孫玉龍
摘要:本文淺析煤礦機風工作面順層鉆孔下篩管的重要性。機風巷工作面瓦斯治理問題便成為制約安全生產的重要因素。因此,研究機風巷工作面瓦斯抽采治理問題成為了重要的課題,以正確的理論指導現場安全生產成為了勢在必行的途徑。本文分析介紹順層鉆孔施工過程中采用大通徑鉆桿配合開閉式鉆頭,采用鉆桿內下篩管的原因,并針對其原因在生產過程中采取安全技術措施進行研究。
關鍵詞:瓦斯治理;打鉆施工;大通徑鉆
引言
在煤層開采過程中,采用綜合機械化回采時,首先要解決的就是前期高瓦斯區域穿層消突,煤層的瓦斯治理問題。目前,煤礦機風巷瓦斯治理主要采用6500 型坑道鉆機打順層鉆孔施工工藝,其配套的主要設備有鉆機、鉆桿和鉆頭選型。由于煤層賦存傾角、煤巖性的影響,鉆孔施工結束后下篩管、封孔管以及連管抽放瓦斯是影響工作面能否正?;夭傻年P鍵,因此下篩管保證鉆孔的瓦斯抽放效果十分重要,必須采取相應的工藝措施來控制。只有這樣才能保障煤炭回采時的安全,使煤炭資源得到合理回收,本文以淮北礦業許疃礦3238 工作面機風巷順層鉆孔瓦斯治理為例,并以大通徑鉆桿桿內下篩管新工藝前后的鉆孔瓦斯濃度比較,淺析大通徑鉆桿內下篩管新技術在瓦斯治理方面的實踐經驗。
1 改進前下篩管施工工藝
許疃礦3238 工作面煤層厚度1.30~3.75m,平均2.60m。煤層賦存較穩定,結構復雜,以一層薄夾矸為主。該工作面地質構造復雜,主要構造為斷裂構造。工作面煤系地層總體呈南北走向,向東傾斜的單斜構造,煤層在走向上有幾處起伏。煤層傾角3~32°,瓦斯含量4.5-5.2m?/T 米,平均20°。
施工工藝:順層鉆孔施工鉆機選用型ZDY6500LP(A)型,鉆桿采用Φ73mm 三棱鉆桿,開孔時用Φ133mm 復合鉆頭開孔1 米,提鉆后安裝防噴孔裝置,Φ113mm 復合鉆頭施工至終孔提鉆,采用提完鉆全程下篩管施工工藝。防止封孔后因巖石段鉆屑淤積在孔內形成壓力氣室,確??變韧咚贯尫磐ǖ?,保證鉆孔抽采的連續性,防范成孔后的噴孔事故。
1.1 提鉆后下篩管下不到位的主要原因分析
1)鉆孔施工成型后,由于孔內巖性差易破碎、地質構造復雜,出現不同程度的塌孔,孔內出水等問題。
2)鉆孔施工后,鉆孔巖煤粉未吹凈,導致少量的煤巖粉滯留在孔內。
3)由于施工俯角順層鉆孔,鉆孔設計深,同一施工地點兩處施工用風,導致壓風弱,鉆孔返渣弱,導致部分煤巖粉集聚在孔內。
4)操作流程不規范。盲目追求鉆進效率,未合理調配鉆進參數。鉆孔施工過程中,鉆進速度過快,孔內煤巖性變化時未做到“輕壓慢進”,軟煤層內施工未做到“勤提鉆多排渣”,未充分排渣,孔內煤巖粉不能及時排出造成堵孔而出現噴孔。
1.2 提鉆后下篩管下不到位的應對措施
1)分段提鉆桿,鉆桿每提20-30 米,采用壓風吹一次孔內煤巖粉,每次吹孔5-10 分鐘,始終保持鉆孔前后的暢通。
2)鉆桿提完后,提前做好篩管連接的準備工作,保證在鉆孔塌孔前迅速將篩管下到孔底。
2019 年1-6 月份,許疃煤礦3238 工作面機巷施工167 個順層鉆孔,平均孔深98 米,約16440 米。下Φ32mm 篩管1140 米,孔內下篩管長度約達到6.9%,連管合茬抽放1 個月, 鉆孔的平均瓦斯濃度30%-40%左右,下篩管達不到管到底,下篩管效果較差,單孔瓦斯濃度較低,瓦斯抽采效果不理想。
2 改進后下篩管施工工藝
施工鉆機選用型ZDY6500LP(A)型,鉆桿采用Φ大通徑73mm鉆桿,開孔時采用復合鉆頭Φ133mm 擴孔1 米,提鉆后安裝防噴孔裝置,Φ103mm 開閉式鉆頭施工至終孔,采用邊提鉆邊從鉆桿內下Φ32mm 篩管。
2.1 鉆桿內下篩管下到位的主要原因分析
鉆孔施工成型后,由于孔內鉆桿對鉆孔周圍形成一個封閉式保護,孔內煤巖粉不易在短時間內塌孔,孔內始終保持暢通。
2.2 采用開閉式鉆頭鉆桿內下篩管工藝難點分析
1)開始使用Φ32mm 篩管端頭采用防塵帽,從鉆桿中下篩管,通過開閉式鉆頭時,鉆頭正常打開。提鉆桿3-5 米后,從鉆桿內下篩管,篩管被提出的鉆桿向后帶出,導致重復推篩管、下篩管,100多米的鉆孔下篩管大約2 小時左右,下篩管影響時間長。
2)Φ32mmPVC 篩管端頭采用Φ32mm 懸掛后,從鉆桿中下篩管,通過開閉式鉆頭,鉆頭正常打開。提鉆桿10-20 米后,從鉆桿內下篩管,懸掛正常打開后,下篩管約1.5 小時左右。
2.3 采用開閉式鉆頭鉆桿內下篩管工藝注意事項
1)使用Φ133mm 復合鉆頭開孔施工1m 后提鉆,規范安裝防噴孔裝置,抽采負壓不小于13Mpa,全程打開使用。
2)使用Φ103mm 開閉式鉆頭繼續鉆進施工,施工中如遇到錨桿、錨索等,及時停止鉆進,防止開閉式鉆頭蓋打壞造成煤巖堵孔不返渣引起抱鉆事故。提鉆后就近進行補開孔。
3)鉆進施工中要輕壓慢進,壓風不得低于0.5 Mpa,否則,停止施工鉆進。堅持邊打邊沖,確保鉆孔后路暢通。
4)鉆孔施工至終孔后,將鉆桿及孔內巖粉沖凈,鉆桿提出2m后,Φ32mm 篩管安裝好懸掛后,絲扣上緊不松動,從鉆桿內下懸掛及Φ32mm 篩管,篩管絲扣上緊不脫落。下到終孔位置,懸掛打開后開始提鉆,直至全程下完篩管。
5)下篩管前,要對所使用的PVC 篩管絲扣及接頭進行檢查,確保篩管不堵塞、不彎曲、絲扣完好。
2020 年4 月至5 月,許疃礦施工順層鉆孔61 個,平均孔深98 米,約6065 米。下Φ32mmPV 篩管5943 米,孔內下篩管長度由原來的6.9%提高到98%,連管合茬抽放1 個月,鉆孔的平均瓦斯濃度在70%左右。
3 結論
針對綜采工作面順層鉆孔瓦斯治理條件下的諸多技術難題,首先必須做好鉆機、鉆具選型和合理配套的技術措施作為保障,并積極探索使用瓦斯治理新技術新工藝,加強與先進單位的技術交流與合作。采取“走出去,請進來”以及與科研院校合作的方式,就“解決打鉆瓦斯治理問題”加強技術交流與合作,取長補短,解決問題。積極推廣成熟的瓦斯治理經驗。
(淮北礦業(集團)有限責任公司 工程處鉆探分公司,安徽 淮北 235000)