淺談抽放鉆孔施工期間鉆孔噴孔治理技術

解志勝

(晉煤集團 胡底煤業(yè)，山西 沁水 048203)

胡底煤業(yè)屬于高瓦斯突出礦井，目前治理瓦斯最有效的途徑就是抽放瓦斯，要想取得良好的抽放效果，首先需要有先進的打鉆工藝，在打鉆施工過程中經(jīng)常遇到鉆孔噴孔現(xiàn)象，大量瓦斯和煤粉顆粒高速噴出，傷害鉆孔施工人員，大量瓦斯涌入巷道，導致瓦斯傳感器報警，危害礦井安全生產(chǎn)，無法繼續(xù)施工鉆孔。2016年胡底煤業(yè)因打鉆噴孔導致瓦斯傳感器報警次數(shù)達6次。

1 鉆孔瓦斯噴孔及瓦斯超限的原因分析

1.1 施鉆孔瓦斯噴孔

1) 施工軟煤時，經(jīng)常因交接班、無故停水、停電導致停鉆。停鉆后，孔內(nèi)的瓦斯積聚，當再次開啟鉆機向孔內(nèi)送水時，積聚在孔內(nèi)的瓦斯會瞬間被高壓水帶出，發(fā)生瓦斯與煤粉噴孔現(xiàn)象。

2) 普鉆施工鉆孔時，經(jīng)常因無計劃揭露報廢或停抽的千米鉆孔，導致千米鉆孔內(nèi)的瓦斯瞬間通過普鉆鉆孔通道涌入巷道，造成噴孔現(xiàn)象。

3) 施工鉆孔時，因未及時掌握前方地質(zhì)構造情況，導致鉆孔在施工該區(qū)域時，富積區(qū)域的瓦斯瞬間涌入巷道，造成瓦斯噴孔。

4) 鉆孔鉆進速度過快，煤體加速粉碎，煤體內(nèi)的吸附瓦斯瞬間變?yōu)橛坞x瓦斯，由于排渣不暢，孔內(nèi)的瓦斯不能及時被帶出孔外，當孔內(nèi)的瓦斯積聚到一定壓力后瞬間釋放，造成瓦斯噴孔。

5) 穿層鉆孔揭露原始煤體瓦斯，當鉆頭不斷向煤層靠近時，鉆孔孔壁應力重新分配，煤體內(nèi)的瓦斯受應力影響，向鉆孔揭露煤體處積聚，導致鉆孔在揭露煤層瞬間瓦斯噴出。

1.2 鉆孔噴孔瓦斯超限報警

1) 鉆孔封孔時，孔口負壓裝置斷開，孔內(nèi)瓦斯噴出，造成瓦斯超限報警。

2) 施鉆過程中，瓦斯噴出時，孔口防噴孔裝置不起作用，導致瓦斯超限報警。

3) 鉆孔內(nèi)瓦斯噴出量大于孔口負壓抽出量導致瓦斯超限報警。

2 改造前孔口防噴孔裝置的缺陷分析

改造前孔口防噴裝置在施鉆期間出現(xiàn)鉆孔噴孔瓦斯超限現(xiàn)象，主要是由于防噴裝置存在不足導致的：1) 下排渣口沒有負壓裝置。2) 鉆桿穿過孔口四通處的4英寸口封閉不嚴。3) 孔口四通上抽口1趟4英寸軟管滿足不了大量瓦斯噴出時的負壓要求。4) 1 m長氣囊過小起不到瞬間瓦斯噴出緩沖的作用。

氣囊采用800 mm風筒制作，長度不少于1 m；孔壁與孔口套管之間采用聚氨酯封堵，保證不漏水、不漏氣；孔口四通與鉆桿之間安裝皮墊，皮墊采用法蘭與螺絲固定；孔口氣囊單獨連接一趟負壓裝置；孔口排渣口連接水箱。改造前防噴孔裝置圖見圖1.

圖1 改造前防噴孔裝置圖

3 防噴孔裝置技術改造

1) 在下排渣口安裝汽水分離器裝置。

2) 加裝兩趟上抽孔口負壓裝置。

3) 對孔口皮墊及法蘭盤采用量身定制，并且每施工一個鉆孔進行一次法蘭盤更換，確?？卓诘拿芊庑浴?/p>

4) 將孔口氣囊由1 m改為3 m，縮短瓦斯噴出的緩沖時間。

5) 下排渣口增加負壓裝置。

氣囊采用800 mm風筒制作，長度不少于3 m；孔壁與孔口套管之間采用聚氨酯封堵，保證不漏水、不漏氣；孔口四通與鉆桿之間安裝皮墊，皮墊采用法蘭與螺絲固定；孔口氣囊單獨連接一趟負壓裝置，外在孔口多加一個四通，單獨連接負壓裝置；孔口排渣口水箱必須連接一趟負壓裝置。改造后防噴孔裝置圖見圖2.

圖2 改造后防噴孔裝置圖

6) 在打鉆過程，續(xù)接鉆桿時，經(jīng)常因水便卸掉后，瓦斯從鉆桿尾部噴出巷道，為杜絕鉆桿尾部瓦斯噴出，在鉆桿尾部安裝了汽水換向閥門。鉆桿尾抽裝置圖見圖3，當鉆桿尾部瓦斯噴孔較大時，將水管閥門關閉，開啟2英寸負壓閥門連抽鉆孔內(nèi)的瓦斯。

圖3 鉆桿尾抽裝置圖

4 現(xiàn)場施鉆管理

1) 建立鉆孔視頻記錄臺賬，確保每個鉆孔從開孔到鉆孔結束不停鉆，并且對軟煤區(qū)域進行多掏煤，不允許軟煤未掏完就繼續(xù)鉆進。

2) 從鉆孔源頭抓起，在施工鉆孔時，提前確定鉆孔施工前方的地質(zhì)情況、煤層氣氣井及千米鉆孔情況，確保在施工時，遇到瓦斯異常及時采取措施。

3) 在鉆孔退鉆封孔時，確保封孔的每個環(huán)節(jié)負壓裝置不斷開，杜絕瓦斯超限。

5 瓦斯治理效果

通過加強管理，改進技術設備，瓦斯噴孔次數(shù)明顯減少，半年內(nèi)未發(fā)生瓦斯傳感器報警。改造前后瓦斯噴孔及瓦斯超限情況見表1，表2.

表1 改造前半年內(nèi)瓦斯噴孔及瓦斯超限情況表

表2 改造后半年內(nèi)瓦斯噴孔及瓦斯超限情況表

6 結 語

抽放鉆孔孔口裝置的改造，有效地減少了瓦斯噴孔次數(shù)，杜絕了因鉆孔瓦斯噴孔導致的瓦斯傳感器報警，確保了抽放鉆孔的安全施工，提高了打鉆的效率，同時實現(xiàn)提前抽放，解放了原始煤體瓦斯，確保了工作面的正?；夭?。