空压机在煤矿钻探中的应用及其能效提升策略

空压机在煤矿钻探中的应用及其能效提升策略

  李宝存1，2，3

    1 中煤科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122

2 煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122

3 沈阳煤炭科学研究所有限公司，辽宁 沈阳 110011

摘要：本文详细探讨了空压机在煤矿钻探中的应用及其重要性，特别是在提供动力、工具驱动、安全保障等方面的关键作用。同时，文章还深入分析了提升空压机能效的策略，包括设备选型、定期维护、优化操作与控制等方面。此外，本文也讨论了冲洗液在煤矿钻探过程中的作用及其与空压机的关系，强调了合理使用冲洗液对于提高钻探效率和空压机能效的重要性。

关键词：空压机；煤矿钻探；能效提升；冲洗液

一、引言

钻探施工是煤矿瓦斯抽采治理的重要环节，而空压机作为钻探过程中的关键设备，其性能和应用效果直接影响到钻探的效率和安全。随着能源需求的增长和环保意识的提高，如何提升空压机的能效，减少能源消耗和环境污染，已成为煤矿钻探领域亟待解决的问题。本文旨在探讨空压机在煤矿钻探中的具体应用，以及提升其能效的策略[1]。

二、空压机在煤矿钻探中的应用

（一）提供动力

在煤矿钻探作业中，空压机发挥着至关重要的作用，其首要功能便是为钻机提供稳定而强劲的动力。通过压缩空气，空压机能够产生足够的能量，推动钻头进行高速旋转。这种旋转力量是实现岩石破碎和煤层钻进的关键因素。空压机的稳定运行不仅保证了钻探作业的连续性和效率，更是确保钻探深度和钻孔质量的重要基础。因此，在煤矿钻探过程中，空压机被视为不可或缺的动力源，其性能和稳定性直接影响到钻探作业的整体效果[2]。

（二）工具驱动

除了为钻机提供核心动力外，空压机在煤矿钻探中还扮演着驱动其他气动工具的重要角色。气动扳手、气动锯等工具，在钻探作业中起到了举足轻重的作用。这些工具能够在短时间内完成紧固件的安装与拆卸、材料的切割与修整等工作，大大提高了工作效率。空压机的强大驱动力使得这些气动工具能够充分发挥其效能，从而加速了钻探进度，降低了工人的劳动强度。因此，空压机在煤矿钻探中的应用，不仅局限于提供动力，更延伸至对各种气动工具的全面驱动[3]。

（三）安全保障

在煤矿钻探作业中，安全始终是最首要的问题。空压机在这一领域的应用，同样承载着安全保障的重任。通过压缩空气为井下通风系统提供持续稳定的动力，空压机确保了矿井内的空气流通性。这不仅有助于创造更为舒适的工作环境，更关键的是能够有效防止瓦斯等有害气体的积聚。瓦斯的积聚是煤矿安全事故的重大隐患，而空压机的持续运行，正是预防此类事故的重要措施之一。因此，空压机在煤矿钻探中的应用，不仅关乎钻探效率和工具驱动，更直接关系到作业人员的生命安全和整个矿井的安全运营。空压机的这一安全保障功能，无疑是其在煤矿钻探中不可或缺的重要原因之一[4]。

三、空压机能效提升策略

（一）设备选型

在煤矿钻探作业中，空压机的能效与其选型密切相关。选择适合煤矿钻探需求的空压机类型，是确保钻探作业高效进行和提升能效的基石。在进行设备选型时，必须根据实际工作条件和需求，全面考虑空压机的排气量、排气压力及气体浓度等核心参数。这一过程中，应优先选取那些性能优良、能效高的设备，以确保在满足钻探作业动力需求的同时，实现能源的高效利用。通过科学的设备选型，不仅能够有效提升钻探作业的效率，还能够在源头上减少不必要的能源消耗，从而达到节能减排的目的[5]。

（二）定期维护

定期维护是空压机保持良好工作状态和高效运行的关键环节。维护工作应包括但不限于更换润滑油、清洗散热器、检查并更换气阀和密封件等易损件。通过定期更换润滑油，可以确保空压机内部机械部件的顺畅运转，减少摩擦损耗；清洗散热器则能有效防止因散热不良而导致的设备过热问题；检查和更换气阀、密封件等，则能避免因老化或磨损造成的气体泄漏，从而提高空压机的压缩效率。这些维护措施的实施，不仅能够延长空压机的使用寿命，更能保持其高效运行，减少能耗和故障率，进而提升整体的能效[6]。

（三）优化操作与控制

优化操作和控制策略是降低空压机能耗的另一重要途径。在实际钻探作业中，应根据钻探的实际情况，适时调整空压机的运行参数。例如，在钻探作业强度较低时，可以适当降低空压机的输出压力，避免能耗的浪费；而在钻探作业强度增大时，则应相应提高输出压力，以确保钻探作业的稳定进行。同时，通过避免空压机长时间空载或过载运行，可以进一步减少不必要的能源消耗。此外，合理的操作和控制还包括对空压机启动和停止的平稳过渡，以减少瞬时电流的冲击和机械应力的产生。通过这些优化操作和控制策略的实施，可以在保障钻探作业效率的同时，有效降低空压机的能耗，提升其整体能效[7]。

四、冲洗液在煤矿钻探中的作用

冲洗液在煤矿钻探过程中起着至关重要的作用。它不仅能够冷却钻头，延长其使用寿命，还能将钻探过程中产生的岩屑和煤粉及时冲离孔底，保持孔内的清洁（见表1）。同时，冲洗液还能起到润滑作用，减少钻头和孔壁的摩擦，提高钻探效率。合理选择和使用冲洗液，对于提升钻探效率和保护空压机都具有重要意义。

表1 冲洗液参数

五、结论

空压机在煤矿钻探中的应用广泛且重要，其能效的提升对于提高钻探效率、降低能源消耗和减少环境污染具有重要意义。通过设备选型、定期维护、优化操作与控制以及合理使用冲洗液等策略，可以有效提升空压机的能效，为煤矿钻探作业的顺利进行提供有力保障。

参考文献

[1]徐长友,刘永杰,赵立春.露天煤矿端帮单车道运输设计研究[J].露天采矿技术,2024,39(01):92-95.

[2]张灵童,王建法.跨断层条件下工作面带式输送机的工作线形态优化[J].露天采矿技术,2024,39(01):96-99.

[3]程丽.贺斯格乌拉南露天煤矿全生命周期生态修复治理规划[J].露天采矿技术,2024,39(01):100-104.

[4]白岳松,胡耀青,李杰.施工参数对含层理页岩水力裂缝扩展行为影响规律研究[J/OL].煤矿安全:1-8[2024-05-15].

[5]阮国府.节理裂隙发育边坡轮廓成型控制爆破技术[J].露天采矿技术,2024,39(01):74-78.

[6]陈立涛.浅谈煤矿采空区钻探施工中的常见问题及预防措施[J].吉林地质,2023,42(04):88-91.

[7]郭鹏.“物探+钻探”方法在青磁窑煤矿采空区积水勘察中的应用[J].化学工程与装备,2020,(01):207-209.

作者简介：李宝存（1981-），男，黑龙江省哈尔滨市人，本科，工程师，研究方向：现长期从事煤矿瓦斯灾害防治和煤矿机电设备开发等工作。