钻孔施工与瓦斯抽采精细化管理模式研究

摘要：为解决煤层瓦斯预抽中容易出现的钻孔施工不到位、瓦斯抽采浓度低、抽采管路积水多、打钻喷孔超限等问题，基于矿井实际情况，提出了“钻到位、管到底、孔封严、水放通、负压够、检测勤、场地净、资料齐，喷孔不超限”的钻孔施工与瓦斯抽采精细化管理模式，取得了良好的应用效果。

关键词：钻孔施工；瓦斯抽采；精细化管理；模式

中图分类号：F406．2；TD712+．6文献标志码：B文章编号：1008－0155(2016)03－0043－02

施工钻孔实施瓦斯抽采是治理煤矿瓦斯的主要手段，也是一种有效的手段，但由于过去管理中存在粗放作业，技术工艺老化等原因，经常造成钻孔施工不到位，预抽瓦斯浓度低，抽放管路积水严重而放不出水，打钻喷孔至巷道瓦斯超限，测定抽采参数误差大等问题。查阅文献发现，针对钻孔有效施工［1～2］、封孔工艺革新［3］、提高抽采管理［4～5］等方面的研究较多，而有关瓦斯抽采精细化［6］方面的研究比较少。因此，本文总结了陶二煤矿的瓦斯治理经验，提炼出了钻孔施工与瓦斯抽采精细化管理模式。

1矿井概况

陶二煤矿位于河北省邯郸市，设计生产能力0．9Mt/a，2014年核定生产能力1．2Mt/a。主采1号、2号煤层，其中1号煤层平均厚度1．2m，2号煤层平均厚度3．5m，均为煤与瓦斯突出煤层，实测开拓深度内最大瓦斯压力1．86MPa，最大瓦斯含量13．6m3/t。2014年矿井绝对瓦斯涌出量为26．7m3/min，相对瓦斯涌出量为13．37m3/t。矿井主要采取顺层钻孔预抽煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤层瓦斯、高位钻孔抽采邻近层卸压瓦斯、上隅角抽放等方法治理煤层瓦斯。

2钻孔施工与瓦斯抽采精细化模式

提出了陶二煤矿“钻到位、管到底、孔封严、水放通、负压够、检测勤、场地净、资料齐、喷孔不超限”的钻孔施工与瓦斯抽采精细化管理模式。

2．1钻到位

主要有6个方法：①采用正规钻场，为钻孔施工创造优良环境；②合理匹配钻头、钻杆、钻机，选择大扭矩、高强度型钻进设备；③由测量人员专门测定钻孔方位角基准线；④由技术员确定开孔位置，采用岩孔划圈、煤孔划道；⑤实行瓦斯员、安检员、班队长同时验孔及管理人员随机抽查机制，并严肃考核；⑥配备测斜装置，终孔位置偏差较大者算废孔，重新补孔，并作好明显标识。

2．2管到底

所有瓦斯抽采钻孔均下硬质塑料套管，套管直径51mm，若岩孔则煤孔段采用花管，若煤孔则全程采用花管(封孔段除外)。

2．3孔封严

采用5个办法：①深封孔，封孔深度一般在15m－25m；②两堵一注，孔口孔底聚氨酯、中间注水泥浆，注浆压力大于2MPa；③水灰比0．7∶1；④连抽管路连接头添加胶水材料密封；⑤专人检查漏气并现场处理。

2．4水放通

①因地制宜、多措并举、多种形式放水，凡是能放出水都是好方法；②在主管路斜坡变坡点设计了2个重力放水器，实施重力放水，当放水器中积水重量大于抽放负压时，放水器尾部阀门自动开启，实现主管路集中放水；③在支管路上低洼处，均安设人工放水器或自动放水器；④对正在施工的钻孔，安装可移动式孔口气水分离器；⑤对已施工完成的钻孔或钻场，采用孔口横“T”字形连接(见图1、图2)，实现瓦斯与水在孔口就进行分离；⑥安装的所有放水器、连接管均是透明的或有观测口，便于观察水是否放通。

2．5负压够

①建立“大流量、高负压、大管径”的瓦斯分源抽采系统，实现抽采能力有富余；②每天巡查抽采系统，确保设备运转正常，管路无积水、无存渣，仪表完好；③按需要调节抽采负压，预抽钻孔负压≥13kPa，卸压钻孔负压≥5kPa；④根据钻孔瓦斯抽采浓度调节抽采负压，避免负压过大或过小。

2．6检测勤

①配齐了仪器仪表：在瓦斯抽采主管路、主要支管路、钻孔等地点均安装了负压表、孔板流量计、测量口、旁通、导流管、瓦斯抽采自动测量装置，具备了瓦斯抽采参数测定与瓦斯抽采监控校正的条件，实现了随时测定、随时校正；②每周2次派专人对瓦斯抽采监控装置实施定期调校与检修，同时派专人每天对重点钻孔、每隔2天对支管及主管进行1次参数测定，并将测定记录现场悬挂，升井抄送相关部门；③调度室监控值班员、瓦斯抽采参数测定人员发现抽采监测装置中流量、浓度、负压等数据误差大于5%后，立即安排查找原因、进行调校，完成调校时间不得超过8小时。

2．7场地净

①重视钻场的正规设计，正规施工、正规验收，钻场规格符合设计、地面平整、有水窝，创造良好作业环境；②实施钻机每日检修、每班保养，钻杆上架、接头上油，牌板上墙、记录建本，摆放整齐、物见本色、无杂物；③钻孔施工完毕后，立即封孔抽放，移出设备，清扫场地，做到人走场地净。

2．8资料齐

主要体现在两个方面：①建立了通风防突资料专门档案室：通过设置三级目录、构建Access软件平台，实现通风防突资料统一管理、异地查阅、随时调阅、按权修改、存档备查等功能；②建立了瓦斯基础参数数据库：数据库包含了瓦斯压力、瓦斯含量、钻屑量、地质构造等基础参数，并能按照时间、工作面走向、煤层埋深等自变量自动生成图形。

2．9喷孔不超限

①改变打钻喷孔瓦斯超限不可避免的理念，只要措施到位，防喷力度够，打钻喷孔是可以避免瓦斯超限的；②研发了专用防喷装置、专用固孔管，通过对孔口封闭，提高抽采负压等方法严防瓦斯涌入巷道空间。

3实施效果

(1)打钻喷孔导致瓦斯超限从2013年6月份的10次、7月份的8次降低到8月份1次，从2013年9月至目前就再也没有出现过打钻喷孔导致瓦斯超限。

(2)实现了总管路瓦斯浓度达到25%以上，预抽钻孔瓦斯浓度达到35%以上，最大达97．3%(图3)；采煤工作面卸压钻孔单孔瓦斯抽采量保持在1．5m3/min－2m3/min，单孔高峰达到3m3/min以上，保持了6个高位钻孔就能杜绝上隅角瓦斯超限，工作面平均瓦斯浓度低于0．4%。

(3)研制了很多实用成果。设计的管路连接工艺、钻孔定位工艺、钻孔封孔工艺都具有很好的实用性；改进的重力放水器、自动放水器、透明放水器、高压透明胶管、使管路水放通，有无积水一目了然；采用的临时移动气水分离器、钻孔采用横“T”字形连抽工艺，实现了钻孔水不进入抽采管路，提高了抽采负压；研发的防喷装置、注浆配比桶、除渣装置简单实用，解决了喷孔不超限等很多生产问题；建立的电子档案室、瓦斯基础参数数据库实现了资料、数据的有序管理。

(4)锻炼了瓦斯治理队伍。经过实施钻孔施工与瓦斯抽采精细化管理模式后，瓦斯治理队伍业务水平与执行力得到很大改善，提高了按设计施工，按措施不打折扣执行的意识，避免了过去“贯彻措施随意听、下井干活凭想象”，班队长随意找借口、随意修改设计，区管人员重管理、轻技术的陋习。

4结束语

围绕钻孔施工与瓦斯抽采，矿井在钻孔施工、封孔、连抽、管路放水、参数测定、资料等方面开展了技术攻关、工艺改革、管理研究，提炼出了“钻到位、管到底、孔封严、水放通、负压够、检测勤、场地净、资料齐，喷孔不超限”的钻孔施工与瓦斯抽采精细化管理模式，取得了良好的实用成果，为矿井快速实现瓦斯抽采达标提供保证。

参考文献：

［1］姚宁平．煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术［J］．煤矿安全，2008，10：30－32．

［2］石智军，等．煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术与装备［J］．煤炭科学技术，2009，07：1－4．

［3］李广涛．煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术研究［A］．煤矿安全技术：第七次煤炭科学技术大会文集［C］．

［4］韩真理．煤矿瓦斯抽采达标与抽采管理技术途径探讨［J］．煤矿安全，2013，07：147－150．

［5］俞启香．矿井瓦斯防治［M］．徐州：中国矿业大学出版社，1992．

［6］张书印．瓦斯抽采精细化管理的研究［J］．煤，2012，12：27－29．

作者：张再镕 单位：冀中能源邯郸矿业集团 陶二煤矿