松軟煤層篩管護孔瓦斯抽采技術

龐博+申振華

摘 要：我國的瓦斯抽采技術雖然起步比較晚，研究人員不斷加大對于瓦斯抽采技術的研究力度，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的研究才起步不久，在實際的操作中有許多問題，本文根據實際的瓦斯抽采技術展開具體分析。

關鍵詞：松軟煤層；抽采技術；技術分析

在對質地比較松軟的煤層進行瓦斯抽采技術時，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，其整體結構的強度比較低，在進行瓦斯抽采后，抽采的效果并不好，抽采的效率比較低，尤其是在鉆孔環節，頻繁地出現頂鉆、抱鉆、卡鉆等現象，加大了瓦斯抽采的難度，最終使得鉆好的孔達不到預定的要求，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時，會由于鉆孔機械的震動效果發生改變，主要是煤層結構的變化，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，容易發生噴孔、塌孔、卡鉆等孔內事故，導致鉆孔成孔深度淺、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合的方法鉆進成孔。選用113mm三翼內凹PDC合片全面鉆頭開孔，鉆進3m，換110mm四翼一字鉸接內芯可開閉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、頂底板巖石，所需鉆壓也不會超過1500kN。松軟突出煤層容易發生塌孔、埋鉆等孔內事故，一般情況下，鉆機的起拔力不小于5000kN，最好在10000kN以上。

2.2 轉速

在松軟突出煤層鉆進時，轉速對鉆孔軌跡的影響很大。鉆壓一定的條件下，轉速越高，鉆速越高，單位時間內產生的煤屑越多，如果沒有及時調整供風參數，大量煤屑堆積在孔內，將會造成堵孔事故；轉速越低，鉆速越低，單位時間產生的煤屑較少在沖洗介質作用下，煤屑易排出孔外，孔內干凈。

2.3 通風參數

①風量：在鉆進過程中，供風量的大小直接關系到鉆孔排粉的性能。風量小，鉆孔排粉效果差，造成堵孔、抱鉆事故等安全隱患。風量大，攜帶煤屑能力強，鉆孔沖洗得干凈，有利于鉆進。②風壓：空氣鉆進排粉需要一定的風速，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，供風量和供風壓力的選擇應有一定的富余量，選取風壓0.8～1.0MPa，風量10～13m3/min。

2.4 篩管護孔輸送。順煤層鉆孔鉆進至設計深度，不給進時回轉2～3min，以充分排出孔內煤渣，將孔內鉆具提離孔底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定效果的措施

3.1封孔技術

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，保證內部環境封閉后，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，煤體已經破碎的地方就可以被水泥漿修復好，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過程中所產生的振動的影響，更為嚴重的是松軟煤層結構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生。瓦斯抽采空間人工預留通道技術針對煤層鉆孔成孔后塌孔阻塞瓦斯流動空間現象，在此情況下，我國的相關從業人員提出利用高強度PE膠管形成人工預留瓦斯流動通道，這對于整個行業而言是創新性的，使瓦斯在高強膠管內流動，有效的保證了在鉆孔不通時瓦斯依舊可以正常的流動，經此方法便可以實現松軟煤層瓦斯的連續抽采作業。

3.3 通風系統

不僅僅是松軟煤層作業時需要注意通風問題，即使是一般的礦井作業，通風都是一個不可避免的問題，通風能夠在一定程度上確保礦井內的安全防護工作。在進行松軟煤層的通風工作時，首先要注意通風設計工作，采取最為合理的通風位置設計，保證松軟煤層的風量供給，具體的風量可以參考相關參數標準，提高通風率，在進行管理通風系統時，可以將現代化的計算機技術應用到松軟煤層的抽采之中，提高通風系統的自動化程度；設計好通風系統后，在投入使用后的一段時間后，還要對其可行性進行評估，確保其報警系統與應急系統都能保持在最佳狀態。

3.4 監控技術

在進行松軟高突圖層的瓦斯抽取的作業過程中，由于特殊的結構狀況致使抽采的難度加大，這就需要先進技術在其中的有效運用，實時監控技術是一種以網絡為傳輸平臺的新型技術，可以對施工的過程有效的視頻監督，實時監控系統的使用在一定程度上強化了實時監督檢查與日常的施工的規范化管理。

3.5 建設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，要落實抽采責任制，使每一個抽采工人都能明白自身的責任，加強對抽采安全的重視程度，在傳統的抽采技術上不斷進步，將學習到的新型抽采技術與松軟煤層的具體狀況相互結合，加強抽采工作的創新程度，使抽采的瓦斯質量更好、濃度更高，只有不斷進行對煤礦的參觀、交流與學習才能實現技術進步。

結束語

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節都將篩管護孔技術應用其中，能夠提高抽采的瓦斯的濃度，還可以達到比較好的均勻度，相關人員應當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服務。

參考文獻

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