论文部分内容阅读
摘要：煤矿瓦斯事故是高瓦斯突出矿井普遍存在的一种灾害。目前，瓦斯治理的主要措施是施工钻孔抽采煤层瓦斯。但在瓦斯抽采钻孔施工过程中，由于地应力高、瓦斯压力大、煤质松软，极易发生钻孔喷孔现象。因此，研制煤层钻孔施工防喷装置，对矿井钻孔安全施工、提高钻孔施工速度、保证安全生产具有重要意义。本文详细的论述了穿层抽采钻孔防喷装置及其应用注意事项。
关键词：穿层抽采;钻孔防喷装置;注意事项
随着煤矿开采深度和强度的增加，煤与瓦斯突出危险性日趋严重。因此，为解决因煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高，施工穿层钻孔过程中易喷孔造成钻场瓦斯浓度超限和水煤伤人的问题，根据穿层钻孔喷孔特性，可采用“三防”装置，该装置可杜绝打钻过程中瓦斯超限的现象，有效地保证了穿层抽采钻孔施工的安全。
一、防喷装置结构
1、结构。防喷装置主要包括固孔管、孔口多通装置、气水分离装置、储煤装置四部分，如图1所示。
①固孔管：固孔管用于保持钻孔孔口2m段成型完好，防止孔口塌孔，同时固孔管上安装法兰盘，用于连接孔口多通装置。
②孔口多通装置：中心为一钻杆通道，前后各安装一个法兰盘，前端法兰盘用于连接固孔管，后端法兰盘用于安装带空心的胶垫，空心直径与钻杆直径一致。上部为抽采瓦斯出气口，出气口安装有过滤网，下部为落煤口。
③气水分离装置：包括上部的气水分离箱和下部的集水箱。气水分离箱由若干个进气口和一个带阀门的出气口，瓦斯和水进入气水分离装置后，经挡板阻挡和过滤网的过滤，瓦斯气体经出气口进入抽采系统，水在重力作用下进入集水箱。集水箱上下各有一个蝶阀，正常工作时上部蝶阀打开，下部蝶阀关闭，气水分离箱和集水箱相通。在放水时，关闭上部蝶阀，将气水分离箱和集水箱隔开，打开下部蝶阀放水。放水完成后，再次关闭下部蝶阀，打开上部蝶阀，如此反复进行气水分离工作。
④储煤装置：从孔口落煤口落下的煤和水在该装置内储存，该装置内的瓦斯气体由出气口进入气水分离装置，水和煤经放煤口放出，在沉淀池内沉淀后清理出去。
二、矿井及工作面概况
某矿区采用立井、斜井分水平联合开拓，采区上、下山单双翼布置，走向长壁冒落法回采，分区抽出式通风。该煤层开采标高为-320～-679m，并具有以下特点：①地应力高;②瓦斯压力高;③瓦斯含量高;④透气性低。
三、钻孔施工中存在问题及原因
1、存在问题。根据该施工地点、煤层赋存状况和施工进度等情况，选择ZDY4200SWL
型钻车，钻杆长度为1m×Φ73mm，钻头直径为Φ94mm。
钻孔施工至开口向里300～500m区域，钻孔施工期间，钻孔出渣量大、喷孔，单孔最大喷出煤量5t，跟机探头最大54%。钻孔施工难度大（喷孔严重、出渣量大、夹钻、延时喷孔），施工过程中容易造成瓦斯超限。另外，还存在着
钻孔施工效率低的问题，其严重影响了区域瓦斯治理进度。
2、原因
1）施工难度大：①瓦斯涌出量大，制约打钻;②劳动强度大，单孔出渣量大;③施工过程中，瓦斯涌出量大、出渣量大，容易造成夹钻。
2）瓦斯管理难度大：①钻孔瓦斯涌出量大，因局部通风量不足，回风瓦斯居高不下;②瓦斯涌出时间长，每班有一段时间因瓦斯影响不能施工。
3）经常出现延时喷孔：钻孔喷孔表明钻孔施工过程中钻孔内部发生了煤与瓦斯突出，因而喷孔属于煤与瓦斯突出的范畴，喷孔机理应从煤与瓦斯突出的角度进行解释。不但打钻期间容易发生喷孔，而且在拔钻后还会发生延时喷孔，这给防瓦斯带来了挑战。
四、防喷孔技术和装置
1、防喷孔技术
1）监测瓦斯，施工期间孔口上方回风侧3m范围悬挂CH4便携仪，打钻地点回风侧15m范围悬挂CH4传感器。施工过程中随时观看便携仪，掌握瓦斯浓度变化情况，出现瓦斯异常增大时要及时停钻。
2）钻孔施工过程中，出现喷孔、夹钻、顶钻、响煤炮等异常情况时，应停止钻进，使钻杆在小范围内反复进退，增加排粉，防止钻杆夹死或瓦斯大量涌出。
3）打钻过程中，遇见软煤或岩，降低钻进速度，控制排渣量，让瓦斯和渣缓慢从孔内排出，直至停止钻进。
4）钻孔施工完毕后应多排粉，排粉时间应在10min以上，保证孔内通畅，无积渣。
5）防延时喷孔，使用好“三防”装置，特别是防延时喷孔挡板的使用;为了预防延时喷孔，拔钻后，及时封孔，要求在两分钟之内将所施工钻孔封孔完毕;如果塌孔，不要强行封孔。
2、“三防”装置的使用。根据施工地点瓦斯压力大的特點，采用全封闭式“三防”装置防治瓦斯。全封闭式“三防”装置由SPZ-4三防装置主体、孔口罩、气渣分离箱、软管等组成。
瓦斯抽采打钻防喷、防尘一体化装置集风水射流除尘器、气渣分离箱、排渣、水箱为一体，一机多用功能多，安装使用方便、操作简单，移动方便快捷。在瓦斯防治上，充分体现了其优越性，能除尘、防打钻过程中喷孔、防延时喷孔。
四、防喷孔装置应用注意事项
为保证防喷孔装置安全有效，使用时必须注意以下事项：①套管安装必须牢固，防止喷孔冲出。②要调节好抽放负压，保证瓦斯能全部抽走，消除瓦斯超限等安全隐患。③在钻孔穿煤期间，钻杆要轻压慢进，减少单位时间内煤体破坏量，降低压力释放速度，减缓钻孔内瓦斯释放量。④为防止因钻孔内瓦斯压力过大将密封装置及其他连接管件冲顶出伤人，在钻机后方和钻场内严禁站人。
五、结语
近年来，随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力不断增大，煤巷掘进效率低，突出危险性严重，制约着安全生产。因此，可运用“三防”装置，采用针对性的防瓦斯技术，能有效预防打钻引起的喷孔现象，既保证了安全施工，又提高了效率。
参考文献
[1]李文树，龙建明，陈久福，李宗福，周声才.瓦斯抽采钻孔喷孔防护装置的研制与应用[J].煤炭科学技术，2015（12）.
[2]孟战成.浅析穿层钻孔防喷孔技术和装置研究与应用[J].煤炭工程，2017（07）.
关键词：穿层抽采;钻孔防喷装置;注意事项
随着煤矿开采深度和强度的增加，煤与瓦斯突出危险性日趋严重。因此，为解决因煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高，施工穿层钻孔过程中易喷孔造成钻场瓦斯浓度超限和水煤伤人的问题，根据穿层钻孔喷孔特性，可采用“三防”装置，该装置可杜绝打钻过程中瓦斯超限的现象，有效地保证了穿层抽采钻孔施工的安全。
一、防喷装置结构
1、结构。防喷装置主要包括固孔管、孔口多通装置、气水分离装置、储煤装置四部分，如图1所示。
①固孔管：固孔管用于保持钻孔孔口2m段成型完好，防止孔口塌孔，同时固孔管上安装法兰盘，用于连接孔口多通装置。
②孔口多通装置：中心为一钻杆通道，前后各安装一个法兰盘，前端法兰盘用于连接固孔管，后端法兰盘用于安装带空心的胶垫，空心直径与钻杆直径一致。上部为抽采瓦斯出气口，出气口安装有过滤网，下部为落煤口。
③气水分离装置：包括上部的气水分离箱和下部的集水箱。气水分离箱由若干个进气口和一个带阀门的出气口，瓦斯和水进入气水分离装置后，经挡板阻挡和过滤网的过滤，瓦斯气体经出气口进入抽采系统，水在重力作用下进入集水箱。集水箱上下各有一个蝶阀，正常工作时上部蝶阀打开，下部蝶阀关闭，气水分离箱和集水箱相通。在放水时，关闭上部蝶阀，将气水分离箱和集水箱隔开，打开下部蝶阀放水。放水完成后，再次关闭下部蝶阀，打开上部蝶阀，如此反复进行气水分离工作。
④储煤装置：从孔口落煤口落下的煤和水在该装置内储存，该装置内的瓦斯气体由出气口进入气水分离装置，水和煤经放煤口放出，在沉淀池内沉淀后清理出去。
二、矿井及工作面概况
某矿区采用立井、斜井分水平联合开拓，采区上、下山单双翼布置，走向长壁冒落法回采，分区抽出式通风。该煤层开采标高为-320～-679m，并具有以下特点：①地应力高;②瓦斯压力高;③瓦斯含量高;④透气性低。
三、钻孔施工中存在问题及原因
1、存在问题。根据该施工地点、煤层赋存状况和施工进度等情况，选择ZDY4200SWL
型钻车，钻杆长度为1m×Φ73mm，钻头直径为Φ94mm。
钻孔施工至开口向里300～500m区域，钻孔施工期间，钻孔出渣量大、喷孔，单孔最大喷出煤量5t，跟机探头最大54%。钻孔施工难度大（喷孔严重、出渣量大、夹钻、延时喷孔），施工过程中容易造成瓦斯超限。另外，还存在着
钻孔施工效率低的问题，其严重影响了区域瓦斯治理进度。
2、原因
1）施工难度大：①瓦斯涌出量大，制约打钻;②劳动强度大，单孔出渣量大;③施工过程中，瓦斯涌出量大、出渣量大，容易造成夹钻。
2）瓦斯管理难度大：①钻孔瓦斯涌出量大，因局部通风量不足，回风瓦斯居高不下;②瓦斯涌出时间长，每班有一段时间因瓦斯影响不能施工。
3）经常出现延时喷孔：钻孔喷孔表明钻孔施工过程中钻孔内部发生了煤与瓦斯突出，因而喷孔属于煤与瓦斯突出的范畴，喷孔机理应从煤与瓦斯突出的角度进行解释。不但打钻期间容易发生喷孔，而且在拔钻后还会发生延时喷孔，这给防瓦斯带来了挑战。
四、防喷孔技术和装置
1、防喷孔技术
1）监测瓦斯，施工期间孔口上方回风侧3m范围悬挂CH4便携仪，打钻地点回风侧15m范围悬挂CH4传感器。施工过程中随时观看便携仪，掌握瓦斯浓度变化情况，出现瓦斯异常增大时要及时停钻。
2）钻孔施工过程中，出现喷孔、夹钻、顶钻、响煤炮等异常情况时，应停止钻进，使钻杆在小范围内反复进退，增加排粉，防止钻杆夹死或瓦斯大量涌出。
3）打钻过程中，遇见软煤或岩，降低钻进速度，控制排渣量，让瓦斯和渣缓慢从孔内排出，直至停止钻进。
4）钻孔施工完毕后应多排粉，排粉时间应在10min以上，保证孔内通畅，无积渣。
5）防延时喷孔，使用好“三防”装置，特别是防延时喷孔挡板的使用;为了预防延时喷孔，拔钻后，及时封孔，要求在两分钟之内将所施工钻孔封孔完毕;如果塌孔，不要强行封孔。
2、“三防”装置的使用。根据施工地点瓦斯压力大的特點，采用全封闭式“三防”装置防治瓦斯。全封闭式“三防”装置由SPZ-4三防装置主体、孔口罩、气渣分离箱、软管等组成。
瓦斯抽采打钻防喷、防尘一体化装置集风水射流除尘器、气渣分离箱、排渣、水箱为一体，一机多用功能多，安装使用方便、操作简单，移动方便快捷。在瓦斯防治上，充分体现了其优越性，能除尘、防打钻过程中喷孔、防延时喷孔。
四、防喷孔装置应用注意事项
为保证防喷孔装置安全有效，使用时必须注意以下事项：①套管安装必须牢固，防止喷孔冲出。②要调节好抽放负压，保证瓦斯能全部抽走，消除瓦斯超限等安全隐患。③在钻孔穿煤期间，钻杆要轻压慢进，减少单位时间内煤体破坏量，降低压力释放速度，减缓钻孔内瓦斯释放量。④为防止因钻孔内瓦斯压力过大将密封装置及其他连接管件冲顶出伤人，在钻机后方和钻场内严禁站人。
五、结语
近年来，随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力不断增大，煤巷掘进效率低，突出危险性严重，制约着安全生产。因此，可运用“三防”装置，采用针对性的防瓦斯技术，能有效预防打钻引起的喷孔现象，既保证了安全施工，又提高了效率。
参考文献
[1]李文树，龙建明，陈久福，李宗福，周声才.瓦斯抽采钻孔喷孔防护装置的研制与应用[J].煤炭科学技术，2015（12）.
[2]孟战成.浅析穿层钻孔防喷孔技术和装置研究与应用[J].煤炭工程，2017（07）.