试析打钻与瓦斯抽采精细化管理在煤矿中的应用

试析打钻与瓦斯抽采精细化管理在煤矿中的应用

李号

淮北矿业集团祁南煤矿

摘要：煤矿瓦斯治理的基础是瓦斯抽采，瓦斯的治理效果直接体现在打钻和抽采的效果上。经过对全国可查矿业公司的打钻及瓦斯抽采精细化管理分析，秉承着“钻到位、管到底、孔封严、水放通”的原则，加强瓦斯抽采管理水平，经技术管理层面措施与装备实操措施相结合的整体转变，瓦斯从以往的防守为主逐渐转化为以治理为主，这也就从矿井开采根本上保证了生产安全。

关键词：打钻；瓦斯抽采；精细化管理

煤矿瓦斯地质条件复杂在我国很多地区都有出现，目前各大矿业公司常规采取的防治瓦斯主要手段是打钻及瓦斯抽采，存在着打钻不到位、封孔管不到位、钻孔内有积水、瓦斯因各类因素导致的抽采浓度低、管路整体有积水或管路整体内出现积渣等诸多问题。由于开采周期及年代问题，现有的很多煤矿瓦斯治理技术尚没有达到矿井安全开采生产的需要，为了响应国家安全生产的号召，我国煤炭开采量较为集中的地区从实际技术出发，将打钻到位，一管到底，钻孔封严，排水畅通四大方面作为行业新标准，并且开采企业内部建立新的管理制度，从自身企业可持续发展上进行改变，并且坚定的落实在瓦斯防治工作上的一系列重要措施，进一步为保障工作人员生命财产安全而出力。

一、煤矿中打钻和瓦斯抽采精细化细节分析

防治瓦斯灾害事故的根本措施是瓦斯抽采，瓦斯抽采的基础和关键是打钻。打钻地点需要根据实际煤岩特性及钻孔长度，顺层钻孔的采用一般由φ73mm三棱钻杆加φ94mm钻头组合，但是可以被φ85mm麻花钻杆加φ113mm的钻头替代使用，钻孔内的钻杆和钻头外径需要相差较小，好处是钻进后保直。普遍使用的水压结合三棱钻杆和光钻杆方式可以被压风结合麻花钻杆或者肋骨钻杆螺旋动力排渣方式替代，钻屑经由压风和螺旋叶两者共同作用排出孔外。φ30mm是供风管路内径最小值，风量最小值则是15m3/min。实验表明，钻孔抽采浓度提高明显是因为之前由于在工艺上不成熟，导致出了钻孔偏斜严重，串孔，钻孔排渣不净，钻孔塌孔等情况。由于之前一直未采用封孔新工艺，导致了封孔效果差。因为采用聚氨酯进行封孔是矿井抽采的老工艺，造成了煤层泄压圈形成的裂隙长度远大于封孔实际长度，导致了封孔效果不理想并产生漏气现象的问题。抽采效果也就因此受到了影响。为了让抽采效果增强，将孔口的负压控制在20kPa之上，单孔抽采浓度达到50%及以上，其效能转化率上相比传统工艺能发挥出更高的能力。这种工艺目前被称作是“囊袋封孔”技术，因为其突出的效果已经被煤炭开采业普遍采用。

二、打钻、瓦斯抽采及排查细节分析

地测部门通过巷道中线确定钻位基线以确保钻孔定位准确。排序管理问题上一般采用钻位标识的技巧进行施行。用警戒度高的红色油漆在钻孔处或在巷帮里岩壁上进行标记，为确保每个钻孔的施工方位和角度，开钻前会使用开孔定向仪校验，精准的确定钻孔的施工方位和角度。

矿井排渣工程上，岩孔多用于水力排渣，同时斜穿层孔或煤孔也会使用相同的技术。施工过程中如果出现钻头处无排渣，应保持空钻，等待一切正常后再次进行施工，防止出现喷孔现象。目前的几种排渣工艺上各有各的运用方式，穿层孔排渣一般采用风排渣，其在施工过程中因鼓风作用造成的粉尘效果特别大。演化而来的是风水排渣的方式，简单来说就是在风排过程中冲水，看似简单，实则务必要保证风压大于水压的条件下进行排渣工作，改良之后的风水协同排渣能够消除风排过程中大量粉尘的问题，效果较为显著。最后依据施工过程中的排渣效果，还可以进行水力排渣^[2]。水力排渣使用防喷孔装置过程中在减少内部漏点的原理上，增加容积可以改进防喷孔的效能，使之达到目的。另外采用法兰盘或者丝扣材质进行相连时也是能够达到相同目的的。以上两种方法能够有效减少打钻喷孔造成的瓦斯超限。在固孔管上焊接三通提高处理瓦斯喷孔的能力并在防喷装置的连接处增加个挡板，这样做的目的也是在避免瓦斯超限的可能^[3]。

封孔管长度在十八米之上时，前端一米作为抽采花管，这种新工艺确保可以做到管到底的同时并能够保持全程下管。其次，增加封孔的长度，囊袋封孔管封孔技术是将原有的五至八米封孔长度增加到十八米以上，其效果主要是不像以往那样单一的进行封堵。主要手法为：先通过注浆泵将囊袋封孔管两端的囊袋注满浆液，待囊袋膨胀到一定程度后，里端囊袋下方的爆破阀会打开，浆液通过爆破阀进入两囊袋封孔段空间。其注浆压力最好能够达到2MPa以上，这样做的目的就是增大工艺的整体水平让其在大压力作用下，浆液能够最大限度的进入钻孔裂隙之中，提高整体钻孔的严密性。

三、设备计量和人工计量管理分析

为了更方便的监测矿井内对瓦斯浓度、流量、温度、抽采负压等，需要安装瓦斯抽采监控系统。其监控系统自动计量传感器主要安装在瓦斯抽放泵站、抽采主管、干管、支管以及抽采钻场等，这样安装完毕之后就能够实时了解瓦斯浓度等参数。为了能够让孔板流量计能发挥最大用处，即计量其他管网，在安装瓦斯抽采自动计量传感器时同时安装压力表，人工检测时就能够对其他管网进行计量和记录了

^[4]。

建立瓦斯抽采计量比对、维护和调校制度是为了有效保证抽采监控系统的计量装置准确性，地面瓦斯泵站工作人员需要每小时进行一次参数测量。通过对抽采流量、浓度、温度、负压等参数与自动计量的参数之间的比对，查看差值并登记台帐，当自动计量与工作人员检测的数据误差超过五个百分点时，必须要立即通知相关部门进行调校，并且一定要在两个小时之内完成调校。井下记录牌板需要工作人员每天在抽采干管、采掘工作面支管、抽采钻场测定抽采流量、浓度、温度、负压等参数，再与自动计量参数对比。工作人员通过对比参数值，如果出现了数据误差大于五个百分点，应立即向相关调校部门进行通知，并且一定要在八小时内完成调校。自动计量装置需要指定专人每天都进行一次巡查，每周进行一次调校，因为除了常规监测数据之外还有可能发生计量装置存在污物侵蚀的情况，这种时候工作人员需要立刻进行拆卸和清洗。只有确保仪表装置的正常运作才能够让自动计量装置的误差不超过五个百分点，才能够保证其安全性^[5]。

结束语：

通过以上对各类工具，技术，使用条件，使用环境，注意事项等方面的分析总结，可以得出煤矿开采的过程中，打钻与瓦斯抽采精细化管理可以从基本方面入手，落实每一处细节，相应的加强人员技术和管理系统可以促使工作进程中有效的提高实际工作效率，节省时间并提升安全度。

参考文献：

[1]刁勇,瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,刁勇,et al.煤矿瓦斯抽采监控智能评价管理系统的设计和构建[J].中州煤炭,2016.

[2]张再镕,王重文.陶二煤矿瓦斯防治技术及精细化管理研究与应用[J].煤炭与化工,v.39;No.239(3):23-25+29.

[3]黄枋庆,李国华.煤矿井下无线WiFi监控视频在瓦斯打钻抽放系统中的建立与应用[J].冶金丛刊,000(014):96-98.

[4]裴佰林.浅谈煤与瓦斯突出矿井瓦斯抽采精细化管理的不足与解决方法[J].商品与质量,000(006):249.

[5]李广清.打钻与瓦斯抽采精细化管理在突出矿井中的应用[J].煤炭与化工,038(4):P.145-147.

作者简介：

李号，（1987--）,男，汉族，安徽宿州，本科，工程师，研究方向：通风安全，从事工作：煤矿 。