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，煤礦生產自動化趨勢越來越明顯，很多設備作用和生產價值在煤礦系統中體現出來，這也使其成為煤礦發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害，防范瓦斯超限是遏制瓦斯事故的關鍵環節和重要手段。煤與瓦斯突出和按突出煤層管理的礦井應當嚴格落實2個“四位一體”綜合防突措施和過程管控，嚴禁違規以順層抽采代替穿層抽采、以局部措施代替區域措施;建立完善突出預警機制，發現瓦斯涌出異常、超限，以及噴孔、頂鉆等動力現象時，必須立即停止作業、停電撤人、分析原因并采取有效治理措施。發生瓦斯噴孔動力時，瓦斯涌出量驟增，使風流中瓦斯濃度超限、高速噴出的瓦斯及水渣可能推翻設備、攜帶大量煤渣噴出傷人，嚴重時會引發煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等誘發性重大事故。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生，防患于未然，對于保障礦井安全生產具有重要的現實意義。

關鍵詞：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節，也是薄弱環節。防治瓦斯超限是煤礦管理的重點工作，工作面瓦斯的超標是影響煤礦生產主要影響因素之一。隨著礦井開采機械化程度的不斷提高，煤礦掘進速度大幅度加大。因此，在單位時間內從工作面涌出的瓦斯量急劇增大，瓦斯濃度超標現象頻繁發生。特別是當采掘工作面采空區側懸頂距離過大時，上隅角涌出的高濃度瓦斯氣體無法快速擴散至風流，造成局部瓦斯濃度超標。在實際生產過程中，瓦斯濃度超標不但對開采人員的身體健康造成威脅，并容易引發重大安全事故，嚴重時給煤礦開采企業帶來巨大經濟損失。

1防噴措施在現場管理執行中存在的缺陷

1）打鉆防噴裝置封孔管封固質量環節，未達到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準和充分攪拌的要求;3）封孔候凝時間不足，急于施鉆造成封孔質量強度下降;4）封孔管、鉆桿安裝同心度及間隙不能滿足孔內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，噴孔時有噴脫孔口防噴裝置的風險。

2煤礦井下抽采打鉆全過程瓦斯防噴管理

2.1現場實測方法

根據《煤礦安全規程》規定：在對煤層瓦斯實施預抽后，必須對預抽瓦斯防治突出效果進行檢驗，其檢驗的指標之一是煤層瓦斯預抽率大于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，選擇瓦斯預抽率為60%是一個經濟合理的數值。流量法：在被考察的煤層區域，直接測定鉆孔瓦斯動態抽采流量，得出不同時間對應的瓦斯抽采流量。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，然后封孔并進行瓦斯抽采，當抽采一定時間以后，采用直接測定法測定被考察范圍的瓦斯含量，當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，則認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間內對應的有效抽采半徑。

2.2煤礦瓦斯抽采鉆孔軌跡三維可視化

在回轉鉆進施工中，常采用隨鉆軌跡儀進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行鉆孔軌跡測量。軌跡儀將采集到的姿態數據保存在測量探管內，測量完成后導出存儲的數據到軌跡儀控制器中，由軌跡儀數據處理軟件處理得到鉆孔軌跡。而在定向鉆進施工中，常采用泥漿脈沖或電磁波隨鉆測量系統，將測斜探管測量的鉆孔軌跡數據通過泥漿脈沖或電磁波傳輸從孔內實時傳輸到孔外，鉆機操作人員根據軌跡測量數據實時調整孔內螺桿鉆具的工具面指向，使得實鉆軌跡盡可能與設計軌跡一致，以達到定向鉆進的目的。

2.3瓦斯抽采高位鉆孔自動設計

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冒落帶及裂隙帶積聚的大量高濃度瓦斯，減少采空區的瓦斯涌出量。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，已經成為當前治理采空區瓦斯最常用、最有效的技術。常規的高位鉆孔設計主要依賴于使用CAD軟件，效率低、工作量大，設計時不能考慮煤層賦存條件的變化情況，導致瓦斯控制效果差，不利于礦井的安全生產?；贕IS平臺的瓦斯抽采高位鉆孔自動設計軟件，實現了高位鉆孔參數的自動計算和成圖。

2.4健全打鉆視頻監控系統，實現全過程管控

1）健全打鉆視頻監控系統。所有區域預抽鉆孔施工地點實現“一鉆一視頻”，對開鉆、封孔注漿、防噴裝置使用、起鉆、收尺、下套管、驗收等所有環節，做到全過程監控監督。2）合理調控鉆進速度。鉆孔鉆進過程中，鉆機司機隨時根據地質情況、孔內瓦斯情況、孔內返水返渣情況，調控鉆進速度，高效處理噴孔、塌孔、堵孔、卡鉆等問題。3）軌跡精準控制。通過管理技術人員對鉆孔數據分析、對操作司機培訓、日常監督指導打鉆，提升鉆機操作技能水平，做到精準控制定向鉆孔軌跡。所施工鉆孔軌跡趨于平滑，避免出現急彎、“鍋底”、“駝峰”，選擇分支點位置合適，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，減少堵孔誘發噴孔的風險。4）洗孔除渣環節考核。通過視頻監控、過程監督、制度考核、結果導向、效果考察等管理方式手段，強化鉆孔洗孔除渣環節，防范鉆孔通道沖洗除渣工序執行不到位，造成鉆渣積淤堵孔誘發噴孔。

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，要結合煤礦頂板巖層穩定性進行分析。合理的移架方式能夠有效支撐頂板，使機道和采空區頂板懸頂時間最短，防止頂板事故的發生。在采空區內，頂板隨工作面推進并及時垮落，直接影響綜采工作面瓦斯涌出及瓦斯治理。

結語

通過對打鉆全過程進行管理，改進封孔強度、推廣封孔固管和孔口防噴多通裝置法蘭緊固一體化技術、增大封孔管及連接管直徑、開發應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、開發定向長鉆孔定點分段式防塌孔護壁裝置、改造被動防護裝置等，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生。

參考文獻

[1]葉俊良，秦興林.定向水力壓裂增透技術在礦井瓦斯治理中的應用[J].中國礦山工程，2021，50（3）：33-35，39.

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