突出礦井采煤工作面瓦斯綜合抽采

徐龍　牛強(qiáng)

摘? 要：近年來，煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化趨勢越來越明顯，很多設(shè)備作用和生產(chǎn)價(jià)值在煤礦系統(tǒng)中體現(xiàn)出來，這也使其成為煤礦發(fā)展中的重要管理部分。瓦斯是煤礦安全的第一隱患，是造成煤礦較大及以上事故的主要災(zāi)害，防范瓦斯超限是遏制瓦斯事故的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要手段。煤與瓦斯突出和按突出煤層管理的礦井應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格落實(shí)2個(gè)“四位一體”綜合防突措施和過程管控，嚴(yán)禁違規(guī)以順層抽采代替穿層抽采、以局部措施代替區(qū)域措施;建立完善突出預(yù)警機(jī)制，發(fā)現(xiàn)瓦斯涌出異常、超限，以及噴孔、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象時(shí)，必須立即停止作業(yè)、停電撤人、分析原因并采取有效治理措施。發(fā)生瓦斯噴孔動(dòng)力時(shí)，瓦斯涌出量驟增，使風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸蕖⒏咚賴姵龅耐咚辜八赡芡品O(shè)備、攜帶大量煤渣噴出傷人，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等誘發(fā)性重大事故。因此，開展煤礦井下抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理十分必要，通過采取有效管理手段和措施控制此類事故發(fā)生，防患于未然，對于保障礦井安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：突出礦井;采煤工作面;瓦斯綜合抽采

引言

為有效預(yù)防煤與瓦斯突出事故，保障煤礦安全生產(chǎn)，煤礦井下普遍采用鉆機(jī)施工瓦斯抽放鉆孔，預(yù)先抽采鉆孔瓦斯降低煤層瓦斯壓力，之后再進(jìn)行采煤工作。目前，煤礦井下鉆孔施工方式有定向鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。定向鉆進(jìn)技術(shù)由于鉆孔軌跡可調(diào)可控，在煤礦井下取得了良好的應(yīng)用效果，但其價(jià)格比較昂貴、施工工藝復(fù)雜。回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡不可控，但其價(jià)格便宜、施工簡單便捷，煤礦井下大部分瓦斯抽采鉆孔采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工方式。

1定向鉆孔抽采瓦斯技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）鉆孔工程量小：與傳統(tǒng)順層鉆孔相比，采用千米定向鉆孔瓦斯抽采技術(shù);而采用煤層順層鉆孔瓦斯抽采時(shí)鉆可減少鉆孔施工長度，降低了抽采瓦斯鉆孔施工工程量。（2）鉆孔施工周期短、成孔效果好：與傳統(tǒng)鉆機(jī)相比，液壓鉆機(jī)自動(dòng)化水平高，鉆孔施工速度快。通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，單孔鉆進(jìn)時(shí)間為6h，大大縮短了鉆孔施工周期;同時(shí)該鉆機(jī)安裝了一套定向鉆進(jìn)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)觀測鉆孔內(nèi)巖性、鉆進(jìn)位置以及鉆孔成孔情況，鉆孔施工精準(zhǔn)率高、成孔效果好，成孔率是原順層鉆孔成孔率1.5倍。（3）鉆孔瓦斯抽采效果好：傳統(tǒng)煤層順層鉆孔長度有限，且鉆孔在煤層立體位置上布置數(shù)量少，瓦斯抽采時(shí)，鉆孔抽采半徑不足4.0m;而千米定向鉆孔在煤層立體方向成柱體，柱體半徑達(dá)20m，千米鉆孔在進(jìn)行瓦斯抽采時(shí)，抽采半徑達(dá)12～15m，瓦斯抽采區(qū)域范圍大，抽采效果好。

2突出礦井采煤工作面瓦斯綜合抽采

2.1鉆孔軌跡設(shè)計(jì)指導(dǎo)

根據(jù)鉆孔偏移特性，修改后續(xù)鉆孔設(shè)計(jì)軌跡或設(shè)計(jì)補(bǔ)充鉆孔軌跡，確定后續(xù)鉆孔或補(bǔ)充鉆孔的開孔傾角及方位角，使得在巖層地質(zhì)條件、煤層分布、鉆桿自重及鉆進(jìn)參數(shù)等多種因素不變的情況下，鉆孔在煤層進(jìn)出點(diǎn)的位置盡可能與設(shè)計(jì)位置一致，從而達(dá)到控制與消除瓦斯抽采盲區(qū)的目的。設(shè)計(jì)補(bǔ)充鉆孔軌跡的原則是根據(jù)鉆孔偏移方向及偏移量提前反方向設(shè)定補(bǔ)充鉆孔的偏移量，從而保證在其它因素不變的情況下，鉆孔在煤層進(jìn)出點(diǎn)的位置與設(shè)計(jì)位置一致。

2.2強(qiáng)化孔口密封質(zhì)量

定向鉆機(jī)推廣應(yīng)用孔口防噴盤根密封填料裝置、回轉(zhuǎn)式普鉆推廣應(yīng)用彈性滾輪式孔口緩沖釋壓密封裝置，減小鉆桿和孔口多路防噴裝置之間的軸向間隙，有效節(jié)流控制帶壓噴孔瓦斯，提升密封效果。深孔定向鉆進(jìn)在孔口防噴四通裝置和孔口管之間再增加一節(jié)快速聯(lián)孔抽采四通，方便鉆孔施工完畢后及時(shí)開啟負(fù)壓抽采，防止聯(lián)孔環(huán)節(jié)出現(xiàn)中斷負(fù)壓操作，加強(qiáng)全過程對孔內(nèi)瓦斯的控制。

2.3健全技術(shù)體系，完善管理制度

1）健全完善礦井瓦斯“零超限”目標(biāo)管理制度。充分發(fā)揮績效考核的杠桿作用，從科研創(chuàng)新、現(xiàn)場管理等方面鼓勵(lì)職工積極動(dòng)腦，針對防范瓦斯超限進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，從制度管理方面定目標(biāo)、定考核、定管理辦法。從政策上防范瓦斯超限，從而使廣大職工心中有目標(biāo)，思想有認(rèn)識(shí)，行動(dòng)有方向。2）健全煤礦井下抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理制度。按照“地質(zhì)先行、科學(xué)設(shè)計(jì)、分類分級、全員重視、精細(xì)管理、規(guī)范操作、嚴(yán)格問責(zé)、持續(xù)攻關(guān)”的原則要求，健全煤礦井下抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理制度，并以文件形式下發(fā)，嚴(yán)格遵照執(zhí)行。

2.4提高抽放管路安裝質(zhì)量

工作面運(yùn)輸巷隨著煤層傾角而產(chǎn)生較大起伏變化，若抽放管路安裝過低，則無法安裝放水裝置，將會(huì)造成抽放管路積水難以及時(shí)排出，從而影響到瓦斯抽放效果。相應(yīng)的對策措施包括以下三個(gè)方面：①對抽放管路進(jìn)行整體檢查，對于坡度不平地段采用墊高或降低的方式調(diào)整，盡量將抽放管路保持平直。②當(dāng)抽放管路遇到死彎時(shí)優(yōu)化為扇形，以達(dá)到降低管路阻力的目的。③適當(dāng)增高抽放管路吊掛高度，將瓦斯抽放管理安裝在距離底板≥500mm的位置，以方便調(diào)整管路坡度。

2.5瓦斯抽采鉆孔密封工藝

鉆孔抽采瓦斯是煤礦瓦斯治理的主要技術(shù)手段，鉆孔施工后要求對鉆孔進(jìn)行密封，其密封效果是保證抽采效率的關(guān)鍵因素之一。由于煤礦井下鉆孔施工地點(diǎn)其煤巖體強(qiáng)度較低（尤其在松軟煤巖層中），鉆孔周圍煤巖體往往存在微裂隙，進(jìn)一步增加了密封的難度。瓦斯抽采鉆孔的密封效果直接影響著瓦斯抽采效果的好壞，因此，封孔工藝應(yīng)具備密封性好、操作方便、速度快、材料省等特性。目前，采用的鉆孔封孔材料及工藝主要包括粘土卷封孔、封孔器封孔、水泥砂漿封孔、聚氨酯封孔等。其中，粘土卷封孔對粘土材料軟硬程度要求較高，太軟時(shí)易形成空腔與裂隙，使封孔失敗，過硬時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂縫;靜壓注水式封孔器較笨重，操作不便，封孔質(zhì)量無法保證;水泥砂漿封孔，不僅材料便宜、操作方便、速度快、封孔深度較長，而且其封孔嚴(yán)密、效果較好，但是水泥凝固過程中會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象;聚氨酯封孔速度比較快，對巖體裂隙也有一定的封堵作用，但是其工藝復(fù)雜，適應(yīng)性較低。

2.6效果檢驗(yàn)的方法

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求，采用預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時(shí)，以預(yù)抽區(qū)域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量為主要指標(biāo)或其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的指標(biāo)和方法進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。工作面進(jìn)行抽采效果檢驗(yàn)時(shí)，實(shí)測原始瓦斯含量、殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量均由焦煤公司科研所按照規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室測試。

結(jié)語

總之，通過實(shí)施精細(xì)化瓦斯抽采管理技術(shù)，加強(qiáng)瓦斯抽采管理，可以實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯抽放濃度大幅提升。

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