打钻与瓦斯抽采精细化管理在煤矿中的应用研究

韩小刚

摘 要：目前，我国煤矿生产各项技术已日趋成熟，矿井的开采深度也在不断加深，煤层中所富含的甲烷含量、压力也随之不断增大，如何实现有效的瓦斯治理已成为制约煤矿发展的重要问题。煤矿瓦斯治理、预防安全突发事件的核心环节是主动进行瓦斯抽采，而打钻施工是进行瓦斯抽采过程中的一重要环节，可以说，打钻与瓦斯抽采效果直接决定了煤矿是否能够实现安全生产。鉴于此，本文提出了在煤矿生产中打钻与瓦斯抽采精细化管理的应用措施，以供参考。

关键词：打钻；瓦斯抽采；精细化管理；应用

中图分类号：TD407 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0182-01

煤矿治理瓦斯的主要措施是实施打钻施工与瓦斯抽采，在进行打钻与瓦斯抽采过程中经常存在打钻不到位、抽采效果差、施工成本高、安全隐患大等一系列问题。通过调研，笔者发现国内针对解决这些问题而展开的相关研究相当少，因此，本文在总结煤矿现场治理瓦斯经验的基础上，提出了打钻与瓦斯抽采精细化管理的一些措施，内容如下。

1 合理选择钻具

不同的煤矿区块具有不同的煤层结构与地质条件，因此，需要结合煤矿的现场实际条件，选择合理使用的钻具型号，只有这样才能保证打钻施工到位。举例说明：其一，ZDY-4000S钻机，该型号钻机具有运行功率大、钻井效率高、钻孔角度可以在0～90°的范围内进行调节、能够自动卸杆等一系列优点，其适用于上、下斜穿层钻孔以及本煤层钻孔；其二，CMS1-4000/55型履带钻机，其钻孔角度可以在0～360°的范围进行调解，其适用于打垂直钻孔；其三，三棱钻杆，该型号钻杆对塌孔具备一定的修复效果，并且还能够取代普通岩石钻杆，在见煤之后可以不必换用钻杆，节省了工作时间，该型号钻杆通常用于软煤层。

2 优化防喷孔装置

目前，在大多数煤矿的打钻与瓦斯抽采现场的防喷孔装置都比较简易，无法有效预防因喷孔所导致的瓦斯超限，分析原因主要有：其一，由于防喷装置固定不牢靠，从而导致在进行打钻作业时与钻杆之间存在比较剧烈的摩擦，在摩擦作用下会出现火花，进而引发安全事故，因此防喷装置极易发生脱落；其二，由于防喷装置未能与巷道环境完全封闭，是利用风排稀释瓦斯，从而致使钻孔施工过程中瓦斯超限频繁发生。因此，需要在传统的煤矿防喷孔装置的基础上进行合理的优化。其主要做法为：选用略大于设计钻孔直径的钻头打lm煤孔，然后将其从钻孔拔出，再把固孔装置放到钻孔内，其后再进行快速封孔，完全封闭固孔装置与钻孔间的缝隙。其后，利用法兰将防喷孔装置固定在固孔装置上，再把钻杆从防喷孔装置穿过。在钻孔完孔之后要安装固孔装置后端的闷板，使用软管连接至临时抽采装置。待打钻施工结束之后，再统一连接至孔口气水分离抽采装置。优化后的防喷孔装置主要包含可移动式临时抽采装置、孔口防喷装置、气水分离装置以及固孔装置四大部分。利用该装置可以有效实现喷出瓦斯与巷道空间隔离、煤与瓦斯分离等，其能够有效控制瓦斯，确保钻机高效安全运行以及抽采管路通畅。

3 改进集中放水箱

煤矿在进行瓦斯抽采的过程中，经常会遇到抽排管路系统积水与堵塞的情况，这是因为煤层瓦斯在聚集的过程中会携带部分煤粉，并会带出很多地层水。为了有效预防瓦斯抽排管线积水与堵塞现象，提升瓦斯抽排效率，可以利用一种能够排渣排水的集中箱设备，该种集中箱设备主要包括箱体、阀门、法兰以及放水器等部件，集中箱的箱体与抽放干管直接相连接，集中箱箱体的阀门开关与各个钻孔的抽放支管相连接，箱体下部呈漏斗形，在箱体的一侧装有自动放水器。其工作原理为：与抽放钻孔相连接的各个支管在集中箱处汇合，支管中瓦斯所携带的水分与煤渣等杂质在水箱进行过滤，其中，水分流入自动放水器，固体杂质则沉降到箱体的底部，利用瓦斯抽排所形成的负压来控制进水阀门自动通断，进而实现自动排水，经箱体过滤之后的瓦斯则直接进入抽放干管。已有实践证明，通过在煤矿瓦斯抽排系统中安装、改进集中放水箱，能够有效防止抽排管路系统的积水与堵塞现象。

4 优化抽采计量管理

为了有效实现对煤矿抽采瓦斯的实时监控与管理，需要合理优化瓦斯抽采计量管理。首先，要合理布置瓦斯抽采计量装置。为了能够对抽采瓦斯的力量、温度、压力等参数进行实时监控，需要在瓦斯抽排泵站、钻场以及抽采干线、直线等位置处安装自动计量传感装置，此外还要在以上位置处同时设置孔板流量计、压力表等人工计量装置，在安装孔板流量计的管路处要同时设置旁通管路，避免孔板流量计出现故障时导致长时间无法监控瓦斯参数。其次，对瓦斯抽采参数进行定期测量，并对计量装置进行合理调校。为了确保瓦斯抽采计量监控装置的准确性，煤矿企业需要建立一套合理的瓦斯抽采计量分析、维保、调校制度。要安排专门的巡检人员每个小时对瓦斯抽采计量参数进行人工测量，并且将人工测量参数与自动计量参数进行比对分析，并建立相应的录入台账，当瓦斯抽采远传数据与人工测量数据之间的误差大于5%的时候，则要组织专业的调控部门对抽采计量装置进行调校，调校时间控制在两小时之内。同时要安排巡检人员每天对井下抽采自动计量装置进行检查，当计量装置内有污物杂质积存时要及时清除，并且每隔五天对井下抽采自动计量装置传感器进行调校，将自动计量误差控制在5%范围之内。

5 采用打钻视频监控系统

煤矿企业要想实现对打钻过程进行实时监控，进而能够有效应对各种突发异常情况，可以通过安装防突打钻视频监控系统来对打钻现场的视频信息进行实时采集来实现。其基本方法为利用光缆传输技术把现场信息传输至地面视频服务器，借助硬盘录像机来实现视频存储、回放等功能。利用打钻视频监控系统来监控施工现场具有一系列优点：首先，其能够大大节约人力资源。在钻孔施工完成之后，可以借助打钻视频监控系统来进行视频验收，只需要安排巡查工作人员对钻孔角度进行班中核查即可，无需组织专职验收人员进行现场验收。其次，可以有效提升打钻施工质量。利用監控视频，可以对打钻施工的各个环节进行全过程视频记录，这便督促施工人员与核查人员严格遵循规范要求，有效避免了弄虚作假的现象，为提升打钻施工质量创造了条件。再者，可以有效减少施工过程安全事故的发生概率。利用视频监控系统可以有效敦促现场施工人员严格按照安全施工规范进行施工，避免发生“三违”现象。最后，其能够为安全事故追查提供最有力的证据。

6 建立监督考核机制

在煤矿企业进行打钻、抽采施工时如若施工人员对打钻进尺进行虚报假报，则会容易出现盲区，导致出现抽采空白带，进而引发安全隐患。因此，煤矿企业需要建立相应的监督考核机制，对施工过程进行严格把控，具体如下：（1）企业要安排相关部门对“瓦斯三量”进行每月度考核，督促瓦斯抽采治理施工能够持续地进行，确保煤矿瓦斯抽采指标得以有效完成，并且要对三爆装置、抽放管路进行定期巡查，建立相关安全管理台账。（2）严格要求施工队伍在进行施工抽放、排放钻孔时务必要遵循施工设计，严格禁止施工人员对打钻进尺虚报假报。（3）在打钻施工过程中要确保穿层及顺层的抽放钻孔封孔深度符合标准要求，并且要严格避免钻孔以及其连接位置处有漏气现象。（4）在完成钻孔联接以及管路安装施工以后，要组织瓦斯检查人员、抽放队、通风小组进行联合质量验收，若是施工质量不满足验收标准，则要求施工队伍立即返工。（5）在打钻期间，通风小组人员要进行现场跟班，对钻孔的倾角、孔深等数据进行准确记录，同时严格要求跟班人员不可以空班，其要与抽放队人员同时上下，不可以半班升井。（6）在进行抽放管路安装的过程中，要确保管路距离巷道的距离至少为0.3米，保证管路内部没有积水，管路内、外部没有破损泄漏情况发生。

7 结语

总之，在煤矿生产过程中，瓦斯爆炸是最大的安全问题，要想确保安全生产，必须合理实施打钻施工，进行有效的瓦斯抽采。本文所提到的一系列打钻与瓦斯抽采精细化管理措施是实现煤矿安全生产的有益探索。煤矿企业应从打钻与抽采施工的各个环节入手，从多角度思考，提出更为精细有效的管理措施，只有这样才能彻底解决瓦斯问题，确保安全生产。

参考文献

[1]张书印.瓦斯抽采精细化管理的研究[J].煤，2012，21（12）：27-29.