

14、放炮前不将瓦斯探头挪至安全地点进行保护的；

15、放炮后不及时将瓦斯探头移到迎头

16、蓄意破坏（如洒水、用风筒布包严等）瓦斯探头造成不报警或误报警的；

2.煤矿井下工作面关系 篇二

关键词：巷道掘进,衔接工作

1 对巷道掘进接替时间的要求

投产一个新的工作面, 能否节时高效, 关键就看安装设备之时的速度, 如果有所延误, 必然难以正常接替, 在施工过程当中, 难免有一些不确定的因素对施工产生一定影响, 安排巷道掘进衔接, 一定要考虑周全, 允许有一定的差别系数, 在时间充足的情况下, 方能保证掘进的正常衔接。

1.1 工作面接替

已然运行着的生产采区内, 一个正掘工作面结束的半月前, 就应该在待掘进工作面区域把设备安装完毕, 并且进行完好的试用, 保证验收合格, 随时进入工作状态, 从而能够保证工作面衔接的严丝合缝、有条不紊。

1.2 采区接替

在正在开展的开采工作中, 如果发现采区生产量下降, 已然没有提高产量的可能, 在这种情况下提前2个月左右做好准备工作, 及时在接替采区完成设备安装, 准备好在采区需要的一切准备工作, 并且进行完好的试用, 保证验收合格, 以保证采区的正常接替。

1.3 开采水平接替

现有开采水平内, 同采的采区生产总能下降, 没有恢复的可能, 减产成为必然, 在这种情况下, 在采区生产总能下降的前一年半左右, 及时完成在下一开采水平的基本井巷掘进工程和设备安装工程, 准备好一切准备工作, 并且进行完好的试用, 保证验收合格, 以保证开采水平的正常接替。

2 巷道掘进衔接的步骤和方法

一个矿井, 掘进的巷道数目较多, 檐檐相次;巷道种类纷杂, 因之, 掘进工程的安装也相对繁琐, 一般来说难以进行巷道掘进正常的衔接, 但是他的编码制度和配采大同小异, 能够以统筹方法施行之。

1) 采区、开采水平、采煤工作面设计批准日期定下来以后, 将待掘进巷道列表标名, 其断面与类别一一标明做记, 长度测量好了以后, 在设计图上明显标注。

2) 掘进是按照一定的顺序进行的, 在编排各组巷道的时候, 要依据这个顺序, 同时根据掘进的需要, 依据设备安装的规范, 制成表格, 将年度掘进详情记载明了, 严格按照时间的规定, 明确衔接。在整个制表的过程当中, 一定要符合相关规定, 同时考虑生产的时候的实际需要, 关于回采工作面的生产衔接, 要做到稳操胜券, 游刃有余。

3) 严格按照配采计划, 遵循开采水平和采煤工作面关于时间的限制, 时间富裕系数要在考虑之内, 确保工程完成的无虞, 在巷道掘进完工的期限内争取顺利完工。

4) 根据掘进队的设备的条件, 根据队员情况, 巷道掘进的进度, 对掘进队的人员进行分配, 根据掘进位置、掘进需要分配掘进的任务, 登记巷道掘进衔接表, 编制的详细的掘进计划对掘进任务进行指导;让生产有规有矩, 让工程的进行具备科学性, 让生产更加周密, 让所有的生产任务在计划中有条不紊地进行, 让每一个生产的步骤都有预见性。

5) 巷道掘进衔接表的功能, 就是让工作人员进行检查之用;促进生产的各个系统比如说供电、供水、通风、运输等等是否在正常情况之中, 出问题之后要做到能够迅速地解决, 保证安全生产, 保证巷道施工的衔接安全无误;巷道掘进工程安排妥善, 制定工作面衔接表一定要周密详备。

3 巷道掘进衔接应注意的几个问题

1) 确定链锁工程, 各巷道主次分明, 先后有致, 施工顺序事先确认, 在每一个施工的地段, 要严格的布置人员, 认真加强设备的配备, 严格的按着顺序进行的掘进工作;力求把掘进的速度加快, 保证每一个工作环节都能够畅通无阻。

2) 必须构成掘进巷道的全风压通风系统, 这样就有足够的条件为不同的巷道同时施工创造便利, 比如说用最快的速度掘通采区上山, 使之与总回风巷或采区贯通, 这样就能够使得新采区的通风系统形成, 这样就可以让区段巷道、中部车场同时掘进。

3) 测算要考虑一定的弹性, 有的巷道要求不是十分严格, 有的矿井工程地质条件比较复杂, 安排掘进工程就要增加一些变坡富裕系数。

4) 安排人员施工, 要考虑到施工人员的能力和其设备条件, 施工队伍对环境适应以后, 没有必要不轻易做调整;施工地点稳定在一定程度上能够促进生产、有利于施工人员的工作准备。

5) 一旦交工延误, 就应该马上采取相应的措施, 找出原因, 增进掘进力量, 保证掘进工作顺利完成。

3.煤矿井下工作面关系 篇三

关键词：井下综采 面顶板管理

矿井面顶板事故是煤矿生产过程中容易发生的多发事故。一旦发生面顶板事故将造成人员伤亡数量大多数都会给矿井带来无法估量的重大损失，严重威胁着矿井的安全生产。所以做好综采面顶板的管理，不仅是为了保持井下作业的安全和顺利展开，更是为了煤矿的安全生产。

1 井下综采面顶板管理的几个方面

在采矿工作不断向前推进时，由于面顶板的状况在不断变化，特别是综采工作面因走向跨度较大以及煤层赋存的原因，面顶板事故频频发生，给矿井的安全造成了十分严重的影响，也使得面顶板管理成为了采矿工作中的一项重要组成部分。可以说在煤矿现场管理中，加强综采工作面顶板的管理，对综采工作实现安全、高产、高效具有非常重要的意义。

1.1 综采面顶板管理中的设备选择

做好综采面顶板管理，不仅对顺利开展综采工作有着重要的意义，对于整个矿井的生产安全都有着非常大的作用。而选择合理的设备，是做好面顶板管理的重要步骤：

1.1.1 液压支架的选择

液压支架是综采工作面顶板管理的重要设备之一，事实证明选择正确的液压支架，可以充分发挥综采设备的功能和效用。在选择液压支架的过程中要注意吨位的选择包括支架的工作阻力以及支架的初撑力；其次是高度的选

择，要根據实际采高、变化幅度以及工作面在整个控顶距内的顶板下沉来确定；最后是结构的选择，在适应煤层的赋存条件和设备配套要求，还必须考虑到支架的一些具体结构，例如通风断面、防倒防滑、底座压强等。

1.1.2 巷道支护

巷道的支护方式主要是根据面顶板的稳定程度来确定的，选择符合的巷道支护无论在稳定还是不稳定的顶板条件下，都可以很好地保护住顶部不会往下矸石。

2 井下综采工作面顶板的几个管理时期

综采工作面顶板管理的好坏，直接关系着矿井工作整体质量的好坏，需要合理地对采面顶板进行有效管理，促进矿井安全、健康和持续的发展，而在综采面工作的过程中，必须注意几个时期的采面顶板管理工作，这无疑对整个综采面顶板的管理，起到了重要的作用。

2.1 初采初放期间的采面顶板管理

综采工作面初次放顶非常容易造成顶板事故，给工作面的安全生产带来了不安全的因素。因此加强初次放顶期间的技术管理工作对于保证工作面的安全生产十分重要。

所谓的初次放顶则是指初采工作从开切眼开始到采空区直接顶冒落的高度达到采高的1.5倍以上，此阶段工作面的垮落成为初次放顶。技术管理的层面表明，工作面初次来压技术管理是加强顶板管理，减少面顶板事故的发生，对杜绝伤亡事故起到了重要的作用。

如果在工作面初次放顶期间，能够加强矿压观测，并且根据矿压观测的结果来进行分析并且加强工作面的顶板支护工作，正确地进行采面顶板来压测试预报，保证工作面支架，上下出口及超前单体支柱的有效初撑力，可以有效地预防采面顶板事故的发生，保证安全生产效率。

根据本人在综采队多年的管理经验来看，采面顶板管理主要是两个质量和三个环节的加强，即支架的检修质量和支架的支护质量的有效管理；而三个环节主要是指泵站出液压力不低于技术要求，抓支架使用情况、抓支架检修质量，只有保证了支架的安全和有效支撑力，才能使支架对采面顶板起到“限定状态”，从而使直接离层量由支架阻力限定。

2.2 正常回采期间的采面顶板管理

采面顶板的管理，保证了回采期的工作安全和顺利完成，其常用的措施有以下几个方面：

①加强机电设备的检修，提高开机率，保证工作面推进速度。

②生产中采用追机拉架的作业方式，移架时带压移架，移架后及时用护帮板护帮，局部若有片帮掉顶现象，推溜后及时拉架前支架支护顶板。

③工作面支架初撑力达到额定工作阻力的80%，泵站出站压力不得小于30Mpa，使得支架有较高的初撑力，减少顶板对煤壁的压力，较好地控制住片帮、掉顶事故发生。

支架的管理对于采面顶板安全的管理有着非常大的作用，液压支架在移动过程中的稳定性较差，生产过程中，严格控制工作面采高，对歪架及时采用支架本身的千斤顶配合单体进行调整，使支架顶梁与工作面顶板接触严密，支护有劲；支架间做到不相互挤压，架间距合理、均匀、护帮板与煤壁接实，严格控制端面距；端头支架易发生歪架、挤、咬现象，影响顶板支护，对端头支架要采取特殊管理，增设防倒千斤顶，确保支架处于良好状态。

2.3 过地质构造期间采面顶板的管理

目前的综采工作的设备，多为高产高效的大功率设备，煤质硬度系属中等，所以一般采用硬过法。过断层的期间，工作面煤岩层结合的采面顶板管理十分重要，同时存在较大难度。除了要正常采取的采面顶板管理措施之外，还需要一些有针对性的措施：

①控制采高，减少破顶破底范围，减少出矸量。当工作面距离断层面10m时，应该提前做好俯采或者仰采的准备，逐步降低工作面采高。

②快速带压擦顶移架，减少空顶时间。拉架时，尽量减少降立柱量，等到支架移动后，立即将降柱手把扳回0位。采面顶板破碎段，拉架的错茬距离不得大于顶梁侧护板高的2/3，以保证采面顶板的整体。

2.4 更换大件时面顶板的管理

①工作面更换部分大件，检修人员需要在支架下或者煤壁附近工作，一方面要求工作人员树立起自我保安意识，在作业前认真观察面顶板，煤壁以及支护的情况，另一方面还需要采取进一步措施加强顶板、煤壁支护。

②更换采煤机大件，应该提前将采煤机停放在面顶板较为完整的地方，支架留出步距，使用木料抵在煤壁、背严和背实。

在综采作业的几个阶段时期进行有效的采面顶板管理，不仅保证了综采作业的顺利进行和安全防护，更加保证了煤矿作业的安全和完整地进行，这对于煤矿作业来说十分重要。

在综采工作中关于采面顶板管理的一些综合性措施和策略，在组织安全过程中根据不同条件，不同时间对采面顶板管理所采取的主要措施，对综采工作面顶板的技术管理，有了明显的效果。

3 结束语

综上所述，综采工作中采面顶板的管理，是煤矿能够安全生产管理的重点和难题，尤其是综采工作面顶板的管理关系着煤矿是否能够进行安全生产。一旦发生了采面顶板事故，将造成较大的人员伤亡和重大的经济损失，严重威胁着煤矿的生产安全。实践证明，把握好采面顶板事故的规律，用正确的手段对采面顶板进行有效的检测和管理，用科学可用的方法对采面顶板进行有效的防护，采面顶板的事故是可以被预防和解决的。因此，深入分析和总结采面顶板事故发生的原因和采面顶板管理的策略，对于煤矿生产安全有着重要的意义。

参考文献：

[1]曹新发.综采面顶板管理探析[J].东方企业文化，2012（11）.

[2]马俊.凉水井煤矿综采矿压规律及顶板管理研究[J].硕士论文，2012（6）.

4.煤矿井下工作面关系 篇四

一、适用范围本标准适用于煤矿井采掘工作面消防设施的设置使用管理。

二、消防设施设置标准

1、矿井必须建立地面消防水池，容积不小于200m3，并不小 于井下2h的连续用水量。使用井下钻孔水源时，地面和井下管路系统必须连通，用闸阀隔开，必要时可快速打开闸门投入使用。井下钻孔水源的水量、水压应定期人工检测一次，并记录存档。

2、矿井必须有完善的消防供水管路系统，并符合以下要求： 2.1矿井一翼、采区上、下山的主供水管路管径不小于108mm（4吋）。2.2采煤工作面上、下巷和掘进巷道内管径不小于89mm（3吋）。2.3消防水管主管路末端与采煤工作面上、下端头和掘进工作面迎头的距离不得大于50m。2.4采掘工作面供水管路末端水压不低于0.6MPa。2.5消防管路的下列地点必须设置支管和阀门： 2.5.1所有竖井、斜井和平硐井口；井底车场附近的主要硐室内；井底车场、主要石门、大巷、倾斜巷道、采区和其它巷道每隔100m。2.5.2皮带运输巷道每隔50m，皮带机头、机尾附近15m以内；采用可燃性支护材料的巷道内每50m处。2.5.3回采工作面进、回风巷口40m以内。2.5.4掘进工作面进风口处及其它易发生火灾的地点。

3、矿井每季度对井上、下消防管路系统，以及防火门、消防材料库和消防器材的设置和配备情况进行一次全面检查，发现问题，及时解决，并有记录可查。

4、矿井供水消防管路图，要分颜色标出消防水池位置、管路布置、管径，三通闸门位置，每季度修改1次。

5、各单位必须严格按照《矿井灾害预防和处理计划》中有关防灭火措施贯彻执行。

6、副井口、主井口及主要通风机房20m范围内，严禁烟火，不得在井口存放易燃材料。

7、井下所有消防主管路由使用单位统一编号管理，日常检修、维护工作由责任单位按标准要求落实。

三、消防器材配置标准

1、矿井每一生产水平必须设置消防材料库，并按照《矿井防灭火规范》的要求配备消防器材和物资。

2、井下绞车房、集中配电点（3台以上的变配电设备，不 含小型电器）、钻场、皮带机头必须按规定配备不少于0.2m3 消防 沙、2个8Kg的灭火器、2把消防锨、2个消防桶、8个消防沙袋，并挂牌管理。

3、井下爆炸材料库配备不少于0.6m3 消防沙、6个8Kg的灭 火器、6把消防锨、6个消防桶、24个消防沙袋。

4、井下变电所配备不少于0.4m3消防沙、4个8Kg的灭火器、4把消防锨、4个消防桶、16个消防沙袋。

5、井下油库应配备不少于0.2m3消防沙、2个8Kg的灭火器、2把消防锨、2个消防桶、8个消防沙袋。

6、采煤工作面上、下巷（包括中间巷或辅助巷）和煤巷掘进巷道距工作面50m范围内必须备有Φ52mm消防用胶管，长度不少于50m。

7、现场消防器材应干净整洁，沙子干燥，沙粒均匀，消防沙袋符合要求，无破损。

8、消防器材必须设于机电设备的上风侧。

9、其它地点防灭火器材的配备必须符合《矿井防灭火规范》的相关要求。

四、使用管理制度

1、井下消防器材由使用单位负责管理，通风部门负责监管，管理单位要建立好消防器材管理台账。

2、所有消防器材只有在发生火灾时灭火之用，以及消防训练、消防演习和设备抽检时使用，不得随意挪作它用。

3、使用过或压力不足的灭火器，应及时更换。

4、灭火器达到报废年限时必须更换。

5、消防沙箱要定期进行检查，沙箱内的沙量不得少于规定，保持沙箱内清洁无杂物。

6、消防器材必须放在进风侧。

7、每月由使用单位和矿管理人员定期对灭火器进行检查，检查内容包括：7.1安全插销和铅封是否完好，保险绳扣有无断裂。7.2灭火器筒体是否有锈蚀、变形现象。7.3灭火器压力表的外表面是否变形、损伤，指针是否在绿区。7.4灭火器压把、阀体等金属件是否有严重损伤、变形、锈蚀等影响使用的缺陷。7.5喷筒等橡胶、塑料件是否变形、变色、老化或破断裂。7.6喷嘴是否有变形、开裂、损伤。7.7喷射软管是否通畅、是否有变形、损伤和堵塞。

8、使用单位每班要对消防器材的完好情况进行1次检查。

9、矿保卫科每年组织对所有灭火器进行1次功能性检查。

5.煤矿井下工作面关系 篇五

煤矿进一步建立健全安全避险“六大系统”建设的安排意见

昌州煤字„2012‟号

为贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发„2010‟23号）、《国家安全监管总局 国家煤矿安全监察局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》（安监总煤装„2010‟146号）和自治区煤炭工业管理局《关于印发新疆煤矿井下安全避险“六大系统”建设方案的通知》（新煤安技发„2010‟162号）文件要求，加快建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”，是认真落实党中央、国务院加强安全生产工作决策部署的重大举措，切实加强我州煤矿安全生产保障能力建设，提高煤矿事故预防和应对能力，确保煤矿井下安全避险“六大系统”各项建设工作顺利实施，结合我州实际，特制定本工作安排意见，予以进一步完善。

一、指导思想

始终贯彻以人为本、安全发展的思路，牢固树立科学发展、安全发展理念，始终坚持“以人为本、安全第一、预防为主、综合治理”，始终坚持将煤矿安全作为安全生产工作的重中之重，以对党和人民高度负责的态度，切实加强做好煤矿安全避险“六大系统”的健全完善，增强对此项工作的责任感、紧迫感和使命感。

二、工作目标及任务

自治州各类煤矿要按国家和自治区总体要求，对于煤矿已建成安全避险的监测监控、压风自救、供水施救、通信联络、人员定位等五系统，应进一步健全完善，对于井下紧急避难系统的建设，各煤矿必须由矿井初设及安全专篇要求，因地制宜，按实际情况提出自己的建设规划及建造方案，加快建设步骤，尽快完成此项工作。要充分发挥这些系统在日常安全生产

及抢险救灾中的作用，保证各系统达到“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效”的要求。如果仍然存在隐患，各煤矿企业应比照规范要求，自查自纠，进一步整改完善，从而全面提升我州煤矿安全保障能力。

三、需要进一步完善的工作

矿井安全避险的监测监控、压风自救、供水施救、通信联络、人员定位等五大系统，矿井在建设过程中基本按要求进行了建设，但在后期运行管理和维护保养上做的不到位，致使这些系统在以后的运行过程中，逐步产生了诸多安全隐患，亟需要煤矿企业在今后的工作中强化运行管理与维护，认真、有效的建设维护好煤矿安全生产的“生命工程”。

（一）矿井监测监控系统

1、完善矿井监测监控系统。全州所有煤矿企业虽已按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(AQ1029-2007)的要求，建设完善了安全监控系统，实现对煤矿井下瓦斯、一氧化碳浓度、温度、风速等的动态监控，为煤矿安全管理提供决策依据。但要加强系统设备维护，定期进行调试、校正，及时升级、拓展系统功能和监控范围，确保设备性能完好，系统灵敏可靠；矿井监测监控系统中心站严格实行24小时值班制度，当系统发出报警、断电、馈电异常信息时，能够迅速采取断电、撤人、停工等应急处置措施，充分发挥其安全避险的预警作用。

2、煤矿企业要实现与所属矿井监测监控系统的内部联网。各县市要积极推进煤矿监测监控系统的区域联网工作，协助煤矿单位于2012年6月前，必须建设完善县域内联网工作。

（二）煤矿井下人员定位系统

煤矿企业必须严格按照《煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》（AQ1048-2007）的要求，配齐装备和设施，加强管理和维护，确保系统正常运行。所有入井人员必须携带识别卡（或具备定位功能的无线通讯设备），确保能够实时掌握井下各个作业区域人员的动态分布及变化情况，发挥人员定位系统在定员管理和应急救援中的作用。2011年6月前，全州所有煤矿必须按照标准装设人员定位系统。

（三）压风自救系统

全州所有生产矿井按照新煤安监发[2008]51号文件要求，建设完善矿井压风自救系统。保证井下所有采掘作业地点在灾变期间能够提供压风供气的条件；井下设置的空压机不得使用滑片式空气压缩机。井下压风管路要采取保护措施，防止灾变破坏。压风设备、井下压风管网、自救设施的选型及安装应符合国家和自治区的有关标准，加强设备及管网的维护和检修，保证在任何情况下，压风系统均具备施救功能。

（四）供水施救系统

昌吉州所有生产矿井已按照新煤安监发[2008]51号文件要求，建设完善了防尘供水系统。在后期的维护及保养阶段，还应该按照要求抽调专人积极维护和检修各类阀门及管线，加强供水管路维护，不得出现跑、冒、滴、漏现象，保证阀门开关灵活。保证各采掘作业地点在灾变期间能够实现提供应急供水的要求。

（五）通信联络系统

生产矿井按照新煤安监发[2008]51号文件要求，基本都建成了井下通信系统。设置数量及功能上能够基本保证在灾变期间及时通知人员撤离和实现与避险人员的通话；设置于主副井绞车房、井底车场、运输调度室、采区变电所、水泵房等主要机电设备硐室和采掘工作面以及采区、水平最高点的通讯电话，应加强防、保护措施，增强其防灾抗变能力；要依靠科技进步，积极推广使用井下无线通讯系统、井下广播系统。

（六）井下紧急避难系统

对于井下紧急避难系统的建设，60WT/a以上的矿井，务必于2012年底建成，通过验收后投入使用。60WT/a及以下矿井，必须由矿井单位按照矿井初设及安全专篇要求，因地制宜，按实际情况提出自己的建设规划及建造方案，此项工作各煤矿在2013年6月30日完成。

四、工作要求

（一）加强领导，科学合理制定实施方案。建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”，是完善煤矿安全生产基础的重要举措，是加强安全生产保障能力建设的重要抓手，是煤矿安全生产的“生命工程”，是落实科学发展观、坚持以人为本的必然要求，是煤矿企业认真落实安全发展理念和安全主体责任的具体体现。各县市煤炭局要结合本地区实际，科学制定井下安全避险“六大系统”实施方案，督促煤矿企业结合本矿实际，制定计划，完善各系统的建设。各县市煤炭局要充分认识开展此项工作的重要意义，精心组织，按期完成建设任务。

（二）强化建设主体责任。各煤矿企业是井下安全避险“六大系统”建设的责任主体，要加强组织领导，进一步建设完善监测监控、压风自救、供水施救，井下通信联络和井下人员定位系统，加快煤矿井下紧急避险系统建设进度，委托有资质的设计单位编制井下紧急避险系统专项设计，认真落实建设方案，做到系统建设高起点、高标准、高水平，明确目标、任务、措施以及进度，保障建设资金到位，确保系统按期建成并通过验收。

（三）加强监督检查工作。各县市煤炭局将本地区煤矿井下“六大系统”建设与完善工作，特别是井下紧急避险系统建设作为安全监管的重要内容，督促和指导煤矿企业严格按照实施方案组织建设。要加强日常监督检查，掌握建设进度，及时总结经验，解决存在问题，稳步推进建设工作。

昌吉州煤炭工业管理局

6.煤矿井下电气作业 篇六

本标准依据《中华人民共和国安全生产法》、《煤矿安全规程》、《特 种作业人员安全技术培训考核管理规定》、《煤矿井下电钳工安全技术培 训大纲及考核标准》等有关法律、法规和标准制定。2 适用对象

从事煤矿井下电气操作作业的人员，包括井下电钳工、电气设备防爆检 查工和变配电运行工。3 考试方式

采用实物操作、模拟操作和手指口述等方式。4 考试点基本条件

4.1具有满足实际操作考试需要的考试场所。考试场所必须按照环境保护、劳动保护、安全和消防各项要求设置，应当设置有关安全指示标志、警示 标语、考场规则等，应当安装实时监控系统。

4.2具有满足实际操作考试需要的设备设施。配置矿用隔爆型低压真空馈电 开关、矿用隔爆型低压磁力启动器、井下照明综合保护装置、矿用隔爆型 电动机、局部通风机及其双电源控制开关，矿用电缆及防爆接线盒，控制 电缆，局部接地极、接地母线、接地线，兆欧表、便携式甲烷检测报警仪，工作票、停电警示牌、高低压验电器、放电导体、电工工具等实物，“井 下供电系统模拟操作装置”。设备设施及仪表应功能齐全、性能稳定、操 作可靠、安全环保。

4.3具有满足实际操作考试需要的考评人员。考评人员应具有工程师、讲师 及以上专业技术职务或者技师及以上资格，实际从事煤矿机电专业相关工 作 5年以上，熟悉相应的专业知识和操作技能，掌握考试标准。5 考试要求 5.1考试科目

5.1.1井下低压电气设备停、送电安全操作（简称 K1，必考科目）5.1.2井下风电、甲烷电闭锁接线安全操作（简称 K2）5.1.3井下电气保护装置检查与整定安全操作（简称 K3）5.1.4井下电缆连接与故障判断安全操作（简称 K4）5.1.5井下变配电运行安全操作（简称 K5）5.1.6井下电气设备防爆安全检查(简称 K6)5.2组卷方式

从 K2～K6中随机抽取一个科目与 K1组成试卷。5.3考试成绩

考试成绩总分为 100分，80分及以上为合格。5.4考试时间

考试时间为 30分钟。6 考试内容及评分标准

6.1井下低压电气设备停、送电安全操作，见表 K1。

表 K1 序 号 考试 项目 井下低压电气设备停、送电安全操作

操作内容与步骤

考试 方式

考试时间：15分钟

分值

评分标准

1.检查仪器、防护用品

①便携式甲烷检测报警仪、停电牌、放电 导体、电工工具等齐全、完好。

②绝缘胶靴、工作服等个人防护用品齐全、完好。停电 2.取得停、送电许可 手指 准备 ①按照停电计划及时与停、送电联系人取 口述

得可靠联系。

②确认停、送电经过许可。3.检查甲烷

确认电气设备附近20 m范围内风流中的甲 烷浓度不超过 1.0%。

实物

按动分闸按钮，断开真空接触器→分断隔

操作 停电

离开关并闭锁。

安全 + 操作 2.停上一级开关 手指

按动分闸按钮，断开真空接触器→挂停电 口述 警示牌。1.停待检修开关

3分

操作内容每项 3分，每 缺一项或一项不正确 扣 3分。

操作内容不正确扣 3 分。

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

操作内容每项 3分，每

6分

缺一项或一项不正确 扣 3分。

6分

4分

4分 序 号 考试 项目 停电 安全 操作 操作内容与步骤

3.验电、放电

考试 方式

分值 评分标准 打开待检修开关外壳→使用与电源电压相 适应的验电笔逐项验电，确认停电→使用 三相专用接地线对地或开关外壳逐项放 电。1.检查

①确认开关内各电气元件安装齐全、完好。②确认开关内无任何遗留的检修工具或材 实物 操作

拆除三相接地线（先拆设备端，后拆接地

+ 端）→合上开关外壳，紧固联接螺栓。

手指

3.为上一级开关送电

口述

与停、送电联系人取得可靠联系→确认甲 烷浓度不超过 1.0%→取下停电警示牌→确 2.合盖

认真空接触器在分闸状态→解除隔离开关 闭锁→闭合隔离开关→按动合闸按钮，馈 电开关带电→确认电源指示灯亮起。4.为检修开关试送电

确认真空接触器处于分闸状态→解除隔离 开关闭锁→闭合隔离开关→按动合闸按 钮，开关带电→确认电源指示灯亮起。料。

操作步骤每步 2分，每

6分

缺一步或一步不正确 扣 2分。

4分

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

4分

送电 3 安全 操作

8分

操作步骤每步 1分，每 缺一步或一步不正确 扣 1分。

5分

操作步骤每步 1分，每 缺一步或一步不正确 扣 1分。合计 50分

6.2井下风电、甲烷电闭锁接线安全操作，见表 K2。

表 K2 序 考试 号 项目 井下风电、甲烷电闭锁接线安全操作

操作内容与步骤

考试 方式 手指

考试时间：15分钟

分值

评分标准 操作内容每项 2分，每

6分

缺一项或一项不正确 扣 2分。1 接线 ①停电可靠，作业环境安全。前安 ②电气设备无“失爆”现象。全检 查 要求。③电气设备安装位置正确、安装条件满足 口述

实物 操作 + 手指 口述 2 闭锁

打开动力设备控制开关（闭锁开关）接线

开关

箱盖→将控制电缆正确引入接线箱→将控

接线

制电缆线芯与控制开关闭锁接点正确连

安全

接。

操作

6分

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。序 考试 号 项目

1.接线 操作内容与步骤

考试 方式

分值 评分标准 打开局部通风机控制开关接线箱盖→将控

局部

制电缆正确引入控制开关接线箱→将控制

通风

电缆线芯与局部通风机控制开关闭锁接点

机控

正确连接。

制开 关接

操作步骤每步 3分，每

9分

缺一步或一步不正确 扣 3分。

2.检查 线安

确认各开关完好，盖好接线箱盖→确认甲 操作步骤每步 2分，每 全操

烷浓度不超过 1.0%→解除闭锁→送电试 10分 缺一步或一步不正确 作 实物

验→确认风电闭锁灵敏、可靠（局部通风 扣 2分。

操作

机停电时，闭锁开关自动断电）。

+ 1.接线

手指

打开甲烷监控分站控制开关接线箱盖→将 口述 控制电缆正确引入接线箱→将控制电缆线

操作步骤每步 3分，每 缺一步或一步不正确 扣 3分。甲烷 芯与甲烷监控分站控制开关闭锁接点正确

监控

连接。

分站

2.检查

接线

确认各开关完好，盖好接线箱盖→确认甲

安全

烷浓度不超过 1.0%→解除闭锁→送电试

操作

验→确认甲烷电闭锁灵敏、可靠（甲烷超 限时，断电仪接点打开，闭锁开关自动断

电）。

9分

操作步骤每步 2分，每

10分 缺一步或一步不正确

扣 2分。合计 50分

6.3 井下电气保护装置检查与整定安全操作，见表 K3。

表 K3 序 考试 号 项目

漏电 保护 装置 1 检查 与整 定安 全操 作 1.检查漏电保护装置 ①电网绝缘状况良好。

②电气开关安装平稳、可靠，馈电开关外观 无“失爆”现象。

③局部接地极、辅助接地极连接良好。④ “跳闸”试验正常。

实物 操作 + 手指 口述

8分 井下电气保护装置检查与整定安全操作

操作内容与步骤

考试 方式

考试时间:15分钟

分值

评分标准

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。序 考试 号 项目

漏电 保护 装置 1 检查 与整 定安 全操 作 操作内容与步骤

2.整定漏电保护装置 ①确认开关处于合闸状态。

②电子式漏电保护装置，调整开关定位到与 实际使用的电源电压相同的档位，完成动作 电阻值整定。

③微电脑综合保护装置，设置正确的电源电 压，完成动作电阻值整定。1.安装局部接地极

确认局部接地极、接地母线、接地连接导线 及螺栓等连接件完好→将接地母线的一端

考试

分值

方式

评分标准

操作内容每项 2分，每

6分

缺一项或一项不正确 扣 2分。

保护 与局部接地极连接，另一端与接地导线一端 接地 连接后→将局部接地极埋设于水沟中或其 装置 他就近的潮湿处→将接地导线的另一端与

安装 电气设备的接地螺栓连接，确认各连接正 实物 与拆 确、可靠。操作 除安 2.拆除局部接地极 + 全操 拆除接地导线与电气设备的连接螺栓→拆 手指 作 除接地导线与接地母线的连接螺栓→取出 口述

水沟中的局部接地极→拆除接地母线与局 部接地极的连接螺栓→清理作业现场→回 收材料、工具等物品。1.检查过流保护装置

①电气开关安装平稳、可靠。

过流

②各处导线良好，无破损及受潮情况。

保护

③各处接头、触点良好，无松动、无脱落和

装置

烧毁现象。

检查

④内部元件、插件板等无松动、无破损。

与整

定安 2.整定过流保护装置

全操 ①确认开关处于合闸状态。作 ②整定短路电流和过负载电流。

③整定过流时间。

④试验整定结果。合计

8分

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

操作步骤每步 2分，每

12分 缺一步或一步不正确

扣 2分。

8分

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。

8分

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。

50分 6.4 井下电缆连接与故障判断安全操作，见表 K4。

表 K4 序 考试 号 项目

1.去护套

按照接线盒规格去掉橡套电缆外护套→露 出一定长度的电缆线芯。2.进线

将做好的电缆头依次穿入压线嘴、金属护 圈和密封胶圈→把电缆线芯穿入进线嘴。

井下 3.接线

电缆 操作外护套进入接线室 5～15mm→将密封 连接 胶圈、金属护圈、压线嘴等依次入位→上 安全 紧压线嘴（压紧度以手拉无串动、搬动不 操作 松动为准）→紧固压线板。

4.压线、合盖

去掉多余的电缆线芯→将每相线芯（包括 地线）逐个压在接线柱上→紧固接线柱螺

操作步骤每步 1分，每

实物

10分 缺一步或一步不正确 栓→确认接线及紧固情况良好→清除接线

操作

扣 1分。腔内杂物→擦净接线盒防爆面→涂防腐油

+ 脂→盖好上盖→紧固上盖螺栓→检查连接

手指

电缆引出引入装置有无“失爆”现象。

口述 1.判断单相接地故障

放电后，将电缆的一端“开路”分岔→在 电缆的另一端，将兆欧表的 E端和 L端中 的一端“接地”或连接铠装电缆铠装层→

将兆欧表的另一端依次连接三相主线芯，井下

分别测试每相线芯对地的绝缘电阻值→测 电缆

得某一相绝缘电阻值为零或很低时，可判 故障

断为单相接地故障→确认读数为零或很低 判断 的一相为接地相。安全

操作 2.判断相间短路故障

放电后，将电缆的一端“开路”分岔→在 电缆的另一端，将兆欧表的 E端和 L端分 别与电缆两相主线芯连接→测得绝缘电阻 值为零时，可判断为相间短路故障。

6分

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

操作步骤每步 2分，每

10分 缺一步或一步不正确

扣 2分。4分 4分 井下电缆连接与故障判断安全操作

操作内容与步骤

考试 方式

考试时间:15分钟

分值

评分标准 操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。

8分

操作步骤每步 2分，每 缺一步或一步不正确 扣 2分。序 考试 号 项目 操作内容与步骤

3.判断断相故障

考试 方式

分值 评分标准 井下 放电后，将电缆的一端“短接”→在电缆

实物

电缆 的另一端，将兆欧表的 E端和 L端分别连

操作

故障 接任意两相主线芯，逐个测试主线芯之间

+ 判断 的绝缘电阻值→测得绝缘电阻值无限大

手指

安全 时，可判断为断相故障→确认与其他两相

口述

操作 主线芯之间的绝缘电电阻都为无限大的一

相为断相的一相。

操作步骤每步 2分，每

8分

缺一步或一步不正确 扣 2分。合计 50分

6.5 井下变配电运行安全操作，见表 K5。

表 K5 序 考试 号 项目 井下变配电运行安全操作

操作内容与步骤

考试时间:15分钟

考试 方式

分值

评分标准

①依据不同的“工作票”内容，填写“操

实物

作票”。

操作 “操

②联系电力调度部门，及时核对“操作票”

+ 1 作票”

中的具体操作事项。

填写 手指

③掌握“操作票”的全部内容和安全注意

口述

事项。

1.操作准备

①高压绝缘手套、电工绝缘胶靴等个人防 护用品齐全、有效。

②操作工具齐全、完好。

③井下停、送电前，确认甲烷浓度不超过 1.0%。

④实行一人操作、一人监护。

“操

模拟

2.对票操作（两人一组，对照“操作票” 操作

操作内容每项 4分，每

12分 缺一项或一项不正确

扣 4分。

操作内容每项 2分，每

8分

缺一项或一项不正确 扣 2分。作票” 在“井下供电系统模拟操作装置”上进行 + 执行 模拟操作）手指

口述 ①线路检修操作。

②开关检修操作。③变压器检修操作。3.报告及记录

①及时、准确地报告操作情况及存在的问

题。

②做好“操作票”操作记录并保存。

操作内容每项 4分，每

12分

缺一项或一项不正确 扣 4分。

操作内容每项 3分，每

6分

缺一项或一项不正确 扣 3分。序 考试 号 项目

井下 变配 3 电运 行故 障判 断与 处理 4 合计 操作内容与步骤

考试 方式

分值 评分标准

模拟

在模拟操作装置上查找和判断变配电运

操作

行故障（至少查找两种）→在模拟操作装

+ 置上进行故障处理操作→填写变配电故

手指

障处理记录→报告故障处理结果。

口述

操作步骤每步 3分，每

12分

缺一步或一步不正确 扣 3分。

50分

6.6 井下电气设备防爆安全检查，见表 K6。

表 K6 序 考试 号 项目

1.检查准备

①确认工具、量具齐全、完好，能够满足 防爆检查要求。

②确认甲烷浓度不超过 1.0%。2.停电、闭锁、挂牌

防爆 ①对需停电检查的电气设备进行停电和闭 安全 锁操作。

检查 ②挂上停电警示牌。准备 3.验电

使用专用验电工具对电气设备进行验电，确认电气设备处于断电状态。

2分 4分 4分 井下电气设备防爆安全检查

操作内容与步骤

考试时间:15分钟

考试 方式

分值

评分标准 操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。

操作内容不正确扣 2 分。

操作内容不正确扣 2 分。

4分

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。1

实物

4.放电

操作

使用专用放电导体（导线）对电气设备进

+ 行放电，确认电气设备无残余电荷。

手指

1.检查隔爆接合面

口述

①接合面的间隙、宽度和表面粗糙度合格。②无锈蚀、无油漆，无砂眼和机械伤痕。2.检查隔爆外壳

防爆 2 安全 检查 ①防爆标志清晰、合格。

②无裂纹、开焊，变形、凹坑等缺陷。③非加工面无明显氧化层脱落。

3.检查紧固件及其衬垫。

①螺栓、螺母、弹簧垫圈、金属垫圈等紧 固件齐全，螺母上满扣，压平弹簧垫圈。②同一部件采用相同规格的紧固件。③衬垫材料合格，位置正确。

2分

6分

6分

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。序 考试 号 项目 操作内容与步骤

4.检查电缆引入装置

①电缆必须压紧，单手在接线嘴附近抽动 或转动电缆时，电缆不得被拉出或旋转。②一个电缆引入装置内只使用一个密封 圈。

③密封圈无破损、老化、变形；密封圈与 电缆护套、接线嘴之间无包扎物。

考试 方式

分值 评分标准

操作内容每项 2分，每

10分

缺一项或一项不正确 扣 2分。防爆

④密封圈内径与电缆外径的间隙、密封圈

安全

外径与接线嘴内径的间隙合格。

检查

⑤闲置的接线嘴分别用密封圈、挡板、金 实物

属挡环依次装入并压紧。5.检查连锁装置 无损伤。

②保护装置动作可靠，能够保证电源接通 后打不开盖，开盖后送不上电。

①确认电气设备无“失爆”现象，挂上防

防爆 爆检查“完好”牌，填写并粘贴“防爆合 安全 格证”。

操作 + ①连锁装置功能完好，内部电气元件齐全、手指

口述

6分

操作内容每项 3分，每 缺一项或一项不正确 扣 3分。检查 ②确认电气设备有“失爆”现象，指明“失 结果 爆”原因，落实现场处理措施。

处理 ③填写防爆检查记录，及时报告检查及处

理结果。

6分

操作内容每项 2分，每 缺一项或一项不正确 扣 2分。合计

7.煤矿井下工作面关系 篇七

因此,本文借鉴石油PDC钻头的设计和加工思路,提出了新型内锥型PDC钻头的设计理念(图2),钻头的内锥设计有利于控制钻头的稳定性和导向性,外锥圆弧剖面设计有利于布置较多的切削齿,并且切削齿采用轨道式布齿,在保证井底覆盖良好的前提下,有利于使各切削齿磨损相对均匀,提高切削齿的利用率。

常规评价钻头使用效果的途径主要有现场试验与室内试验两种,虽然结果的可靠性较高,但工作量大、周期长,相关数据的测量比较困难,且不利于指导钻头结构的改进。而随着计算机技术的迅猛发展,诸多学者开始采用数值模拟技术来研究工具破岩等问题,并取得了较好的成果[2,3,4,5,6]。本文利用有限元数值模拟技术分析内锥PDC钻头的破岩过程,动态跟踪监测钻头上载荷的变化,并与内凹型PDC钻头进行比较分析,以此来节约试验成本,降低钻进风险,并为指导钻头结构的优化改进提供依据。

1 内锥型PDC钻头设计

1.1 钻头冠部轮廓剖面

以煤矿井下硬岩钻进为设计前提,钻头采用浅内锥、中短抛面型冠部轮廓(图3)。钻头冠顶到外锥部位切削齿的圆滑过渡可消除集中点载荷,保护切削齿,避免由于冠部轮廓剖面突变造成部分切削齿受到冲击载荷而先期损坏。外锥中短抛面可减小钻头与井壁之间的接触面积,从而降低钻头与井壁之间的摩擦力。

1.2 钻头布齿设计

1.2.1 布齿密度

根据地层性质及抗钻特性确定钻头的布齿密度。钻头为煤矿井下硬岩钻进,岩石可钻性级值在6~8之间,设计采用中等密度布齿,以同时保证机械钻速和钻头的寿命。

1.2.2 布齿原则及方法

切削齿的布齿原则主要有“等体积原则、等磨损原则、等功率原则”。等体积原则以齿的切削体积为目标函数布齿,等磨损和等功率原则以力和位移为目标函数布齿,为方便计算,本文采用等体积原则布齿。布齿分为径向布齿和轴向布齿。

径向布齿是指在钻头轴线与半径方向线构成的平面内沿着钻头冠部轮廓线布置切削齿,通过径向布齿可以得出各切削齿的径向位置、切削齿数量以及井底覆盖图。径向布齿的原则就是要保证良好的井底覆盖条件。图4为Φ94 mm内锥PDC钻头布齿图。

周向布齿是指切削齿按一定的方式分布在钻头冠部剖面内,通过周向布齿可控制钻头的侧向不平衡力以及流道结构,周向布齿原则为同一刀翼上切削齿互不干涉,且刀翼的布置有利于井底的清洗。如图5为Φ94 mm内锥PDC钻头周向布齿示意图。

1.2.3 切削角度

切削角度的改变会影响切削刃前岩石的应力状态,从而导致切削载荷出现差异。随着切削角度绝对值的增加,切削刃前岩石所受的多向压缩应力变大,岩石被压缩破碎的比例增加,不易形成较大体积的剪切破碎,破岩效率降低;但切削角度绝对值越小,切削齿受到的拉、弯应力相对增加,易造成复合片的崩裂。因此,必须要选择合适的切削角度值,在保证破岩效率的同时避免切削齿的崩裂破坏。针对煤矿井下硬岩钻进,设计切削角度值沿着钻头径向由-20°~-15°变化。

1.2.4 水力设计

钻头的水力设计主要为喷嘴在钻头体上的空间位置,目标是使喷嘴射流充分清洗井底、冷却切削齿,避免出现泥包。故采用3个靠近切削齿的水眼,注意保证水眼延长线与顶部复合片中心重合。

2 钻头动态破岩仿真模型

2.1 基本假设

以Φ94 mm全尺寸内锥PDC钻头为研究对象,目标为分析钻头上动态载荷的变化规律,并掌握岩石的动态破碎过程。为了提高计算效率,节约计算成本,依据研究重点对模型进行了相关的简化:(1)忽略容易引起网格畸变的尺寸较小的倒圆和倒角;(2)忽略钻头的水眼和螺纹,不考虑温度场和流场的影响;(3)岩石为连续介质,且岩石被破碎后即被删除。

2.2 模型建立

钻头的主要破岩部件为聚晶金刚石层,其硬度远远大于岩石,为提高计算效率,将钻头设置为刚体材料,密度3 560 kg/m3,弹性模量890 GPa,泊松比0.07。岩石在外载作用下,既具有弹性变形,又具有塑性及损伤变形,因此采用综合考虑岩石应变率和损伤效应的随动塑性硬化材料模型,以塑性应变作为岩石破碎的判据,岩石为坚硬致密砂岩,密度2 100 kg/m3,弹性模量40 GPa,泊松比0.15,屈服应力90 MPa,失效应变0.03。

由于钻头结构复杂,采用四面体网格划分;岩石采用六面体网格划分,其中间预破碎区域网格进行细化,以保证计算精度。图6为钻头与岩石网格划分后结果。

采用已知钻速求力的方法,钻头以50 r/min的转速绕其中心轴线旋转,以30 m/h的速度向前钻进,不允许其在井眼内翻转;岩石固定所有方向的自由度,并在除上表面外的其余四周边界面上施加完全吸收人工边界,以消除边界应力波的反射,模拟无限大的地层。

3 仿真结果分析

3.1 岩石的破碎过程

由于钻头设置为刚体,刚体无变形,没有应力和应变,所以以岩石为对象分析说明其破碎过程。

将模拟结果导入专用的后处理软件进行分析,得出不同时刻岩石上应力状态,如图7所示。

随着钻头的旋转进给,钻头鼻部切削齿最先与岩石接触,岩石受压形成三个压实密集核,并发生损伤变形,随着钻头作用力的逐渐增大,岩石所受应变超过其等效失效塑性应变,岩石单元被破碎并即刻删除,在岩石表面形成三个破碎坑,如图7(a)为t=0.68 s时岩石表面冯米泽斯应力云图。随着钻头进一步的旋转和推进,三个破碎坑体积沿着钻头的旋转方向逐渐增加,钻头其他部位切削齿参与破碎岩石,如图7(b)为t=0.294 s时岩石表面冯米泽斯应力云图。随着钻头钻进深度的增加,所有切削齿都参与破岩,破碎坑应力区叠加,初始孤立的破碎坑相连形成整体破碎坑,破碎坑面积和体积进一步扩大,但钻头中心部位对应的岩石单元需要在钻头的进一步钻进时才会被破碎,即在岩石破碎坑表面的中心部位会出现一个凸起台阶,如图7(c)为t=1.8 s时岩石表面冯米泽斯应力云图。由于岩石被离散为六面体单元,钻头破碎形成的井壁会具有一定的台阶状,但井眼为近似圆形,钻头与岩石之间重复经历着鼻部最先切削岩石、内锥与外锥相继切削岩石的过程,如图7(d)为t=5.66 s时形成的井眼形态。

3.2 钻头载荷

采用相同的方法对Φ94 mm三翼内凹PDC钻头进行破岩仿真模拟(图8),并与上述内锥PDC钻头破岩模拟结果进行比较分析。

图9为内锥型和内凹型PDC钻头轴向载荷随时程动态响应曲线。由曲线可以看出,复合片钻头属于回转切削破岩,随着岩石发生体积剪切崩碎,切削载荷是循环跳跃变化的。在相同钻速条件下,内锥PDC钻头所需轴向载荷明显小于内凹PDC钻头,二者轴向载荷平均值分别为-2.77 k N和-4.63 k N。

图10为内锥型和内凹型PDC钻头径向载荷随时程动态响应曲线。与轴向载荷一样,径向载荷也是随时间呈循环跳跃变化规律,在相同钻速条件下,内锥PDC钻头所需径向载荷大于内凹钻头,二者平均径向载荷值分别为179.03 N和73.31 N,占各自平均轴向载荷的9.8%和3.5%。为防止钻头产生涡动,一般要求钻头侧向不平衡力控制在其钻压的10%以内,因此针对内锥PDC钻头必须关注其侧向力平衡设计,以避免钻头钻进时发生涡动现象。

3.3 破岩效率

从能量的角度,采用岩石破碎比能来表征内锥型和内凹型PDC钻头破岩效果的优劣,两种钻头作用下的岩石体积随时间变化趋势相似,作用时间6 s内,内锥PDC钻头和内凹PDC钻头的破岩体积分别为4.57×10-4m3和3.54×10-4m3。

将钻头运动时间内所做总功除以破岩体积即为岩石破碎比能,计算可得内锥型和内凹型PDC钻头的岩石破碎比能分别为1.98×105J/m3和2.93×105J/m3,内锥钻头的岩石破碎比能较内凹钻头降低了32.4%,内锥PDC钻头的破岩效率要明显高于内凹PDC钻头。

4 现场试验

2014年8月,在淮北杨柳矿对新型罗克Φ94mm钢体内锥PDC钻头进行了现场试验,同时与现场采用的Φ94 mm钢体内凹PDC钻头在钻进寿命和钻进时效等方面进行对比分析。试验地点为淮北杨柳矿北轨道钻场,钻孔为瓦斯抽放孔,地层为灰岩、砂岩及煤层,开孔钻进到煤层时,以灰岩为主,并含10 m左右砂岩。

累计使用Φ94 mm钢体内锥钻头2只,具体钻进数据见表1,图11为两个钻头使用后照片。

工区现有的Φ94 mm普通钢体三翼内凹钻头单只平均寿命约为200 m左右,进尺效率约为7.5 m/h,试验钻头的平均寿命比普通内凹钻头寿命提高2倍左右,平均钻进效率提高40%以上。据此表明,研制的新型内锥PDC钻头可大幅度提高钻头寿命和钻进效率,减小钻进过程中更换钻头的频率,缩短钻进成本。

5 结论

(1)普通内凹型PDC钻头切削齿为同轨式并排布齿,易造成切削齿的重复破碎,降低破岩效率。本文借鉴石油PDC钻头的设计思路,提出新型内锥PDC钻头设计理念,钻头采用径向式布齿设计,在保证井底切削覆盖良好的同时,提高切削齿的利用率。

(2)以煤矿井下硬岩钻进为前提,设计了Φ94mm内锥型PDC钻头,并进行了钻头破岩数值模拟仿真分析。模拟结果表明:在相同钻速条件下,内锥钻头所需轴向载荷较内凹型钻头降低近13%,破岩效率提高30%以上;在设计内锥PDC钻头时,必须关注其力平衡设计,以避免钻头钻进时发生涡动现象,造成部分切削齿的先期破碎失效。

(3)试制Φ94 mm钢体式内锥PDC钻头并进行现场试验,试验结果表明:相比于工区现用Φ94 mm普通钢体三翼内凹PDC钻头,试验钻头平均寿命提高2倍左右,破岩效率提高40%以上;仿真模拟结果具有一定的可靠性。

参考文献

[1]刘刚.基于Pro/E的PDC钻头参数化设计.煤田地质与勘探,2012;40(2):91-92Liu Gang.Parameter design of PDC bits based on Pro/E.Coal Geology&Exploration,2012;40(2):91-92

[2] Bilgesu I,Sunal O,Tulu I B,et al.Modelling rock and drill cutter behavior.The 42nd US Rock Mechanics Symposium(USRMS),A-merican Rock Mechanics Association,San Francisco,2008

[3] Saksala T,Gomon D,Hokka M,et al.Numerical and experimental study of percussive drilling with a triple-button bit on Kuru granite.International Journal of Impact Engineering,2014;72:56-66

[4]董爱民,蒋国盛.土体颗粒破裂过程离散元模拟的新方法.科学技术与工程,2014;14(25):277-281Dong Aimin,Jiang Guosheng.New method for DEM simulation of particle crushing evolution in soil.Science Technology and Engineering,2014;14(25):277-281

[5] Ju P,Wang Z Q,Zhai Y H,et al.Numerical simulation study on the optimization design of the crown shape of PDC drill bit.Journal of Petroleum and Exploration Technology,2014;(4):343-350

8.煤矿井下工作面关系 篇八

关键词：井下机电；煤矿运输；现场检查；安全管理

中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0107-01

1 确保煤矿供电系统的安全

员工在煤矿现场进行供电工作时必须谨遵《煤矿安全规程》的要求，每个供电系统必须安装防止电流短路、电压超标等安全装置，确保现场供电的安全；每天必须对电路的低压检漏进行一次跳闸实验，每年对供电系统继电保护进行一次整定、调校、核算和一次预防性试验；严禁在直接向井下供电的高压馈线上装设自动重合闸。企业除了需要严格执行停送电的工作票制度，还需要配备可靠的绝缘设施。一般储能元件的电气设备应严格控制充放电的频率，当设备达到维修或者更换年限后，应立即更换或者检修。

2 明确煤矿井下机电、运输的安全管理责任

煤矿企业应该设立专门机构来管理机电、运输的安全工作，整个系统的安全工作需要合理地进行分割，每个过程的工作需要任命专门的负责人进行负责，每个岗位要配备足够的相关技术人员来应对各种突发事故。必须建立完整的报废淘汰、保养维护、检修、定期检测检验、巡回检查、安装交接验收、入井验收、物资采购供应管理和机电、运输装备制度，并且明确各个岗位的职责所在。对《煤矿安全规程》要严格执行。

3 加强运输设施的安全管理

运输系统在整个煤矿企业的运行过程中占据着十分重要的地位，完善和提升其系统的安全装置可谓至关重要。在大型传动设备的边缘处必须配备护栏或者缓冲带，煤矿企业的升降机必须严格按照标准，严禁超重装载，并且需要安装相关的保险装置。各种保险装置必须定期进行检查和压力测试保证功能完整，运行可靠。升降机的连接装置应配备保险绳，整个装置的电控系统的运行和电路操作必须精确，升降机的制动能力必须满足相关安全要求。并且定期更换，否则保险绳老化失效。采用钢丝绳牵引运输机运行时，人员和物料的运送不能同时进行，严格执行“运人不运物、运物不运人”的规定。煤矿现场的机动车和其他运输车辆的照明功能必须正常，定期进行检查。

4 加强电气设施的安全管理

电气设备必须使用带有产品安全标志的设备，应严禁使用违规的机电设备、电缆、运输设备等产品。产品的安全性能应得到充分的保证，定期检查和维修是必须的。工作中，员工使用的防爆电气、斜井人车、提升容器、钢丝绳、用于提升人员的绞车等设备没有矿用产品安全标志的，需要按照要求更换或者立即停止使用。只有合格的设备才能在相关人员签发证件后进行使用，严禁没有使用资格的设备入井。

5 加强职工的安全知识和意识

新员工刚上岗应在师傅的带领下进行相关作业，直到熟悉工作流程才可以自己上岗作业。加强机电、运输岗位工作人员的安全培训工作，对于采掘机组的相关技术人员都需要经过严格的培训和相关考试才能持证上岗作业。在有危险隐患的作业中，企业需要放置单独的警示牌进行提醒。企业应对员工定期进行安全知识的检查。

6 加强机电、运输设备安检的管理

煤矿现场的机电、运输工作必须按照《煤矿安全规程》的规定对钢丝绳和电缆、防雷接地装置、供电系统保护、压风设备、主排水、主通风、主提升等进行定期的检验。相关的检验检查工作都必須严格按照国家有关规定进行，检验工作必须由具备资质的安全生产检验检查机构承担，相关部门要做好质量检测检验的工作，做好相关监管工作。

参考文献

[1] 谭得健，徐希康.我国煤矿机电一体化技术的发展与思考[J].煤矿机电，2003，（5） .