精细化管理在煤矿打钻与瓦斯抽采中的应用

精细化管理在煤矿打钻与瓦斯抽采中的应用

张文武

淮河能源控股公司煤业公司勘探工程分公司，安徽淮南 232001

摘要：瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本,打钻和抽采效果直接关系着瓦斯的治理效果。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,保证了矿井安全生产

关键词：打钻；瓦斯抽采；精细化管理

淮南矿区都是高瓦斯或者突出矿井，历史上多次出现瓦斯事故，勘探工程分公司承担为矿区大部分瓦斯及防治水钻孔的施工工作。目前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。为了进一步研究打钻与瓦斯抽采工作，本文结合精细化管理方法，积极探索了打钻与瓦斯抽采精细化管理在煤矿中的应用。希望通过进一步实践探索，为进一步为保障安全生产出力。

1打钻和瓦斯抽采

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。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。

2防喷装置

        施工时孔口安设抽采三通，并连接好抽采管路，若孔内出现瓦斯异常，及时打开抽采负压进行抽采。钻机所有仪器、仪表必须完好，手把齐全，开关、控制按钮灵敏可靠，机械转动部分防护栏、保护罩齐全；钻孔施工过程中，适当控制钻进速度，保证钻孔孔内排渣正常，不发生憋钻、堵钻现象；遇岩石破碎段，来回撤钻冲尽孔内岩石颗粒，确保钻孔畅通；钻孔施工前抽采一队必须将抽采软管接至孔口，钻孔施工过程中，发现孔内出水、瓦斯异常时，应及时停钻且不得起出钻杆，勘探公司负责将抽采软管连接钻杆末端，开启抽采负压进行预抽，并及时汇报；处理堵孔必须使用钻机，处理过程中孔口抽采负压必须开启。

3合理安设和改进放水器

瓦斯抽采的过程中抽采管路经常会出现积水和堵塞的问题，严重影响瓦斯抽采效果，通过合理安设和改进放水器，实现自动放水。工作原理：打开放水器闸阀，放水管与抽采管路连通，浮球在管路负压作用下闭合，放水管与抽采管路负压平衡，抽采管路内的水在自重作用下逐渐流入放水管。随着放水管内积水增多，直到放水管内水的压强大于抽采负压值时，浮球在水的自重作用下漂浮上升，开始放水。放水速度取决于积水高度h和出水口直径大小。当抽采负压增高时，浮球再次闭合，处于初始状态。在管路负压稳定、连续积水的情况下，可实现连续不间断放水。可以有效解决抽采系统积水、堵塞的问题，从而提高瓦斯的抽采效率。

4优化抽采计量管理

为有效监测和抽采瓦斯，有必要合理优化瓦斯抽采计量装置。第一步是合理布置抽采计量装置。自动计量传感器装置安装在抽采泵站，抽采管路等处，可以实时监测浓度变化和温度等参数。同时，安装抽采自动计量装置的地点必须安装孔板流量计，自动计量装置的进气侧必须安设除渣、放水装置。建立完整的瓦斯抽采计量分析、维护、调整的相关制度，定期测量各项相关参数。加强自动计量装置的现场管理。建立抽采自动计量装置日巡检制度，每班必须安设专人对井下的抽采自动计量装置进行不少于一次的巡检。建立抽采自动计量调校台帐。流量传感器每5天调校1次，其他传感器每10天调校1次，确保自动计量误差不超过5%。

5 水力冲孔

 为释放突出潜能，减小或消除突出危险，利用带高压水钻头向具有自喷能力的煤层钻凿的钻孔。水力冲孔卸压增透措施是在岩柱的掩护下，施工钻孔后，采用中高水通过高效喷头冲击钻孔周围的煤体，冲出大量煤体和瓦斯，应力集中向冲孔周围移动，使冲孔附近煤体卸压增透，有效地提高了抽放效果。该项目在现场取得较好的应用效果，优化了水力冲孔工艺和提出了破煤临界水压、破煤有效压力、流量、冲孔时间等冲孔技术参数的确定方法，掌握了各试验点的水力冲孔有效影响半径的变化规律，查明了水力冲孔的破煤机理和消突机理。该技术已在淮南矿区熟练应用，适用于有5m以上岩柱保护的石门井巷揭煤工作面及顶板巷道穿层钻孔。

5防治瓦斯超限
        从源头着手，规范巷道设计，确保通风系统合理、可靠。利用井下瓦斯抽采泵站实施高、低浓度分源抽采，确保易喷孔区域打钻、冲孔全程连抽。有喷孔现象的地区，打钻和水力冲孔期间，必须使用防喷装置，防止瓦斯超限。改进并完善防喷装置，加大抽放连接管路直径（不小于100mm），提高各连接部位密封性能。推广使用孔口及巷道风流瓦斯收集装置“双保险”，降低巷道风流瓦斯浓度。合理安排钻孔施工顺序，充分利用已连抽钻孔的卸压作用，降低喷孔强度。在打钻地点回风侧3m范围、10-15m范围分别吊挂甲烷检测报警仪和甲烷传感器，对巷道内风流瓦斯实时监测。抽采巷道内多台钻机平行作业时，严禁同时见煤，防止瓦斯集中涌出。钻孔施工结束后应及时连抽，减少钻孔瓦斯涌出，降低风流瓦斯浓度。

6采用打钻视频监控系统

通过打钻视频监控系统，可以监控钻孔施工过程，处理紧急情况。打钻视频监控系统具有许多优点，首先打钻视频监控系统可以有效节约人力资源，这是因为在钻孔施工结束后，通过该系统进行验收，只要安排技术人员验证钻孔的深度和角度，就不需要专门的验收人员到现场进行钻孔验收;其次，打钻视频监控系统可以提高钻孔施工质量，打钻视频监控系统可以实时记录钻孔施工全过程。

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，提高钻孔施工质量、封孔质量、抽采管路联接质量，抽采效果，减少瓦斯治理成本，实现抽采最大化和抽采精细化管理，提高矿井瓦斯治理的效果，促进矿井生产安全。

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.