鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置的研制與應(yīng)用

楊忠勝

摘要：永貴能源新田煤礦在施工瓦斯抽采鉆孔過程中，鉆孔穿煤時用水打容易堵鉆，施工至煤段時改用壓風(fēng)排渣施工工藝進(jìn)行施工。新田煤礦瓦斯含量高，打鉆時易引發(fā)高濃高壓瓦斯噴出造成風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸?，壓風(fēng)排渣施工造成煤塵到處漂浮。由此造成重大的安全隱患和影響鉆進(jìn)效率效果。通過安裝使用自制的鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置后，解決了這一問題。

關(guān)鍵詞：鉆孔噴孔；除塵防護(hù)裝置；應(yīng)用

1設(shè)計理念

在瓦斯預(yù)抽鉆孔施工時，讓抽采鉆孔內(nèi)噴出的高壓力瓦涌流，不直接進(jìn)入施工鉆場，而通過專門定制加工的鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置（封孔裝置、噴孔防護(hù)裝置），將噴出的高濃瓦斯直接引入到噴孔、除塵防護(hù)裝置中，通過上面的DN40的短接與瓦斯抽放支管進(jìn)行連接抽放。礦井瓦斯抽放管中，實(shí)現(xiàn)氣（瓦斯）、水（打鉆水）、渣（煤矸渣）的有效分離，為鉆探施工工作創(chuàng)造良好的安全環(huán)境，同時增加鉆孔深度（噴孔、頂鉆），提高瓦斯抽放效果。

2鉆孔封孔裝置（封孔套管）

抽采鉆孔封孔裝置采用DN108mm的鐵管進(jìn)行加工，在DN108mm鐵管尾端往前約200mm處焊接一個長度為300mm直徑為76mm的絲短接（短接與套管之間的夾角為600）。采用馬麗散進(jìn)行封孔，利用迅速膨脹將封孔裝置緊固在煤層孔壁上，把鉆孔封閉嚴(yán)實(shí)，實(shí)現(xiàn)對瓦斯抽放鉆孔的快速封堵。鉆孔封孔裝置見圖。

3鉆孔噴孔除塵裝置的工作原理

采用3mm鐵板，做一個約30Kg重的全封閉容器，在容器內(nèi)的側(cè)面上部，開設(shè)一個進(jìn)料口（DN76mm）與鉆孔噴孔封孔裝置連接，另一側(cè)面下部開設(shè)一個出渣口（半徑150mm）和出水口（半徑75mm），容器的頂部在開設(shè)一個出氣短接（DN40mm）和19的截止閥及噴霧快接實(shí)現(xiàn)降塵并與礦井支管抽放系統(tǒng)連接。當(dāng)鉆孔施工時，高壓力高濃度的瓦斯、鉆孔水和煤、矸渣進(jìn)入鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置內(nèi)，根據(jù)氣、水、渣比重的不同，氣態(tài)的瓦斯在容器上部的出氣口，通過抽放管中的負(fù)壓，直接進(jìn)入抽放管中排出，而鉆屑和水則從容器的出渣出水口流出，從而實(shí)現(xiàn)氣、水、渣的分離。鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置連接方法及工作原理見圖。

4、井下試驗(yàn)

4.1試驗(yàn)地點(diǎn)：我們將試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在1#底板瓦斯抽放巷穿層鉆場內(nèi)，施工4#煤層穿層卸壓抽放鉆孔時，安裝使用鉆孔噴孔防護(hù)裝置1套。在下風(fēng)側(cè)的回風(fēng)流中，分別安設(shè)一臺低濃瓦斯傳感器，監(jiān)測回風(fēng)的瓦斯?jié)舛取?/p>

4.2開孔

在施工瓦斯抽放鉆孔時，采用Ф113mm鉆頭開孔開孔深度為1.5m，保證鉆孔內(nèi)壁平滑，便于封孔嚴(yán)密。

4.2.1封孔

拆卸鉆桿后，把封孔套管插入孔口內(nèi)，用馬麗散將封孔套管封進(jìn)Ф113開好孔的孔內(nèi)保證不漏氣。

4.2.2連接鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置

當(dāng)封孔完畢后，開動鉆機(jī)把鉆桿送入封孔套管中，然后用108的擋板螺絲與封孔套管連接，封孔套管上DN76短接與鉆孔噴孔防護(hù)裝置的連接裝置

4.2.3使用鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置穿煤

當(dāng)鉆孔穿煤時，打開鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置上DN40的短接并與抽放支管進(jìn)行連接，使這形成鉆孔抽放負(fù)壓。當(dāng)有高壓瓦斯噴出時，高壓瓦斯、鉆孔水和煤矸渣，通過連接裝置上的三通，進(jìn)入鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置。由于物質(zhì)比重的不同，水和鉆屑就從氣水分離器的低部流出，而高濃瓦斯則通過鉆孔噴孔防護(hù)裝置上部的出氣口，進(jìn)入抽放管中，實(shí)現(xiàn)了氣、水、渣的分離，杜絕了在打孔穿煤時，高濃瓦斯進(jìn)入工作面和回風(fēng)流的現(xiàn)象及施工現(xiàn)場煤塵大現(xiàn)象。

5、試驗(yàn)效果

5.1鉆孔穿煤時間、深度和穿煤量

在施工鉆孔時安裝鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置，我們對使用噴孔、除塵防護(hù)裝置前后的鉆孔穿煤時間、穿煤深度和穿煤量進(jìn)行了分析，經(jīng)分析得出在使用鉆孔噴孔防護(hù)裝置后，鉆孔穿煤時間、穿煤深度、穿煤量比未使用時增加。

5.2穿煤時鉆場內(nèi)和回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?/p>

通過對使用鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置前后的鉆場內(nèi)和回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行對比分析，得出使用該裝置后，鉆孔在穿煤過程中（穿層鉆孔），鉆場內(nèi)及回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛让黠@降低，保證了鉆孔噴孔時鉆場內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀^0.8%。

由此可見：在使用噴孔、除塵防護(hù)裝置后，鉆孔穿煤時噴出的高濃瓦斯，已經(jīng)通過鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置順利進(jìn)入礦井抽放管，鉆場內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀?，保證了施工現(xiàn)場的安全施鉆。

6、結(jié)論

⑴提高了施鉆人員的安全系數(shù)。通過使用鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置，使鉆孔在穿過有噴孔嚴(yán)重的煤層時，能有效將鉆孔內(nèi)的高濃瓦斯，通過防護(hù)裝置，進(jìn)入礦井抽放系統(tǒng)，而不直接涌入施工鉆場（鉆場內(nèi)的瓦斯?jié)舛仍?.25%～0.40%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1%），有效解決了鉆孔在施工過程中，鉆場內(nèi)和回風(fēng)流瓦斯超限危及施工人員生命安全這一重大安全隱患。

⑵提高了鉆孔的穿煤效果（穿層鉆孔）。試驗(yàn)證明，在施工瓦斯預(yù)抽鉆孔時，安裝使用鉆孔噴孔、除塵防護(hù)裝置后，可以延長穿煤時間，提高穿煤深度，最大限度延長穿煤深度， 大大提高了預(yù)抽鉆孔的穿煤效果。

⑶提高了打鉆工效。由于使用了鉆孔噴孔防護(hù)裝置，使打鉆時鉆場內(nèi)的瓦斯不再超限，也不再因瓦斯超限而停工停產(chǎn)，從而提高了打鉆效率，該防護(hù)裝置具有一定的推廣價值。

⑷本裝置適用于打正、反向鉆孔，傾角0～90？，開孔高度大于0.3m，對于下向孔還有待繼續(xù)試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]煤層鉆孔噴孔的發(fā)生機(jī)理探討[J].梁運(yùn)培.煤礦安全.2007（10）endprint