關于陽城縣高瓦斯礦區(qū)水源井施工的探索與思考

楊志祥

【摘要】陽城縣位于山西省南部晉城市境內(nèi)，是我省的重點產(chǎn)煤縣之一，隸屬于沁水煤田。陽城縣高瓦斯礦井主要集中在沁河及蘆葦河流域，在我們從事水源井施工過程中，經(jīng)常遇到高瓦斯礦區(qū)瓦斯涌出量居高不下的情況，不僅給周邊居民和周圍環(huán)境帶來極大的安全和環(huán)保隱患，而且給我們的水源井施工也帶來了非常不利的影響。為此，我們結合在陽城縣潤城鎮(zhèn)大夫街村水源井施工作業(yè)過程中遇到的高瓦斯情況，做了大量的準備工作，收到了很好的效果，為施工作業(yè)過程安全順利進行提供了有效的技術保障。

【關鍵詞】陽城縣；高瓦斯礦泉水源施工；措施；方法

一、瓦斯的基本屬性

中國煤礦術語中的瓦斯往往是指有毒有害氣體的總稱，有時單指CH4（甲烷，也稱沼氣）。地下開采時，瓦斯由煤層或巖層內(nèi)涌出，污染空氣，在一定條件下可能引發(fā)燃燒、爆炸，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。據(jù)有關資料顯示：陽城縣為我省的重要產(chǎn)煤縣之一，縣內(nèi)高瓦斯礦井主要集中在沁河及蘆葦河流域。

陽城礦區(qū)沁河及蘆葦河流域，高瓦斯礦井3﹟煤層瓦斯含量測定結果表明，該流域的煤層瓦斯含量隨著煤層賦存深度的增加呈增大趨勢，經(jīng)過對義城，西馮街，屯城等礦的調(diào)查了解表明，9﹟、15﹟煤層瓦斯含量在同一標高下比3﹟煤層瓦斯含量要大，由于煤層瓦斯含量較高，礦井瓦斯的涌出量也一直高居不下，據(jù)高瓦斯礦區(qū)實測資料，礦井生產(chǎn)過程中，絕對瓦斯涌出量高達40-70m3/min，相對瓦斯涌出量達10-85m3/t。如此高的瓦斯涌出量，給水源井的施工作業(yè)帶來了很大的安全風險和隱患，是我們必須面對的技術難題。

二、在高瓦斯礦區(qū)內(nèi)水源井施工具體做法

陽城縣潤城鎮(zhèn)大夫街村位于陽泰集團西馮街煤業(yè)高瓦斯礦區(qū)內(nèi)，村內(nèi)原有水井因采礦原因無法使用，需新鉆一眼水源井，我隊鉆機進駐后，詳細了解了井位的地質(zhì)環(huán)境以及周邊煤礦的生產(chǎn)和瓦斯涌出的基本情況，做了細致的各項準備工作。

（一）施工前的準備工作：

1、成立了以隊長任組長，分管隊長、技術負責人任副組長，鉆機機長等相關人員為成員的瓦斯防控組。

2、開鉆之初，邀請瓦斯技術專家對全體施工人員進行瓦斯防控知識培訓，使全體作業(yè)人員對瓦斯的屬性、防控有了初步掌握。

3、施工現(xiàn)場拉出了警戒線，配備了消防用的石棉繩、石棉毯、大容量水基型滅火器、高低倍光學瓦檢儀以及大功率的抽、排風機等。

（二）鉆進中的防控：

1、鉆進中采用常規(guī)回轉取芯鉆進。使用SPJ—400型鉆機，鉆進至50米，在井口現(xiàn)場測定，無瓦斯氣體涌出，隨后下入∮426mm護口管，并在護口管距井口50cm處接出一根長2米，∮200mm的鋼管已備應急抽瓦斯用。持續(xù)鉆進至186米處，鉆井漿液漏失，無瓦斯氣體，采用泥漿護壁止漏后繼續(xù)鉆進。鉆至260米時漿液再次漏失，泥漿護壁效果不理想，只好采用不間斷送水的方法繼續(xù)鉆進，當時測定只有少量瓦斯氣體涌出，在確保安全范圍內(nèi)后施工繼續(xù)。

2、鉆進到270米至420米石炭系煤系地層時，現(xiàn)場測定瓦斯含量陡增，范圍在5%--55%之間，存在較大的安全隱患。經(jīng)現(xiàn)場會商決定：配備專職瓦斯監(jiān)測員，每隔30分鐘檢測一次，另在井口轉盤下接入一根水管，采用高壓噴霧的方法來抑制瓦斯氣在井口的集聚，井口外采取大功率風機送風，以迅速吹散偶然涌出的瓦斯氣體，每鉆進兩小時停半小時，將井口轉盤上的補芯取開，敞開井口，關閉高壓噴霧和風機，使井孔內(nèi)的瓦斯氣體充分釋放，以此循環(huán)進行來保證繼續(xù)施工。

（三）關鍵工序的防控處置：

在孔深460米，現(xiàn)場取芯確認到達奧陶系上馬家溝組石灰?guī)r地層后停鉆，為保證水井水以及井孔的安全，準備下井壁管予以保護，此時的井口瓦斯氣體濃度范圍為5%--60%，現(xiàn)場跟蹤連續(xù)測定瓦斯涌出忽高忽低，無規(guī)律可循，測定值遠遠高出安全范圍（瓦斯?jié)舛仍?%--16%之間時即刻發(fā)生爆炸）。由于該水井地質(zhì)條件特殊，又處陷落柱構造，需對460米進行封閉處理，而460米的井壁管重達30多噸，每根井壁管要在井口焊接，逐根連接入井。井口焊接危險性極大，一丁點火星遇到瓦斯氣體即可發(fā)生燃燒或爆炸，到此帶給我們的將是災難性的后果，如何解決這一難題，成為確保安全施工的頭等大事。經(jīng)瓦斯防控組和技術人員現(xiàn)場論證，制定了詳細的施工方案，具體方案是：

1、清理現(xiàn)場。在井口5米范圍內(nèi)，保持濕潤狀態(tài)，同時設立警戒線，除焊接人員外，任何人員不得靠近。并做好20米范圍內(nèi)易燃物品和雜物的清理，以及電焊機、氧氣瓶、乙炔氣瓶在施工場地上風側的安全放置。

2、瓦斯監(jiān)測。瓦斯監(jiān)測員每10分鐘檢測一次，每次焊接必須在連續(xù)幾次監(jiān)測在安全范圍內(nèi)時方可焊接。

3、抽排瓦斯。繼續(xù)使用在護口管上的備用鋼管從井孔內(nèi)向外抽排瓦斯，確保絕大部分瓦斯從這里排到空中釋放。

4、封堵瓦斯。在每根井壁管內(nèi)壁用橡膠板封堵，再注入泥漿水，確保瓦斯氣體不從井壁管中間涌出。在井壁管外壁與井壁之間的環(huán)狀間隙，使用石棉繩緊緊纏繞在管外徑至井壁之間，再用泥漿水封堵可能出現(xiàn)的間隙，嚴防瓦斯氣體從這里涌出。

5、井壁管焊接。在井口制作一個堅固的0.6米高，四面透風的可移動架子平臺，平臺上鋪設一塊1.5平方的中間有∮325mm口徑的橡膠板，接口處仍用石棉繩堵塞縫隙，用泥漿封堵，確保在平臺上焊接時火花落不到井口處。橡膠板下方即平臺至井口之間仍用大功率風機送風，即使有瓦斯氣體少量溢出或焊接火星落下，也會立刻被吹走，從而也最大限度保證了在平臺上焊接的安全。使用這種方法在井口實測，瓦斯?jié)舛扔?0%降到了0.5%以下，焊接平臺上的瓦斯?jié)舛葹?，確保了焊接安全。焊接完成后取出石棉繩，使積聚在井口的少量瓦斯氣體自行釋放，采用這種抽排——封堵——釋放循環(huán)進行的方法，使460米井壁管，62個焊口約130米的焊縫安全、順利的一次完成，為后續(xù)水泥注漿提供了根本保障。

三、探索和思考

在高瓦斯礦區(qū)鉆井，技術要求和防護措施難度很高，主要表現(xiàn)在瓦斯?jié)舛却螅瑖乐赜绊懥耸┕ぐ踩榇宋覀兘Y合本次施工作業(yè)的經(jīng)驗和做法，進行了總結和思考：

掌握井位所處高瓦斯礦區(qū)的各種地質(zhì)資料。

加強對施工作業(yè)人員的瓦斯防護培訓，嚴格規(guī)范操作，做到遇到瓦斯不慌亂，科學處置，確保安全施工。

3、施工現(xiàn)場要配備專業(yè)的瓦斯員實施監(jiān)控，配備大功率風機、消防滅火器材、阻燃材料、施工人員防護服等。

4、遵循宜疏不宜堵，疏堵結合的原則。

5、施工作業(yè)后的防護檢測。