鉆孔噴孔、除塵防護裝置的研制與應用

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排渣施工工藝進行施工。新田煤礦瓦斯含量高，打鉆時易引發高濃高壓瓦斯噴出造成風流中瓦斯濃度超限，壓風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效率效果。通過安裝使用自制的鉆孔噴孔、除塵防護裝置后，解決了這一問題。

關鍵詞：鉆孔噴孔；除塵防護裝置；應用

1設計理念

在瓦斯預抽鉆孔施工時，讓抽采鉆孔內噴出的高壓力瓦涌流，不直接進入施工鉆場，而通過專門定制加工的鉆孔噴孔、除塵防護裝置（封孔裝置、噴孔防護裝置），將噴出的高濃瓦斯直接引入到噴孔、除塵防護裝置中，通過上面的DN40的短接與瓦斯抽放支管進行連接抽放。礦井瓦斯抽放管中，實現氣（瓦斯）、水（打鉆水）、渣（煤矸渣）的有效分離，為鉆探施工工作創造良好的安全環境，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，把鉆孔封閉嚴實，實現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，在容器內的側面上部，開設一個進料口（DN76mm）與鉆孔噴孔封孔裝置連接，另一側面下部開設一個出渣口（半徑150mm）和出水口（半徑75mm），容器的頂部在開設一個出氣短接（DN40mm）和19的截止閥及噴霧快接實現降塵并與礦井支管抽放系統連接。當鉆孔施工時，高壓力高濃度的瓦斯、鉆孔水和煤、矸渣進入鉆孔噴孔、除塵防護裝置內，根據氣、水、渣比重的不同，氣態的瓦斯在容器上部的出氣口，通過抽放管中的負壓，直接進入抽放管中排出，而鉆屑和水則從容器的出渣出水口流出，從而實現氣、水、渣的分離。鉆孔噴孔、除塵防護裝置連接方法及工作原理見圖。

4、井下試驗

4.1試驗地點：我們將試驗地點選擇在1#底板瓦斯抽放巷穿層鉆場內，施工4#煤層穿層卸壓抽放鉆孔時，安裝使用鉆孔噴孔防護裝置1套。在下風側的回風流中，分別安設一臺低濃瓦斯傳感器，監測回風的瓦斯濃度。

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，保證鉆孔內壁平滑，便于封孔嚴密。

4.2.1封孔

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

4.2.2連接鉆孔噴孔、除塵防護裝置

當封孔完畢后，開動鉆機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裝置的連接裝置

4.2.3使用鉆孔噴孔、除塵防護裝置穿煤

當鉆孔穿煤時，打開鉆孔噴孔、除塵防護裝置上DN40的短接并與抽放支管進行連接，使這形成鉆孔抽放負壓。當有高壓瓦斯噴出時，高壓瓦斯、鉆孔水和煤矸渣，通過連接裝置上的三通，進入鉆孔噴孔、除塵防護裝置。由于物質比重的不同，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裝置上部的出氣口，進入抽放管中，實現了氣、水、渣的分離，杜絕了在打孔穿煤時，高濃瓦斯進入工作面和回風流的現象及施工現場煤塵大現象。

5、試驗效果

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、除塵防護裝置，我們對使用噴孔、除塵防護裝置前后的鉆孔穿煤時間、穿煤深度和穿煤量進行了分析，經分析得出在使用鉆孔噴孔防護裝置后，鉆孔穿煤時間、穿煤深度、穿煤量比未使用時增加。

5.2穿煤時鉆場內和回風流瓦斯濃度

通過對使用鉆孔噴孔、除塵防護裝置前后的鉆場內和回風流的瓦斯濃度進行對比分析，得出使用該裝置后，鉆孔在穿煤過程中（穿層鉆孔），鉆場內及回風流中的瓦斯濃度明顯降低，保證了鉆孔噴孔時鉆場內瓦斯濃度不超過0.8%。

由此可見：在使用噴孔、除塵防護裝置后，鉆孔穿煤時噴出的高濃瓦斯，已經通過鉆孔噴孔、除塵防護裝置順利進入礦井抽放管，鉆場內瓦斯濃度不超限，保證了施工現場的安全施鉆。

6、結論

⑴提高了施鉆人員的安全系數。通過使用鉆孔噴孔、除塵防護裝置，使鉆孔在穿過有噴孔嚴重的煤層時，能有效將鉆孔內的高濃瓦斯，通過防護裝置，進入礦井抽放系統，而不直接涌入施工鉆場（鉆場內的瓦斯濃度在0.25%～0.40%左右，遠遠低于1%），有效解決了鉆孔在施工過程中，鉆場內和回風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）。試驗證明，在施工瓦斯預抽鉆孔時，安裝使用鉆孔噴孔、除塵防護裝置后，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裝置，使打鉆時鉆場內的瓦斯不再超限，也不再因瓦斯超限而停工停產，從而提高了打鉆效率，該防護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試驗。

參考文獻：

[1]穿層鉆孔噴孔發生的突變機理及防噴孔措施[J].黃旭超，程麗，陳宴勤，王艷華.煤礦開采.2010（02）

[2]煤層鉆孔噴孔的發生機理探討[J].梁運培.煤礦安全.2007（10）endprint