“三软”突出煤层防喷孔装置的改进与应用

[摘 要]针对瓦斯重点防治区域底（顶）板岩巷穿层钻孔穿煤或水力冲孔期间易造成巷道风流瓦斯超限的问题，通过对原防喷孔装置的孔口套管、孔口三通、泄煤软管、防喷箱、 防喷箱入水煤孔及风水联动装置的改进，同时又增加了瓦斯收集器，大大提高了防喷孔装置的防范能力。改进后的防喷孔装置具有很强的使用和推广价值。

[关键词]突出煤层； 防喷孔装置； 改进； 应用

中图分类号：TU45.21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0387-01

郑煤集团大平煤矿于1986年投产，核定生产能力90万t/a，井田位于新密煤田西南部，嵩山背斜南翼，属新密煤田和登封煤田交接处。矿井地质构造复杂，断裂构造较发育，为煤与瓦斯突出矿井，最大瓦斯含量16.4m3/t，最大瓦斯压力1.23MPa，瓦斯放散初速度19，煤的硬度系数0.22，煤层透气性系数0.325m2/Mpa2.d，瓦斯衰减系数α为0.0357d～1。主采煤层为二1煤，煤层结构简单，为黑色粉末状，属典型的豫西“三软”煤层。

目前，矿井采掘工作面作业前全部采用底（顶）板岩巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，为避免穿层钻孔施工期间出现异常造成瓦斯超限，防喷孔装置的使用显得非常重要。但使用中发现：当在始突标高以深，尤其在瓦斯重点防治区域穿层钻孔穿煤或水力冲孔时，原有防喷孔装置不能解决喷孔而造成的瓦斯超限问题，经常出现穿层钻孔穿煤或水力冲孔时，因喷孔造成底抽巷风流中瓦斯超限，严重影响了实施区域防突措施期间的安全，也制约了钻孔施工进度。因此原防喷孔装置急需结合矿井实际进行改进！

1 改进后防喷孔装置结构组成

新型防喷孔装置主要由孔口套管、孔口三通、泄水煤软管、防喷箱、抽采软管和瓦斯收集器等组成（图1）。

2 防喷孔装置改进前后对比

2.1 孔口套管

改进前：孔内套管长度0.4m、直径5寸钢管，利用铁楔紧固在孔内，套管与孔壁之间有缝隙，密封不严密。

改进后：孔内套管长度0.8-1.0m、直径5寸钢管，孔内岩壁与套管之间采用封孔胶固进行密封，增加了稳固性、密封性。

2.2 孔口三通

改进前：采用5寸钢管加工而成，与孔口套管为一体，直接楔入孔内，与泄煤软管连接采用铁丝捆扎固定方式，连接钻杆处利用旧皮带进行封闭，气密性较差。

改进后：采用8寸钢管加工而成，与孔口套管采用法兰盘连接，增大了管径，便于泄煤；连接钻杆处利用压盖和塑胶套筒密封，穿煤和水力冲孔期间，塑胶套筒内始终使用圆钻杆（塑胶套筒与钻杆间距仅1mm），增加了气密性。

2.3 泄煤软管

改进前：泄煤软管为6寸胶管，两端均采用铁丝进行捆扎加固，气密性和紧固性不足，且管径小，泄煤不畅。

改进后：泄煤软管为8寸胶管，两端均采用法兰盘进行固定，增加了气密性和紧固性，管径变大，便于泄煤。

2.4 防喷箱

改进前：直径600mm，长度2.4m的圆柱形箱体，水煤出口处采用合页式盖板，易漏气，钻孔喷孔时易被冲开。

改进后：直径800mm，长度3.6m的圆柱形箱体，容纳气体体积增大；水煤出口处采用插板式密封装置，在钻孔喷孔时可迅速关闭，防止瓦斯涌入巷道，增强了箱体气密性。

2.5 防喷箱入水煤孔

改进前：防喷箱上泄水煤孔垂直于防喷箱，直角弯头泄煤不畅通。

改进后：防喷箱上泄水煤孔与防喷箱呈45°夹角向上，利于气体和水煤进入防喷箱。

2.6 风水气联动装置

改进前：钻尾水辫处连接的管路仅能实现风和水的切换，钻孔出现异常时需更换水辫接头连接抽放系统，安全性低，不便于操作。

改进后：钻尾水辫处连接的管路可以实现风、水和气的切换，当钻杆内有高瓦斯气体喷出或喷孔等现象时，可随时切换联动装置阀门，利用抽采系统将孔内瓦斯抽出，方便快捷又安全。

2.7 增加瓦斯收集器

防喷箱上增加瓦斯收集装置，由长5m、直径600mm风筒改造而成，内有6m长4寸钢管，其中3m为花管。钢管与防喷箱接口处利用法兰盘连接，钻孔内喷出大量高瓦斯气体时，瓦斯收集器增大了防喷孔装置存储瓦斯的容积，缓存钻孔内喷出的瓦斯，同时增加了防喷箱的瓦斯抽采通道。

3 防喷孔装置安装

3.1 孔口套管安装

将孔口套管（5寸）装入钻孔（孔口直径133mm，深度1.2m），安装时涂抹封孔胶进行固定，外露部分与岩壁接触处用麻绳密封。

3.2 孔口三通安装

采用法兰盘将孔口三与孔口套管进行连接固定。

3.3 管路连接

将降尘水管、泄水煤软管与孔口三通防喷装置连接，抽采软管、瓦斯收集器与抽放系统连接，连接时要保持管路顺畅。

4 防喷孔装置现场应用

4.1 应用地点概况

大平煤矿14071工作面地面标高+250～+234m，北部为14051、14052采空区，南部为14091工作面，西部为工业广场保护煤柱，东部为新平矿采空区，设计标高-28～+21m，埋深278～213m。该工作面最大原始瓦斯含量为12.83m3/t，主要采取14071底抽巷施工穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施。

4.2 应用效果

2016年7月6日在14071底抽巷鉆孔施工期间，使用原有防喷孔装置出现喷孔现象，造成底抽巷内回风流瓦斯超限至1.91%，给矿井区域消突工作的开展带来了困扰。

通过对防喷孔装置的改进，从2016年8月份开始井下施工穿层钻孔必须采用新型防喷孔装置，先于14071底抽巷施工穿层钻孔时应用，进而在21上部探巷、14091底抽巷等瓦斯重点防治区域推广，至今为止未发生过因打钻造成瓦斯超限现象，保障了现场施工安全。

5 结语

通过对防喷孔装置的改进，其气密性、紧固性得到了增强，双抽气管路提高了解决瓦斯集中涌出问题的能力，杜绝了穿层钻孔施工期间孔内瓦斯异常涌出造成的瓦斯超限现象，提高了区域消突工作效率，为保证工作面正常接替提供了保障。但是在现场使用过程中，仍然存在部分问题，如孔口三通较重，泄水煤软管硬等，需在今后的改进中逐步解决。

作者简介

黄永菲（1975-），男，中共党员，本科学历，工程师，现在郑煤集团安全监察局人事安全生产管理工作。endprint