風(fēng)力排渣條件下防噴除塵裝置的研究與應(yīng)用

李少博

摘 要：在施工抽排鉆孔過程中，若使用風(fēng)力排渣有時會出現(xiàn)鉆孔噴孔現(xiàn)象，煤塵過大，因此需要使用防噴除塵裝置以有效解決風(fēng)力排渣條件下噴孔造成的瓦斯超限及粉塵超限問題，同時提高打鉆效率。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力排渣；防噴除塵

突出煤層在施工抽排鉆孔時，若使用水力排渣，容易造成后路煤層段塌孔，煤渣堵塞后路，從而導(dǎo)致鉆桿抱死，出現(xiàn)丟桿；而采用風(fēng)力排渣有時會出現(xiàn)鉆孔噴孔現(xiàn)象，煤、巖顆粒從鉆孔內(nèi)高速噴出，傷害施工人員，大量瓦斯涌出造成瓦斯超限以及粉塵超限，危害礦井生產(chǎn)安全，因此在鉆孔施工過程中必須采取相應(yīng)的防噴除塵裝置，以確保鉆孔安全、高效的按照設(shè)計(jì)要求施工到位。而從市場采購的防噴除塵裝置除塵效果存在各種不足，因此陶二礦需結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行該裝置的研究與應(yīng)用。適用于陶二煤礦首采區(qū)各個采掘工作面風(fēng)力排渣時順層抽排鉆孔的施工；適用于其他突出煤層采用風(fēng)力排渣施工順層鉆孔。

1 科技術(shù)原理

突出煤層在施工抽排鉆孔時，施工過程中打鉆噴孔是發(fā)生的動力現(xiàn)象，主要是由瓦斯壓力高，局部地應(yīng)力集中和局部軟煤存在三個因素綜合作用的結(jié)果。局部軟煤層的瓦斯含量比較大、瓦斯釋放快，強(qiáng)度低等特點(diǎn)時，當(dāng)打鉆施工進(jìn)入煤層時，對局部軟煤產(chǎn)生一種巨大的沖擊力和碎破力，這種沖力導(dǎo)致局部煤體不完整。局部煤體破裂后產(chǎn)生快速的解吸，使周圍快速進(jìn)入施工鉆孔的瓦斯急速增加。施工過程的鉆孔前方會有瓦斯大量涌出，使巷道局部出現(xiàn)較大的梯度瓦斯，從而造成了瓦斯的激流。由于施工的鉆孔孔徑很小，瓦斯和施工過程中的煤粉很難排出孔外，進(jìn)一步增加了施工鉆場及鉆孔內(nèi)外的梯度瓦斯的壓力，從而會導(dǎo)致噴孔。

當(dāng)施工過程中鉆孔噴孔時如不及時采取有效的措施，則施工的鉆孔噴出的瓦斯及煤粉會迅速的進(jìn)入施工鉆場，危及施工鉆場周圍作業(yè)人員的安全，甚至可能造成瓦斯事故。在施工過程中安設(shè)新的防噴除塵裝置后，施工過程中噴出的瓦斯及煤粉經(jīng)過由固孔管、防噴裝置、排渣管等裝置形成的完全密閉的通道，最后進(jìn)入氣水分離器，噴出的瓦斯及煤粉在氣水分離器內(nèi)經(jīng)過不斷的緩沖和分離作用，氣體由分離器的頂部被管路抽放排空，而煤渣經(jīng)水?dāng)嚢?，由于自重在分離器內(nèi)自由下沉，通過分離器底部的排渣管路排出，安全有效的實(shí)現(xiàn)氣水自動分離，在施工過程中最終達(dá)到防噴除塵作用。

2 成果的創(chuàng)新點(diǎn)及解決方法

（1）結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；原引進(jìn)的防噴除塵裝置造價昂貴，且配件等損壞后需重新進(jìn)購；而新裝置均采用回收的廢舊管路、鋼管焊接，通過各類管路連接而成。新防噴除塵裝置主要由固孔管、防噴裝置、抽采管路、氣水分離器、排渣管等組成。

（2）提高綜合降塵率。原引進(jìn)的各類防噴除塵裝置由于壓風(fēng)管路壓力達(dá)不到要求，除塵效果不夠理想，而新裝置在現(xiàn)場使用的過程有效控制煤塵飛揚(yáng)，凈化打鉆施工的作業(yè)場所，大大降低了粉塵率。

（3）杜絕因打鉆噴孔引起的瓦斯超限，提高工作效率。原裝置因不能有效實(shí)現(xiàn)氣水分離，而無法接入抽放系統(tǒng)，若施工過程中出現(xiàn)噴孔容易造成瓦斯超限停工；而新裝置在打鉆的施工過程中解決這一問題，能減少打鉆期間煤（巖）層噴出的瓦斯，有效解決巷道施工過程中瓦斯超限，增大了工作人員的安全系數(shù)；同時節(jié)省了噴孔超限停工的影響時間，間接提高了打鉆效率。

（4）邊打邊抽，有效實(shí)現(xiàn)氣水分離。原引進(jìn)的防噴除塵裝置因體積原因無法有效實(shí)現(xiàn)氣水分離，而新裝置通過氣水分離器防止煤（巖）粉在打鉆施工過程中進(jìn)入到抽采的主要管路中，使煤氣分離，能夠更好的完美的凈化，更好的施工抽采，確保抽采過程的穩(wěn)定可靠，降低事故的發(fā)生率。

（5）抽氣量可依據(jù)需求有效調(diào)節(jié)。原引進(jìn)的防噴除塵裝置只有一個風(fēng)管閥門，若噴孔強(qiáng)度過大，無法有效解決防噴除塵問題；而新裝置可通過增加抽放管路來加大抽氣量，從而解決噴孔強(qiáng)度大時造成的瓦斯超限以及煤塵過大的問題。

3 成果投入使用檢驗(yàn)效果，成果使用的可靠性適應(yīng)性

2014年3月～ 9月期間，在2214下巷以及首采輔助回風(fēng)平巷施工順層鉆孔過程中應(yīng)用風(fēng)力排渣結(jié)合防噴除塵裝置，對鉆孔施工過程中的煤塵起到了有效的控制作用，保證了施工現(xiàn)場的空氣質(zhì)量，有益職工的身心健康；同時能最大限度的杜絕巷道后路瓦斯超限現(xiàn)象，有效解決瓦斯超限問題，增大了工作人員的安全系數(shù)；同時節(jié)省了噴孔超限停工的影響時間，間接提高了打鉆效率。

4 主要效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

該裝置均為回收的廢舊材料焊制，成本低廉，所需人工費(fèi)用及材料成本共計(jì)100*2人工+300（材料費(fèi)用）=500元；而市場上進(jìn)購一臺該類產(chǎn)品需20000元左右，每臺鉆機(jī)可節(jié)省成本20000-500=15000元，按照3臺鉆機(jī)同時開鉆計(jì)算，每年可節(jié)省設(shè)備成本15000*3=45000元；未將易損耗配件計(jì)算在內(nèi)。

采用風(fēng)力排渣結(jié)合該裝置可杜絕抱鉆、噴孔超限停工的影響時間，間接提高單機(jī)鉆進(jìn)量。每臺鉆機(jī)每天預(yù)計(jì)至少可提高80m進(jìn)尺，按照每年施工260天計(jì)算，煤孔單價為170元/m，一臺鉆機(jī)每年至少可節(jié)約成本80*260*170/10000=353.6萬元。

4.2 社會效益

鉆孔施工過程中產(chǎn)生的煤塵對施工人員的身體造成了危害，長期在這種環(huán)境下工作，對身體損壞巨大。本文所介紹的裝置對鉆孔施工過程中的煤塵起到了有效的控制作用，有益于工作人員的身心健康。

同時這種防塵裝置，能最大限度的減少打鉆期間噴出的瓦斯對現(xiàn)場施工安全的威脅，杜絕巷道后路瓦斯超限現(xiàn)象；有效解決了瓦斯超限問題，保障了生產(chǎn)安全。

采用風(fēng)力排渣結(jié)合該裝置可杜絕后路塌孔、抱鉆、噴孔超限停工的影響時間，可提高單機(jī)鉆進(jìn)量，提高抽采效果，從而提前完成鉆孔施工，縮短抽采達(dá)標(biāo)所用時間，緩解礦井采掘銜接緊張的局面。

5 結(jié)論

近幾年隨著煤炭行業(yè)的高速發(fā)展，開采深度加深，地應(yīng)力與瓦斯壓力不斷增大，煤與瓦斯突出礦井不斷增多，而采取順層鉆孔作為區(qū)域防突措施時，打鉆過程中的噴孔及煤塵則成為亟待解決的問題。而該裝置的研究與應(yīng)用可有效解決這些問題，在施工順層抽排鉆孔的礦井有著很好的應(yīng)用前景。

在施工順層鉆孔期間，該裝置的優(yōu)點(diǎn)很多，但也有些缺點(diǎn)不容忽視。

（1）氣水分離器體積較大，占用空間較多。

（2）該裝置需敷設(shè)一趟低負(fù)壓管路用于抽出氣水分離器內(nèi)的瓦斯混合氣體，若未敷設(shè)專用低負(fù)壓管路，則會降低抽放管負(fù)壓，對鉆孔抽放造成一定影響。