淺析施工順層鉆孔瓦斯超限原因及防范安全技術措施

趙紫龍++宋振宇

[摘要]通過對順層鉆孔打鉆施工過程中瓦斯超限原因進行分析，積極采取有效的防范措施，消除瓦斯超限現象，確保礦井安全生產。

[關鍵詞]瓦斯超限；順層鉆孔；防范；安全技術措施

[DOI]1013939/jcnkizgsc201718201

2013年10月2日國務院辦公廳發布《關于進一步加強煤礦安全生產工作的意見》（國辦發〔2013〕99號），其中第三條明確提出“深化煤礦瓦斯綜合治理”。瓦斯事故仍是煤礦“第一殺手”，瓦斯不治，礦無寧日。想要治理好瓦斯，就必須對施工過程中瓦斯超限的原因進行分析并采取防范瓦斯超限的安全技術措施。

1淺析地點及概況

為降低22204綜采工作面首個500m回采區域回采期間的瓦斯涌出量，在22204回風順槽施工順層抽放鉆孔。本次施工鉆孔S-3-1至S-4-34，共計67個孔，鉆孔工程量4690m。為加強22204回風順槽鉆場瓦斯管理，防止鉆場打鉆期間瓦斯超限，根據《河南永錦能源有限公司防治瓦斯超限管理辦法》有關規定，針對22204回風順槽鉆場，分析施工順層鉆孔瓦斯超限的原因，采取防范瓦斯超限安全技術措施。22204回風順槽沿二1煤層頂板掘進，煤層走向NE40°～50°，傾向130°～140°，煤層傾角15°～25°，平均20°，煤層厚度為02m～86m，平均厚度為44m。采用36U型鋼可縮性支架支護，斷面形狀為斜腿半圓拱形，斷面規格：凈寬43m，凈高32m，棚距08m，S凈=124m2，S掘=136m2，頂、幫部均采用鋼筋網、塑編網封閉。

2鉆孔布置

本次設計鉆孔S-3-1至S-4-34，共計67個孔，鉆孔工程量4690m，鉆孔布置在22204回風順槽下幫，單排孔，孔間距3m，距頂板22m。

3施工要求及技術參數

（1）鉆具配備：22204回風順槽鉆場配備煤礦用全液壓坑道鉆機ZDY-4000S，Ф94mm、Ф133mm金剛石復合片鉆頭，Ф73mm三棱鉆桿。

（2）鉆孔實際開孔位置與設計水平間距、高度誤差不超過03m，與巷道中心線夾角偏差不得超過1°，傾角偏差不得超過1°。

（3）參數校正：待確認夾角、傾角、開孔位置等施工參數符合設計要求后方可開鉆，開孔鉆進2m時校正施工參數，之后每鉆進20m校正一次施工參數。

（4）要采取“緩慢升壓，進退結合”的打鉆工藝。選擇較低的初始鉆進壓力，緩慢升壓，直至穩定的鉆進速度，保持鉆機運行的穩定性。

（5）排粉方式：順層鉆孔風力排粉。

（6）如果打鉆期間提前見煤層頂、底板或其他各種原因導致鉆孔沒有打夠設計深度需重新補孔，要按以下標準進行補孔。在原設計孔位置向上或向下平移05m進行補打；如果沒有成功，在原設計孔位置向左或向右平移05m進行補打。需調整傾角時，按以下原則在原傾角基礎上進行調整，具體如下：

①鉆孔施工0～20m見頂板巖角度向下調3°，0～20m見底板巖角度向上調3°；

②鉆孔施工20～40m見頂板巖角度向下調2°，20～40m見底板巖角度向上調2°；

③鉆孔施工40～60m見頂板巖角度向下調1°，40～60m見底板巖角度向上調1°；

④補孔不得超過2個，如果2個補孔都不成功，上報通防科和生產技術科，進一步采取措施探明此地區的地質構造。

（7）封孔方式：方式1：使用“兩堵一注”囊袋式帶壓封孔工藝，封孔材料為囊袋、注漿封孔料、Ф50mm封孔管，使用QBZ152便攜式注漿泵注漿。

方式2：使用“兩堵一注”帶壓封孔工藝，封孔材料為礦用合成樹脂、水泥漿、Ф50mm封孔管、注漿管，使用QBZ152便攜式注漿泵注漿。

（8）聯網抽放：措施鉆孔施工完成后都要進行聯網抽放，鉆孔的連接管不能高于鉆孔孔口，連接管要平順且吊掛整齊，以防連接管積水影響抽放。

4防噴系統

（1）鉆場防噴系統由瓦斯收集器、孔口防塵（噴）罩、水封式防塵（噴）箱、Ф225mm負壓抽放管路、瓦斯收集壺以及鉆尾卸壓裝置組成。

（2）在抽采鉆孔施工期間，孔口必須安裝防塵（噴）罩，鉆尾必須安裝風水聯動裝置和瓦斯收集壺，甲烷傳感器上風側2m范圍內安裝瓦斯收集器。

（3）防塵（噴）罩通過與水封式防塵（噴）箱連接后接入Ф225mm負壓抽放管路，為保證防塵（噴）罩的使用效果，孔口到水封式防塵（噴）箱再到Ф225mm負壓抽放管路的連接距離不得超過5m，并且連接管應采用直徑不小于100mm的鋼絲軟膠管，三聯動裝置的抽放管直徑不應小于50mm。

（4）防塵（噴）罩與孔壁必須封閉嚴密，套管長度不小于05m，防塵（噴）罩與鉆桿之間必須用皮墊封閉。防塵（噴）罩上預留的Ф100mm負壓抽放口必須通過鋼絲軟膠管與防噴支管路連接，并保證管路對接處抱箍的緊固性。

（5）抽放管路內嚴禁出現積水積渣現象，必須定期排查，除水除渣。

5瓦斯超限原因分析

（1）巷道內風量不足時，易造成瓦斯超限。

（2）鉆孔施工期間，“三防”裝置氣密性不完好、防噴罩及負壓除塵裝置未規范使用的情況下，孔內大量瓦斯會隨風排粉涌出至鉆場的情況下，從而造成瓦斯超限。

（3）打鉆誤操作情況下，易造成瓦斯超限。

（4）部分抽放支管路在外力和內壓的作用下出現聯網管路破裂、損壞、鉆場防噴負壓不足10KPa等情況，造成抽放支管內高濃度瓦斯外溢。

（5）傳感器吊掛不規范、受撞擊、脫落或人為誤操作等易引起瓦斯超限。

6防止瓦斯超限的安全技術措施

（1）防止風量不足安全技術措施

①作業期間應確保22204回風順槽巷道通風系統暢通，避免因巷道內風量不足造成瓦斯超限。

②打鉆期間產生的煤粉要及時清理，堆放不得超過巷道斷面的1/3。

③若風壓小、巷道內無風或風量不足時，應立即停止打鉆，并組織施工人員按照避災路線進行撤離。

（2）防噴孔安全技術措施

①鉆場必須規范安裝孔口“三防裝置”、瓦斯收集器和鉆尾風、水、抽三聯動裝置，孔口抽放負壓不得低于10KPa，各管路對接處必須用抱箍或螺栓上緊，經通防科驗收合格后，方可允許打鉆作業。

②風、水、抽三聯動裝置供風、供水閥門的進風、進水側必須安裝風壓表和水壓表，連接時確保壓力表可以正常顯示風壓、水壓值。

③防噴罩上的抽放連接管采用直徑不小于4吋鋼絲軟膠管連接，三聯動裝置及其他連接用鋼絲軟膠管直徑不得小于50mm。

④防噴罩與孔壁必須封閉嚴密，防噴套管長度1m，防噴罩與鉆桿之間必須用皮墊封閉。巖孔施工時，防噴罩的排粉口和負壓抽放口必須同時與抽采管路連接，并保證負壓抽放閥門正常開啟。

⑤瓦斯異常時（CH4≥05%），要立即停止向前鉆進，孔口防噴和鉆尾抽放閥門必須處于開啟狀態，抽放時間不得低于5分鐘，待瓦斯濃度降至04%以下，方可重新開鉆；瓦斯無異常時，若需停鉆，應先將鉆桿提出2m，停鉆期間孔口防噴裝置負壓抽放閥門必須開啟狀態，重新開鉆前應先用便攜式甲烷報警儀測定孔口和鉆尾瓦斯濃度低于04%時，方能開鉆。

⑥拔桿時，防噴罩負壓抽放必須開啟，鉆尾回風側必須用便攜式甲烷報警儀檢測瓦斯濃度，出現瓦斯異常時，應立即停止拔桿作業，接上風便，進行負壓抽放，待瓦斯濃度低于04%后方可繼續作業。

（3）防止誤操作安全技術措施

①打鉆期間，如遇排渣不暢、地質構造異常，鉆手必須做到“低壓慢速、邊進邊退、掏空前進”，嚴禁強拔硬進。

②拔桿驗收、聯網抽放期間必須利用4吋鋼絲軟膠管吊掛于孔口下風側上方作為輔助防噴裝置使用。

③打鉆時，若遇鉆孔內瓦斯急劇噴出，鉆孔施工人員必須立即停止向前鉆進，開關打至零位后，打鉆工要聽從班（組）長指揮，依照瓦斯、火、爆災避災路線進行撤離，并及時向調度室、通防科和通風調度匯報。待瓦斯濃度下降到04%以下，且不再有噴孔現象時，方可重新開鉆。

（4）防止鉆孔及聯網管路漏氣安全技術措施

①鉆孔施工完畢后，及時進行聯抽，以防止孔內瓦斯涌出。

②施工人員聯網完畢后，孔口縫隙必須用黃泥抹實，保證無漏氣現象。

③鉆場人員每天8點班必須協同抽放組人員對該巷道抽放系統進行一次全面檢查，保證抽放管路正常運行。

④檢查人員要對抽放管路及抽放鉆孔封孔情況進行檢查，檢查內容包括封孔、聯網及管路吊掛、接頭處密封狀況，并將抽放管路、鉆孔自動監測裝置完好情況及放水情況做好記錄。

⑤對抽放管路積水積渣情況及時處理，除渣箱、放水器要定期維護。

⑥檢查人員要對抽放管路、鉆孔周圍環境進行檢查，檢查內容包括頂、幫、底板情況，嚴禁管路與導電體、電纜、電器等接觸，管路上嚴禁堆積物料。

⑦檢查人員要對抽放管路附近的作業人員進行監督，發現有撞擊、擠壓、損壞抽放設施的行為，要予以制止，并責令其現場整改，并將現場情況向值班室和通風調度匯報。

⑧抽放隊測流人員在測定管路瓦斯參數的同時，也必須對抽放管路進行檢查，發現漏氣或管路裂、破口等情況立即匯報至抽放隊，由值班隊長安排立即處理。

（5）防止傳感器吊掛不規范、受撞擊、脫落或人為誤操作引起瓦斯超限安全技術措施

①甲烷傳感器嚴格按照規定位置吊掛。

②挪移甲烷傳感器必須向通風調度匯報，經同意后必須在瓦檢員或安檢員監督下，由當班班組長挪移甲烷傳感器，挪移前應利用便攜式甲烷報警儀沿行走路線進行檢測，且必須做到輕拿輕放，杜絕撞擊、拖拽傳感器。

③嚴禁在有煤泥堆積釋放瓦斯較高處吊掛傳感器引起甲烷傳感器報警。

（6）其他

①監測打鉆地點的通風情況，遇有問題必須在開鉆前處理完畢，以確保通風系統穩定可靠。

②開鉆前提前安裝好專用防噴、抽采管路，保證暢通無漏氣現象。

③作業期間，電工要加強電氣設備的檢查，保證設備完好無失爆。

④打鉆期間除塵（防噴）箱必須及時放水，以確保抽放管路無積水。

⑤操作鉆機時，所有施工人員不得站在孔口正前方；安裝鉆桿時不得正對鉆桿，防止瓦斯噴孔傷人。

⑥打鉆期間，嚴禁使用鐵器敲擊鉆機和鉆桿；潤滑油、棉紗、布頭和紙等易燃物品必須集中管理；嚴防明火隱患。

⑦放水工加強巡查抽放管路，及時處理管路漏氣和積水，保證“三防裝置”等能正常使用。

⑧打鉆期間任何人不得關閉抽放主管路和支管路抽放閥門進行除水或除渣作業。

7瓦斯監測監控及檢查專項要求

（1）打鉆施工前，由通防科監控組安裝甲烷、一氧化碳傳感器。打鉆期間，作業人員必須于施工鉆孔的回風側10～20m范圍內懸掛甲烷、一氧化碳傳感器，按照距頂板不大于300mm，距幫不小于200mm吊掛。若發現瓦斯異常，必須立即停止鉆進。

（2）跟班隊長跟班期間必須用便攜式甲烷報警儀與鉆場的甲烷傳感器一班三對照，發現數據相差大于02%時，立即報告通風調度和通防科（監控）進行處理。

（3）鉆機司機必須攜帶便攜式甲烷報警儀、便攜式一氧化碳報警儀，打鉆前將瓦斯報警儀懸掛至鉆孔施工地點的回風側3m范圍內，吊掛位置應高于孔口。

（4）作業人員進入工作區域后，應首先檢查施工地點的瓦斯濃度，必須確保瓦斯濃度<04%時，方可進行下一步工作。

（5）瓦檢員不定時對打鉆地點的瓦斯進行檢查，要求每班至少檢查一次，并規范填寫至瓦斯檢查牌板。

（6）甲烷傳感器的挪移必須由鉆場班組長匯報通風調度后進行，其他人不得私自移動傳感器，在挪移傳感器時必須輕拿輕放，嚴禁碰撞傳感器或強拽傳感器電纜，以避免傳感器誤報警，挪移后必須依照規定進行規范吊掛，并向通風調度匯報挪移后的情況。

（8）當地面監控人員發現22204回風順槽鉆場瓦斯超限時，要立即匯報調度室，由調度值班人員通知井下瓦斯超限地點和回風流中受瓦斯威脅區域的人員撤離至新鮮風流中，隨后依照指示撤離至地面。

8瓦斯超限應急措施

（1）一旦發生瓦斯超限事故，現場負責人（跟班隊長或班組長）應立即組織現場所有人員迅速撤至安全地點，到達安全地點后及時向調度室匯報，說明事故發生的地點、時間及打鉆詳細情況，然后依照指示進行撤離。

（2）由于打鉆噴孔造成的瓦斯超限事故，升井之后打鉆工、瓦檢員、安監員和防突員必須如實向通防科詳細匯報情況。

（3）發生過噴孔等動力現象，或瓦斯異常的地點，通風隊必須做好通風工作，并根據現場情況對風量進行調節。

9避災

若22204回風順槽鉆場發生水災、火災，瓦斯、煤塵爆炸災害時，施工人員應立即按避災路線進行撤離。

參考文獻：

[1]谷小敏，楊勇高瓦斯礦井瓦斯零超限管理實踐[J].現代礦業，2016（4）：64-67

[2]宋振宇淺析高瓦斯礦井瓦斯零超限管理對策[J].中國市場，2017（5）

[作者簡介]趙紫龍（1988—），男，河南禹州人，助理工程師，抽放隊技術員，畢業于河南理工大學。研究方向：煤炭技術管理；宋振宇（1990—），男，河南永城人，助理工程師，抽放隊技術員，畢業于河南工程技術學校。研究方向：煤炭技術管理。