淺談煤礦井下抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理

張興 周三寧

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(duì)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：煤礦井下抽采打鉆;瓦斯防噴管理

引言

瓦斯管理是煤礦礦井安全的重要環(huán)節(jié)，也是薄弱環(huán)節(jié)。防治瓦斯超限是煤礦管理的重點(diǎn)工作，工作面瓦斯的超標(biāo)是影響煤礦生產(chǎn)主要影響因素之一。隨著礦井開采機(jī)械化程度的不斷提高，煤礦掘進(jìn)速度大幅度加大。因此，在單位時(shí)間內(nèi)從工作面涌出的瓦斯量急劇增大，瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)現(xiàn)象頻繁發(fā)生。特別是當(dāng)采掘工作面采空區(qū)側(cè)懸頂距離過大時(shí)，上隅角涌出的高濃度瓦斯氣體無法快速擴(kuò)散至風(fēng)流，造成局部瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)不但對(duì)開采人員的身體健康造成威脅，并容易引發(fā)重大安全事故，嚴(yán)重時(shí)給煤礦開采企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。

1防噴措施在現(xiàn)場管理執(zhí)行中存在的缺陷

1）打鉆防噴裝置封孔管封固質(zhì)量環(huán)節(jié)，未達(dá)到2MPa帶壓注漿的壓力，未充分封堵裂隙;2）注漿液的水灰配比沒有滿足配比標(biāo)準(zhǔn)和充分?jǐn)嚢璧囊?3）封孔候凝時(shí)間不足，急于施鉆造成封孔質(zhì)量強(qiáng)度下降;4）封孔管、鉆桿安裝同心度及間隙不能滿足孔內(nèi)順暢排渣要求造成堵孔噴孔;5）封孔管或法蘭接頭未合為一體，噴孔時(shí)有噴脫孔口防噴裝置的風(fēng)險(xiǎn)。

2煤礦井下抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理

2.1現(xiàn)場實(shí)測方法

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：在對(duì)煤層瓦斯實(shí)施預(yù)抽后，必須對(duì)預(yù)抽瓦斯防治突出效果進(jìn)行檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)的指標(biāo)之一是煤層瓦斯預(yù)抽率大于30%。本礦本著既要減少鉆孔工程量又要保證抽采效果的原則，選擇瓦斯預(yù)抽率為60%是一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的數(shù)值。流量法：在被考察的煤層區(qū)域，直接測定鉆孔瓦斯動(dòng)態(tài)抽采流量，得出不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的瓦斯抽采流量。瓦斯含量法：首先測定被考察范圍的原始瓦斯含量，向被考察范圍施工特定孔徑的抽采鉆孔，然后封孔并進(jìn)行瓦斯抽采，當(dāng)抽采一定時(shí)間以后，采用直接測定法測定被考察范圍的瓦斯含量，當(dāng)直接測定的瓦斯含量降低到臨界值以下或降低到一定程度時(shí)，則認(rèn)為考察鉆孔與抽采孔的間距即為在該特定孔徑條件下一定抽采時(shí)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的有效抽采半徑。

2.2煤礦瓦斯抽采鉆孔軌跡三維可視化

在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工中，常采用隨鉆軌跡儀進(jìn)行鉆孔軌跡隨鉆測量，或是鉆孔成孔后采用手推式鉆孔軌跡儀進(jìn)行鉆孔軌跡測量。軌跡儀將采集到的姿態(tài)數(shù)據(jù)保存在測量探管內(nèi)，測量完成后導(dǎo)出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)到軌跡儀控制器中，由軌跡儀數(shù)據(jù)處理軟件處理得到鉆孔軌跡。而在定向鉆進(jìn)施工中，常采用泥漿脈沖或電磁波隨鉆測量系統(tǒng)，將測斜探管測量的鉆孔軌跡數(shù)據(jù)通過泥漿脈沖或電磁波傳輸從孔內(nèi)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇淄猓@機(jī)操作人員根據(jù)軌跡測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整孔內(nèi)螺桿鉆具的工具面指向，使得實(shí)鉆軌跡盡可能與設(shè)計(jì)軌跡一致，以達(dá)到定向鉆進(jìn)的目的。

2.3瓦斯抽采高位鉆孔自動(dòng)設(shè)計(jì)

瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理的根本措施。高位鉆孔瓦斯抽放是通過高位鉆孔抽放采空區(qū)冒落帶及裂隙帶積聚的大量高濃度瓦斯，減少采空區(qū)的瓦斯涌出量。因其工藝簡單、抽采范圍廣、抽采純量大、不受瓦斯壓力及煤層透氣性影響，已經(jīng)成為當(dāng)前治理采空區(qū)瓦斯最常用、最有效的技術(shù)。常規(guī)的高位鉆孔設(shè)計(jì)主要依賴于使用CAD軟件，效率低、工作量大，設(shè)計(jì)時(shí)不能考慮煤層賦存條件的變化情況，導(dǎo)致瓦斯控制效果差，不利于礦井的安全生產(chǎn)。基于GIS平臺(tái)的瓦斯抽采高位鉆孔自動(dòng)設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)了高位鉆孔參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算和成圖。

2.4健全打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全過程管控

1）健全打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)。所有區(qū)域預(yù)抽鉆孔施工地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)“一鉆一視頻”，對(duì)開鉆、封孔注漿、防噴裝置使用、起鉆、收尺、下套管、驗(yàn)收等所有環(huán)節(jié)，做到全過程監(jiān)控監(jiān)督。2）合理調(diào)控鉆進(jìn)速度。鉆孔鉆進(jìn)過程中，鉆機(jī)司機(jī)隨時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況、孔內(nèi)瓦斯情況、孔內(nèi)返水返渣情況，調(diào)控鉆進(jìn)速度，高效處理噴孔、塌孔、堵孔、卡鉆等問題。3）軌跡精準(zhǔn)控制。通過管理技術(shù)人員對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)分析、對(duì)操作司機(jī)培訓(xùn)、日常監(jiān)督指導(dǎo)打鉆，提升鉆機(jī)操作技能水平，做到精準(zhǔn)控制定向鉆孔軌跡。所施工鉆孔軌跡趨于平滑，避免出現(xiàn)急彎、“鍋底”、“駝峰”，選擇分支點(diǎn)位置合適，盡量使上行孔不形成存水孔段，下行孔不形成間段存水孔段，減少堵孔誘發(fā)噴孔的風(fēng)險(xiǎn)。4）洗孔除渣環(huán)節(jié)考核。通過視頻監(jiān)控、過程監(jiān)督、制度考核、結(jié)果導(dǎo)向、效果考察等管理方式手段，強(qiáng)化鉆孔洗孔除渣環(huán)節(jié)，防范鉆孔通道沖洗除渣工序執(zhí)行不到位，造成鉆渣積淤堵孔誘發(fā)噴孔。

2.5選擇合理快速的移架方式

合理的移架方式不僅需考慮移架的速度，還需考慮頂板管理的影響。在選擇移架方式時(shí)，要結(jié)合煤礦頂板巖層穩(wěn)定性進(jìn)行分析。合理的移架方式能夠有效支撐頂板，使機(jī)道和采空區(qū)頂板懸頂時(shí)間最短，防止頂板事故的發(fā)生。在采空區(qū)內(nèi)，頂板隨工作面推進(jìn)并及時(shí)垮落，直接影響綜采工作面瓦斯涌出及瓦斯治理。

結(jié)語

通過對(duì)打鉆全過程進(jìn)行管理，改進(jìn)封孔強(qiáng)度、推廣封孔固管和孔口防噴多通裝置法蘭緊固一體化技術(shù)、增大封孔管及連接管直徑、開發(fā)應(yīng)用孔口防噴盤根密封填料裝置及彈性滾輪式孔口緩沖釋壓密封裝置、開發(fā)定向長鉆孔定點(diǎn)分段式防塌孔護(hù)壁裝置、改造被動(dòng)防護(hù)裝置等，形成了一套完善的抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理體系，從根本上杜絕了打鉆瓦斯事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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