云蓋山煤礦穿層鉆孔水力沖孔防噴孔裝置

王森 宋洪陽 陳海峰

摘要：底抽巷穿層鉆孔水力沖孔施工排粉方式為水排粉，由于煤體中瓦斯含量高、瓦斯壓力大，鉆頭在穿煤期間容易造成鉆孔噴孔，鉆孔噴孔會瞬間涌出大量的瓦斯和煤泥。大量瞬間涌出的瓦斯可能會造成瓦斯濃度超限，同時高壓煤泥瞬間沖向鉆機和現場施工人員，極易造成機毀人傷[1-10]。為了有效防止傷人事故和瓦斯事故的發生，保證礦井正常采掘接替，云蓋山煤礦在Ⅰ代防噴孔裝置基礎上通過改進集塵箱和孔口捕塵器裝置，增設緩沖氣囊，最終加工制作成了水力沖孔防噴孔整套裝置，簡稱Ⅱ代防噴孔裝置。

Abstract： The method of pulverizing water punch hole construction is water discharge powder. Due to the high gas content and large gas pressure in the coal body， the drill bit can easily cause drilling holes during coal drilling， and drilling holes will instantly gush out a large amount of gas and coal mud. A large amount of instantaneous gushing gas may cause gas concentration to exceed the limit. At the same time， high-pressure coal mud will instantaneously rush into the drilling rig and on-site construction personnel， which will easily cause damage to the machine. In order to effectively prevent injuries and gas accidents， and ensure the normal mining of mines to succeed， the Yungaishan coal mine has improved the collection of dust boxes and hole traps on the basis of the first generation of anti-injection devices， and added buffer airbags. The final processing was made into a complete set of hydraulic perforation anti-perforation devices， referred to as the second generation anti-perforation devices.

關鍵詞：水力沖孔;鉆孔噴孔;瓦斯超限;防止傷人事故;防噴孔整套裝置

Key words： hydraulic punch;drilling holes;gas limit;prevention of injury;spraying hole complete set

中圖分類號：TD713? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0174-02

1? 礦井基本概況

河南永錦能源有限公司下屬煤礦云蓋山煤礦現開采的二1煤層自燃傾向等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層;煤層爆炸指數為17.99%，煤塵具有爆炸危險性;煤層瓦斯含量為2.01m3/t～5.82m3/t，瓦斯壓力為0.10 MPa～0.56MPa，屬高瓦斯、“三軟”不穩定厚煤層。現礦井二1煤層回采前主要采用穿層鉆孔預抽煤巷條帶區域防突措施掩護煤巷掘進，利用高壓水力沖孔卸壓增透技術增大煤層的透氣性，但在施工穿層鉆孔及水力沖孔過程中鉆孔噴出大量氣-煤-水混合物，甚至拋出鉆桿、推倒鉆機，極易造成傷人事故和局部瓦斯積聚[1]。為遏制這一狀況發生，云蓋山煤礦在Ⅰ代防噴孔裝置基礎上通過改進集塵箱和孔口捕塵器裝置，增設緩沖氣囊，最終加工制作成了水力沖孔防噴孔整套裝置，簡稱Ⅱ代防噴孔裝置，現場應用結果表明，該裝置結構簡單、密封效果好，防噴孔及防局部瓦斯積聚效果顯著[11-20]。

2? 底抽巷穿層鉆孔水力沖孔過程中存在的問題

底抽巷穿層鉆孔水力沖孔施工排粉方式為水排粉，由于煤體瓦斯含量高、瓦斯壓力大，水力沖孔期間排出大量煤泥和水不容易收集清理，導致負壓吸氣管路堵塞;堵塞管路處理期間瞬間涌出的大量煤泥和瓦斯容易造成瓦斯超限和機毀人亡。為了有效防止穿層鉆孔水力沖孔期間發生瓦斯噴出事故，礦井在Ⅰ代防噴孔裝置基礎上通過改進集塵箱和孔口捕塵器裝置，增設緩沖氣囊，最終加工制作成了水力沖孔防噴孔整套裝置，簡稱Ⅱ代防噴孔裝置。經過現場多次試驗，該裝置具有結構簡單、實用等特點，能夠有效解決噴孔造成的瓦斯超限問題[16]。

2.1 第Ⅰ代防噴裝置的缺點

底抽巷穿層鉆孔水力沖孔發生噴孔期間，大量的煤泥和瓦斯瞬間噴出易造成負壓吸氣管路阻塞;管路連接處在煤泥與瓦斯壓力作用下極易脫落，瞬間噴出的大量氣-煤-水混合物推倒鉆機、拋出鉆桿，進而造成瓦斯超限及人員的傷亡事故。

2.2 第Ⅱ代防噴裝置工作原理

Ⅱ代防噴孔裝置是在Ⅰ代噴孔裝置的基礎上改進集塵箱和孔口捕塵器裝置，增設利用￠400mm風筒做成的緩沖減壓氣囊。底板巖巷穿層鉆孔水力沖孔施工前，先將防噴孔腔體在鉆孔中固定牢固，并將防噴孔裝置、氣-煤-水分離器、抽采管路連接起來;當穿煤作業或水力沖孔作業發生噴孔時，一部分氣體進入緩沖氣囊進行壓力釋放并經氣囊排氣管進入抽放主管，大大減低了瓦斯突出危險性。另一部分氣-煤-水混合物噴入防噴孔腔體，混合物中的煤-水被分離出來;與此同時噴出的瓦斯經連接在防噴孔腔體和氣-煤-水分離器上的管路被吸入抽采主管;噴孔時噴出的氣-煤-水混合物被限制在密閉空間并被分離，避免了噴孔傷人和局部瓦斯積聚現象[1-5]。

3? 底抽巷穿層鉆孔水力沖孔防噴孔裝置主要應用效果

①Ⅱ代防噴孔裝置鉆桿入口采用旋轉皮墊，能夠有效增加鉆孔施工過程中的密閉性，防止鉆孔瓦斯涌出。

②Ⅱ代防噴孔裝置流煤口采用5寸軟管連接蓄粉箱，采用全封閉式施工，能夠有效保證鉆孔施工過程的連續抽放。

③Ⅱ代防噴孔裝置水煤通過分離器水煤排出管引入水煤沉淀池，然后進行水煤分離，保證了鉆孔施工場所的環境衛生。

④Ⅱ代防噴孔裝置實現了“流煤孔開放向密閉、煤粉分散向集中”的改進理念，全面隔絕鉆孔與外部聯系，實現噴孔、瓦斯的閉合式治理[16]。

⑤Ⅱ代防噴孔裝置可在突出礦井底抽巷施工抽放鉆孔及水力沖孔，采用“邊鉆進邊分離邊抽采”，高效解決了鉆孔施工期間的噴孔及瓦斯治理工作，對底抽巷穿層鉆孔施工具有革新式意義[16]。

⑥Ⅱ代防噴孔裝置氣囊能夠有效釋放鉆孔噴孔煤泥及瓦斯壓力，避免了發生噴孔時大量的煤體與瓦斯體噴出易造成負壓吸氣管路阻塞，解決了煤體與瓦斯壓力作用下，管路連接處易脫落等問題。

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