探析钻孔除尘通风技术

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  摘要:随着矿井向深部开采,瓦斯问题也就成为制约企业发展的瓶颈,面临的消突工作也就日益加剧。在煤矿井下施工区域瓦斯防突措施和地质探测钻孔过程中,孔口会产生大量煤岩尘,粉尘浓度达到一定比例时严重威胁矿井安全生产、同时危害职工的身体健康,迄今为止,如何高效地解决打钻时产生的煤岩尘,一直是个有待解决的问题,也是施工中的一个难题。钻孔除尘通风技术的研究与应用很好的解决了这一问题。
  关键词:钻孔;除尘;技术
  矿井正产生产过程中,需要进行区域瓦斯防突措施、探测煤层赋存状况、探放水等工作,及进行相应的钻孔施工工作。但迄今为止,如何高效地解决打钻时产生的煤岩尘,一直是个有待解决的问题,在钻孔施工过程中,排粉方式可分为水排粉和风排粉两类。水排粉具有不会造成煤尘飞扬和堆积冷却效果好、钻头不易损坏、可以软化岩层、降低岩石硬度、便于转进可以杜绝钻孔着火等优点。同时这种方式也存在着一定的缺点,钻进速度慢、岩石见水膨胀、易造成钻孔塌孔和堵孔、将操作人员服装弄湿影响操作等。我们在煤层钻进期间则常常采用风排粉的方式,风排粉具有钻进速度快,易于将钻孔中的粉尘排净、确保钻孔顺畅、不会弄湿操作人员服装、确保操作人员正常安全操作钻孔成孔率高,一般不会出现塌孔和堵孔等优点。缺点则是粉尘大,影响环境。
  1 除尘器的产生
  为了解决钻机钻进期间产生的粉尘问题,在作业地点施工过程中,先后采取了改变排粉方式、在钻孔口出使用设备喷雾、设置水幕等多种方法。但将成效果不好,通过对现场实施进行考察和仔细的分析与试验,终于成功制造出了除尘器很好的解决了这一问题。
  2 螺旋箱体除尘器
  2.1 结构
  除尘器由除尘管、降尘器组成。除尘管由除尘管、导管构成;降尘器由密闭箱、水箱等部分组成。
  2.2 除尘管
  除尘管用三寸钢管加工,长度约1米,在外端0.2米处焊接排粉岔口,最外端管口处可焊接法兰盘,用废旧皮带剪成圆形,在中心留一与钻杆相同直径圆洞,在周围打孔与法兰盘用螺栓拧在一起封严孔口,以防漏风。在排粉口连接四寸埋线软管通至降尘器。
  2.3 降尘器
  降尘器由密闭箱及水箱组成,用3mm厚钢板制成,密闭箱为圆形,下连接漏斗,漏斗下端口安装挡尘板;密闭箱与水箱用钢管相连,水箱内加装扩散器,用于降尘。
  2.4 工作原理及使用方法
  钻孔施工时,钻屑由孔底排出,经除尘管——埋线软管进入密闭箱,由于密闭箱进气管是偏心地焊接在一侧,钻屑在沿圆桶壁旋转一周后大部分落在箱体下部即漏斗中,当漏斗中钻屑积存到一定程度时,依靠手柄自重堵在漏斗口的挡尘板便会自动打开,放出钻屑,随之关闭;剩下细小粉尘在压风的作用下顺导尘管经扩散器进入水箱,经水的过滤作用气体从上方排出,而粉尘颗粒则沉在水中,当水浑浊时,打开水箱下方放水阀放出污水,从上方补充净水。
  3 雾化水除尘器
  3.1 结构
  除尘器主要由除尘套管、雾化水喷头等组成(见右图)。
  3.2 工作原理及使用方法
  工作原理:平地静压水(工作压力≥3Mpa)或者动压水通过除尘套管里面的喷嘴时,水流被雾化成细微的小水滴及雾气。当钻屑被风排至喷嘴下风侧时,喷嘴喷出的水滴与钻屑接触后,雾化的水滴将钻屑粘结在一起,尘粒被湿润,然后下排至沉淀池,而降低空气中粉尘的浓度。
  使用方法:(1)用Φ113mm钻头进行扩孔,然后将除尘套管近孔端下进扩孔位置,钻孔内壁和除尘套管之间的空隙采用编织袋或者黄土封堵,防止套管远孔端处漏风;同时利用皮带或者其它耐用柔性材料切割成内、外径适中的挡尘垫,用螺栓把挡尘垫固定在除尘套管法兰盘上,防止凤排钻粉时钻粉从除尘套管末端喷出。(2)将井下的高压水管接到喷嘴上,钻机正常钻进风排粉期间,钻屑通过钻杆和钻孔内壁的通道进入到除尘器内,从而实现雾化水与钻屑充分混合起到降塵效果。(3)采用埋线胶管与除尘器的出口连接,将混合后的煤泥排至沉淀池。
  4 降尘效果
  为了进一步验证除尘器的降尘效果,我们多处工作面下巷对两种除尘器进行了试验,效果良好,总尘的降尘率达到了935%。实现对细微钻屑粉尘的控制作用:
  使用前(mg/m3)使用后(mg/m3)降尘率(%)
  总尘150.59.893.5
  呼吸性粉尘49.32.495.1
  通过除尘器的推广使用,钻进作业现场煤尘大、不易控制、煤尘飞扬的问题得到了有效的解决,除尘器减少了粉尘的产生,改善了职工的作业环境。
  5 注意事项
  (1)螺旋箱体除尘器适用于井下各个打钻作业地点,但体积大,较笨重,不适用于频繁搬运。打钻期间如果存在喷孔现象时,钻孔排粉不畅容易造成钻杆被夹死,钻进过程中要求钻机操作人员勤观察钻进压力和旋转压力情况,避免出现钻杆被夹死。
  (2)雾化水除尘器结构简单、搬运方便、适应性较强,能够满足井下各种消突钻孔的施工,考虑到风水联动的特点,作业条件容易得到满足,但是在实际的作业现场,操作期间一定要做好排粉期间的煤泥处理工作,沉淀池和水沟要及时清挖,防止出现大量的煤泥沿水沟流入水仓。
  参考文献:
  [1]任德伟.捕尘器在钻孔施工中的成功应用[J].中国西部科技,2008.
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