龐博+申振華
摘 要:我國的瓦斯抽采技術(shù)雖然起步比較晚,研究人員不斷加大對于瓦斯抽采技術(shù)的研究力度,這項工作也有了很多新的研究成果,松軟煤層篩管的護孔研究是一個比較新的研究方向,對于這項瓦斯抽采技術(shù)的研究才起步不久,在實際的操作中有許多問題,本文根據(jù)實際的瓦斯抽采技術(shù)展開具體分析。
關(guān)鍵詞:松軟煤層;抽采技術(shù);技術(shù)分析
在對質(zhì)地比較松軟的煤層進行瓦斯抽采技術(shù)時,需要克服許多困難,如進行抽采的有效距離不長,鉆孔工作難度大、抽采的效果不好,為了減少這些抽采工作中的阻礙,本文將篩管護孔工藝加入到瓦斯抽采的工作中,達到負壓相對比較高的高效瓦斯抽采工作成果,文本將具體的操作程序以及注意事項一一闡述,希望可以給我國從事瓦斯抽采的工作者一些參考。
1 軟煤層的瓦斯抽采工作的現(xiàn)狀
松軟煤層是一種特殊的煤層,與一般的煤層有很大的不同,其整體結(jié)構(gòu)的強度比較低,在進行瓦斯抽采后,抽采的效果并不好,抽采的效率比較低,尤其是在鉆孔環(huán)節(jié),頻繁地出現(xiàn)頂鉆、抱鉆、卡鉆等現(xiàn)象,加大了瓦斯抽采的難度,最終使得鉆好的孔達不到預(yù)定的要求,使得可供抽采的瓦斯總量也變小,主要是由于抽采的深度達不到要求,還有一方面的不利因素是,松軟煤層在承受鉆孔作業(yè)時,會由于鉆孔機械的震動效果發(fā)生改變,主要是煤層結(jié)構(gòu)的變化,有一部分強度比較低的煤層就會變形甚至斷裂,承受的力度比較大的煤層還會使已經(jīng)鉆好的孔洞次閉合,延長抽采的時間。
2 篩管護孔的工藝研究
在松軟煤層中鉆進,容易發(fā)生噴孔、塌孔、卡鉆等孔內(nèi)事故,導(dǎo)致鉆孔成孔深度淺、成孔率低、瓦斯抽采效果差。針對此問題,采用空氣鉆進與螺旋鉆進相結(jié)合的方法鉆進成孔。選用113mm三翼內(nèi)凹PDC合片全面鉆頭開孔,鉆進3m,換110mm四翼一字鉸接內(nèi)芯可開閉PDC鉆頭接73mm寬葉片大通孔螺旋鉆桿鉆進。
2.1 鉆壓
在松軟煤層中采用空氣螺旋鉆進時,對鉆機的鉆壓要求并不高,鉆機的轉(zhuǎn)矩要大,真正用在鉆頭上破碎煤層的鉆壓一般不會超過500kN。如果遇到夾矸、頂?shù)装鍘r石,所需鉆壓也不會超過1500kN。松軟突出煤層容易發(fā)生塌孔、埋鉆等孔內(nèi)事故,一般情況下,鉆機的起拔力不小于5000kN,最好在10000kN以上。
2.2 轉(zhuǎn)速
在松軟突出煤層鉆進時,轉(zhuǎn)速對鉆孔軌跡的影響很大。鉆壓一定的條件下,轉(zhuǎn)速越高,鉆速越高,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的煤屑越多,如果沒有及時調(diào)整供風(fēng)參數(shù),大量煤屑堆積在孔內(nèi),將會造成堵孔事故;轉(zhuǎn)速越低,鉆速越低,單位時間產(chǎn)生的煤屑較少在沖洗介質(zhì)作用下,煤屑易排出孔外,孔內(nèi)干凈。
2.3 通風(fēng)參數(shù)
①風(fēng)量:在鉆進過程中,供風(fēng)量的大小直接關(guān)系到鉆孔排粉的性能。風(fēng)量小,鉆孔排粉效果差,造成堵孔、抱鉆事故等安全隱患。風(fēng)量大,攜帶煤屑能力強,鉆孔沖洗得干凈,有利于鉆進。②風(fēng)壓:空氣鉆進排粉需要一定的風(fēng)速,鉆進中的壓力損失主要包括加速壓損、摩擦壓損、鉆屑懸浮提升壓損和局部壓力損失。通過以上分析,在實際施工中,供風(fēng)量和供風(fēng)壓力的選擇應(yīng)有一定的富余量,選取風(fēng)壓0.8~1.0MPa,風(fēng)量10~13m3/min。
2.4 篩管護孔輸送。順煤層鉆孔鉆進至設(shè)計深度,不給進時回轉(zhuǎn)2~3min,以充分排出孔內(nèi)煤渣,將孔內(nèi)鉆具提離孔底2m左右停鉆,即可下入篩管護孔。采用人工輸送方法下入篩管護孔。篩管護孔連接方式有絲扣式和插接式2種。下入篩管護孔后,逐根提出孔內(nèi)鉆桿,卸掉孔口外多余的篩管,然后進行封孔。
3保證松軟煤層抽采達到預(yù)定效果的措施
3.1封孔技術(shù)
針對松軟煤層的特點,有一系列專門的抽采方案,一般是將打孔的部位的兩端堵好,保證內(nèi)部環(huán)境封閉后,再從中間往里注入水泥漿等液體混合性材料,在受到來自外部煤體的作用壓力后,煤體已經(jīng)破碎的地方就可以被水泥漿修復(fù)好,保證整個煤體的完整性,一般松軟煤層這種煤體的表面都是不平整的,這種優(yōu)勢可以幫助水泥漿有效擴散,擴散的水泥漿地道鉆孔周邊的裂縫之中,封堵了這些裂縫,等到過了一段時期之后,水泥漿液從液體變成了固體,很大程度上支撐起了鉆孔,鉆孔受到了保護作用,就不會因為煤層的強度低而收縮了,能夠保證鉆孔成果的穩(wěn)定性,對于抽采的后期工作有很大的幫助。
3.2 最佳的通道預(yù)留方式
煤層鉆孔施工完畢后。在下鉆的地方其周圍的煤層都會受到作業(yè)過程中所產(chǎn)生的振動的影響,更為嚴重的是松軟煤層結(jié)構(gòu)原本的強度就要明顯的低于正常的煤層,因此鉆孔的垮塌極易發(fā)生。瓦斯抽采空間人工預(yù)留通道技術(shù)針對煤層鉆孔成孔后塌孔阻塞瓦斯流動空間現(xiàn)象,在此情況下,我國的相關(guān)從業(yè)人員提出利用高強度PE膠管形成人工預(yù)留瓦斯流動通道,這對于整個行業(yè)而言是創(chuàng)新性的,使瓦斯在高強膠管內(nèi)流動,有效的保證了在鉆孔不通時瓦斯依舊可以正常的流動,經(jīng)此方法便可以實現(xiàn)松軟煤層瓦斯的連續(xù)抽采作業(yè)。
3.3 通風(fēng)系統(tǒng)
不僅僅是松軟煤層作業(yè)時需要注意通風(fēng)問題,即使是一般的礦井作業(yè),通風(fēng)都是一個不可避免的問題,通風(fēng)能夠在一定程度上確保礦井內(nèi)的安全防護工作。在進行松軟煤層的通風(fēng)工作時,首先要注意通風(fēng)設(shè)計工作,采取最為合理的通風(fēng)位置設(shè)計,保證松軟煤層的風(fēng)量供給,具體的風(fēng)量可以參考相關(guān)參數(shù)標準,提高通風(fēng)率,在進行管理通風(fēng)系統(tǒng)時,可以將現(xiàn)代化的計算機技術(shù)應(yīng)用到松軟煤層的抽采之中,提高通風(fēng)系統(tǒng)的自動化程度;設(shè)計好通風(fēng)系統(tǒng)后,在投入使用后的一段時間后,還要對其可行性進行評估,確保其報警系統(tǒng)與應(yīng)急系統(tǒng)都能保持在最佳狀態(tài)。
3.4 監(jiān)控技術(shù)
在進行松軟高突圖層的瓦斯抽取的作業(yè)過程中,由于特殊的結(jié)構(gòu)狀況致使抽采的難度加大,這就需要先進技術(shù)在其中的有效運用,實時監(jiān)控技術(shù)是一種以網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺的新型技術(shù),可以對施工的過程有效的視頻監(jiān)督,實時監(jiān)控系統(tǒng)的使用在一定程度上強化了實時監(jiān)督檢查與日常的施工的規(guī)范化管理。
3.5 建設(shè)完善的瓦斯抽采團隊
一項工藝想要達到更好的效果必須要堅強對于工人的管理,要落實抽采責(zé)任制,使每一個抽采工人都能明白自身的責(zé)任,加強對抽采安全的重視程度,在傳統(tǒng)的抽采技術(shù)上不斷進步,將學(xué)習(xí)到的新型抽采技術(shù)與松軟煤層的具體狀況相互結(jié)合,加強抽采工作的創(chuàng)新程度,使抽采的瓦斯質(zhì)量更好、濃度更高,只有不斷進行對煤礦的參觀、交流與學(xué)習(xí)才能實現(xiàn)技術(shù)進步。
結(jié)束語
采用了篩管護孔工藝的松軟煤層的瓦斯抽采工作與以前相比,抽采效果有了很大的提升,突顯出更好的實用性,并且能夠克服松軟煤層的各種弱點,因此可以在整個瓦斯抽采活動的每一個環(huán)節(jié)都將篩管護孔技術(shù)應(yīng)用其中,能夠提高抽采的瓦斯的濃度,還可以達到比較好的均勻度,相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對這項瓦斯抽采工藝開展更高程度的研究,使其更好地為煤礦生產(chǎn)服務(wù)。
參考文獻
[1]殷新勝,凡東,姚克,王毅,冀前輝.松軟突出煤層中風(fēng)壓空氣鉆進工藝及配套裝備[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2009(09).
[2]胡杰,隆清明,李建功,呂貴春.順煤層鉆孔瓦斯抽采時空演化規(guī)律研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2017(02).
[3]胡德會.有關(guān)煤礦瓦斯抽采技術(shù)的探究[J].科技致富向?qū)В?015(11).endprint