打鉆與瓦斯抽采精細化管理在煤礦中的應用研究

韓小剛

摘 要：目前，我國煤礦生產各項技術已日趨成熟，礦井的開采深度也在不斷加深，煤層中所富含的甲烷含量、壓力也隨之不斷增大，如何實現有效的瓦斯治理已成為制約煤礦發展的重要問題。煤礦瓦斯治理、預防安全突發事件的核心環節是主動進行瓦斯抽采，而打鉆施工是進行瓦斯抽采過程中的一重要環節，可以說，打鉆與瓦斯抽采效果直接決定了煤礦是否能夠實現安全生產。鑒于此，本文提出了在煤礦生產中打鉆與瓦斯抽采精細化管理的應用措施，以供參考。

關鍵詞：打鉆；瓦斯抽采；精細化管理；應用

中圖分類號：TD407 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0182-01

煤礦治理瓦斯的主要措施是實施打鉆施工與瓦斯抽采，在進行打鉆與瓦斯抽采過程中經常存在打鉆不到位、抽采效果差、施工成本高、安全隱患大等一系列問題。通過調研，筆者發現國內針對解決這些問題而展開的相關研究相當少，因此，本文在總結煤礦現場治理瓦斯經驗的基礎上，提出了打鉆與瓦斯抽采精細化管理的一些措施，內容如下。

1 合理選擇鉆具

不同的煤礦區塊具有不同的煤層結構與地質條件，因此，需要結合煤礦的現場實際條件，選擇合理使用的鉆具型號，只有這樣才能保證打鉆施工到位。舉例說明：其一，ZDY-4000S鉆機，該型號鉆機具有運行功率大、鉆井效率高、鉆孔角度可以在0～90°的范圍內進行調節、能夠自動卸桿等一系列優點，其適用于上、下斜穿層鉆孔以及本煤層鉆孔；其二，CMS1-4000/55型履帶鉆機，其鉆孔角度可以在0～360°的范圍進行調解，其適用于打垂直鉆孔；其三，三棱鉆桿，該型號鉆桿對塌孔具備一定的修復效果，并且還能夠取代普通巖石鉆桿，在見煤之后可以不必換用鉆桿，節省了工作時間，該型號鉆桿通常用于軟煤層。

2 優化防噴孔裝置

目前，在大多數煤礦的打鉆與瓦斯抽采現場的防噴孔裝置都比較簡易，無法有效預防因噴孔所導致的瓦斯超限，分析原因主要有：其一，由于防噴裝置固定不牢靠，從而導致在進行打鉆作業時與鉆桿之間存在比較劇烈的摩擦，在摩擦作用下會出現火花，進而引發安全事故，因此防噴裝置極易發生脫落；其二，由于防噴裝置未能與巷道環境完全封閉，是利用風排稀釋瓦斯，從而致使鉆孔施工過程中瓦斯超限頻繁發生。因此，需要在傳統的煤礦防噴孔裝置的基礎上進行合理的優化。其主要做法為：選用略大于設計鉆孔直徑的鉆頭打lm煤孔，然后將其從鉆孔拔出，再把固孔裝置放到鉆孔內，其后再進行快速封孔，完全封閉固孔裝置與鉆孔間的縫隙。其后，利用法蘭將防噴孔裝置固定在固孔裝置上，再把鉆桿從防噴孔裝置穿過。在鉆孔完孔之后要安裝固孔裝置后端的悶板，使用軟管連接至臨時抽采裝置。待打鉆施工結束之后，再統一連接至孔口氣水分離抽采裝置。優化后的防噴孔裝置主要包含可移動式臨時抽采裝置、孔口防噴裝置、氣水分離裝置以及固孔裝置四大部分。利用該裝置可以有效實現噴出瓦斯與巷道空間隔離、煤與瓦斯分離等，其能夠有效控制瓦斯，確保鉆機高效安全運行以及抽采管路通暢。

3 改進集中放水箱

煤礦在進行瓦斯抽采的過程中，經常會遇到抽排管路系統積水與堵塞的情況，這是因為煤層瓦斯在聚集的過程中會攜帶部分煤粉，并會帶出很多地層水。為了有效預防瓦斯抽排管線積水與堵塞現象，提升瓦斯抽排效率，可以利用一種能夠排渣排水的集中箱設備，該種集中箱設備主要包括箱體、閥門、法蘭以及放水器等部件，集中箱的箱體與抽放干管直接相連接，集中箱箱體的閥門開關與各個鉆孔的抽放支管相連接，箱體下部呈漏斗形，在箱體的一側裝有自動放水器。其工作原理為：與抽放鉆孔相連接的各個支管在集中箱處匯合，支管中瓦斯所攜帶的水分與煤渣等雜質在水箱進行過濾，其中，水分流入自動放水器，固體雜質則沉降到箱體的底部，利用瓦斯抽排所形成的負壓來控制進水閥門自動通斷，進而實現自動排水，經箱體過濾之后的瓦斯則直接進入抽放干管。已有實踐證明，通過在煤礦瓦斯抽排系統中安裝、改進集中放水箱，能夠有效防止抽排管路系統的積水與堵塞現象。

4 優化抽采計量管理

為了有效實現對煤礦抽采瓦斯的實時監控與管理，需要合理優化瓦斯抽采計量管理。首先，要合理布置瓦斯抽采計量裝置。為了能夠對抽采瓦斯的力量、溫度、壓力等參數進行實時監控，需要在瓦斯抽排泵站、鉆場以及抽采干線、直線等位置處安裝自動計量傳感裝置，此外還要在以上位置處同時設置孔板流量計、壓力表等人工計量裝置，在安裝孔板流量計的管路處要同時設置旁通管路，避免孔板流量計出現故障時導致長時間無法監控瓦斯參數。其次，對瓦斯抽采參數進行定期測量，并對計量裝置進行合理調校。為了確保瓦斯抽采計量監控裝置的準確性，煤礦企業需要建立一套合理的瓦斯抽采計量分析、維保、調校制度。要安排專門的巡檢人員每個小時對瓦斯抽采計量參數進行人工測量，并且將人工測量參數與自動計量參數進行比對分析，并建立相應的錄入臺賬，當瓦斯抽采遠傳數據與人工測量數據之間的誤差大于5%的時候，則要組織專業的調控部門對抽采計量裝置進行調校，調校時間控制在兩小時之內。同時要安排巡檢人員每天對井下抽采自動計量裝置進行檢查，當計量裝置內有污物雜質積存時要及時清除，并且每隔五天對井下抽采自動計量裝置傳感器進行調校，將自動計量誤差控制在5%范圍之內。

5 采用打鉆視頻監控系統

煤礦企業要想實現對打鉆過程進行實時監控，進而能夠有效應對各種突發異常情況，可以通過安裝防突打鉆視頻監控系統來對打鉆現場的視頻信息進行實時采集來實現。其基本方法為利用光纜傳輸技術把現場信息傳輸至地面視頻服務器，借助硬盤錄像機來實現視頻存儲、回放等功能。利用打鉆視頻監控系統來監控施工現場具有一系列優點：首先，其能夠大大節約人力資源。在鉆孔施工完成之后，可以借助打鉆視頻監控系統來進行視頻驗收，只需要安排巡查工作人員對鉆孔角度進行班中核查即可，無需組織專職驗收人員進行現場驗收。其次，可以有效提升打鉆施工質量。利用監控視頻，可以對打鉆施工的各個環節進行全過程視頻記錄，這便督促施工人員與核查人員嚴格遵循規范要求，有效避免了弄虛作假的現象，為提升打鉆施工質量創造了條件。再者，可以有效減少施工過程安全事故的發生概率。利用視頻監控系統可以有效敦促現場施工人員嚴格按照安全施工規范進行施工，避免發生“三違”現象。最后，其能夠為安全事故追查提供最有力的證據。

6 建立監督考核機制

在煤礦企業進行打鉆、抽采施工時如若施工人員對打鉆進尺進行虛報假報，則會容易出現盲區，導致出現抽采空白帶，進而引發安全隱患。因此，煤礦企業需要建立相應的監督考核機制，對施工過程進行嚴格把控，具體如下：（1）企業要安排相關部門對“瓦斯三量”進行每月度考核，督促瓦斯抽采治理施工能夠持續地進行，確保煤礦瓦斯抽采指標得以有效完成，并且要對三爆裝置、抽放管路進行定期巡查，建立相關安全管理臺賬。（2）嚴格要求施工隊伍在進行施工抽放、排放鉆孔時務必要遵循施工設計，嚴格禁止施工人員對打鉆進尺虛報假報。（3）在打鉆施工過程中要確保穿層及順層的抽放鉆孔封孔深度符合標準要求，并且要嚴格避免鉆孔以及其連接位置處有漏氣現象。（4）在完成鉆孔聯接以及管路安裝施工以后，要組織瓦斯檢查人員、抽放隊、通風小組進行聯合質量驗收，若是施工質量不滿足驗收標準，則要求施工隊伍立即返工。（5）在打鉆期間，通風小組人員要進行現場跟班，對鉆孔的傾角、孔深等數據進行準確記錄，同時嚴格要求跟班人員不可以空班，其要與抽放隊人員同時上下，不可以半班升井。（6）在進行抽放管路安裝的過程中，要確保管路距離巷道的距離至少為0.3米，保證管路內部沒有積水，管路內、外部沒有破損泄漏情況發生。

7 結語

總之，在煤礦生產過程中，瓦斯爆炸是最大的安全問題，要想確保安全生產，必須合理實施打鉆施工，進行有效的瓦斯抽采。本文所提到的一系列打鉆與瓦斯抽采精細化管理措施是實現煤礦安全生產的有益探索。煤礦企業應從打鉆與抽采施工的各個環節入手，從多角度思考，提出更為精細有效的管理措施，只有這樣才能徹底解決瓦斯問題，確保安全生產。

參考文獻

[1]張書印.瓦斯抽采精細化管理的研究[J].煤，2012，21（12）：27-29.