关于阳城县高瓦斯矿区水源井施工的探索与思考

杨志祥

【摘要】阳城县位于山西省南部晋城市境内，是我省的重点产煤县之一，隶属于沁水煤田。阳城县高瓦斯矿井主要集中在沁河及芦苇河流域，在我们从事水源井施工过程中，经常遇到高瓦斯矿区瓦斯涌出量居高不下的情况，不仅给周边居民和周围环境带来极大的安全和环保隐患，而且给我们的水源井施工也带来了非常不利的影响。为此，我们结合在阳城县润城镇大夫街村水源井施工作业过程中遇到的高瓦斯情况，做了大量的准备工作，收到了很好的效果，为施工作业过程安全顺利进行提供了有效的技术保障。

【关键词】阳城县；高瓦斯矿泉水源施工；措施；方法

一、瓦斯的基本属性

中国煤矿术语中的瓦斯往往是指有毒有害气体的总称，有时单指CH4（甲烷，也称沼气）。地下开采时，瓦斯由煤层或岩层内涌出，污染空气，在一定条件下可能引发燃烧、爆炸，造成人员伤亡和财产损失。据有关资料显示：阳城县为我省的重要产煤县之一，县内高瓦斯矿井主要集中在沁河及芦苇河流域。

阳城矿区沁河及芦苇河流域，高瓦斯矿井3﹟煤层瓦斯含量测定结果表明，该流域的煤层瓦斯含量随着煤层赋存深度的增加呈增大趋势，经过对义城，西冯街，屯城等矿的调查了解表明，9﹟、15﹟煤层瓦斯含量在同一标高下比3﹟煤层瓦斯含量要大，由于煤层瓦斯含量较高，矿井瓦斯的涌出量也一直高居不下，据高瓦斯矿区实测资料，矿井生产过程中，绝对瓦斯涌出量高达40-70m3/min，相对瓦斯涌出量达10-85m3/t。如此高的瓦斯涌出量，给水源井的施工作业带来了很大的安全风险和隐患，是我们必须面对的技术难题。

二、在高瓦斯矿区内水源井施工具体做法

阳城县润城镇大夫街村位于阳泰集团西冯街煤业高瓦斯矿区内，村内原有水井因采矿原因无法使用，需新钻一眼水源井，我队钻机进驻后，详细了解了井位的地质环境以及周边煤矿的生产和瓦斯涌出的基本情况，做了细致的各项准备工作。

（一）施工前的准备工作：

1、成立了以队长任组长，分管队长、技术负责人任副组长，钻机机长等相关人员为成员的瓦斯防控组。

2、开钻之初，邀请瓦斯技术专家对全体施工人员进行瓦斯防控知识培训，使全体作业人员对瓦斯的属性、防控有了初步掌握。

3、施工现场拉出了警戒线，配备了消防用的石棉绳、石棉毯、大容量水基型灭火器、高低倍光学瓦检仪以及大功率的抽、排风机等。

（二）钻进中的防控：

1、钻进中采用常规回转取芯钻进。使用SPJ—400型钻机，钻进至50米，在井口现场测定，无瓦斯气体涌出，随后下入∮426mm护口管，并在护口管距井口50cm处接出一根长2米，∮200mm的钢管已备应急抽瓦斯用。持续钻进至186米处，钻井浆液漏失，无瓦斯气体，采用泥浆护壁止漏后继续钻进。钻至260米时浆液再次漏失，泥浆护壁效果不理想，只好采用不间断送水的方法继续钻进，当时测定只有少量瓦斯气体涌出，在确保安全范围内后施工继续。

2、钻进到270米至420米石炭系煤系地层时，现场测定瓦斯含量陡增，范围在5%--55%之间，存在较大的安全隐患。经现场会商决定：配备专职瓦斯监测员，每隔30分钟检测一次，另在井口转盘下接入一根水管，采用高压喷雾的方法来抑制瓦斯气在井口的集聚，井口外采取大功率风机送风，以迅速吹散偶然涌出的瓦斯气体，每钻进两小时停半小时，将井口转盘上的补芯取开，敞开井口，关闭高压喷雾和风机，使井孔内的瓦斯气体充分释放，以此循环进行来保证继续施工。

（三）关键工序的防控处置：

在孔深460米，現场取芯确认到达奥陶系上马家沟组石灰岩地层后停钻，为保证水井水以及井孔的安全，准备下井壁管予以保护，此时的井口瓦斯气体浓度范围为5%--60%，现场跟踪连续测定瓦斯涌出忽高忽低，无规律可循，测定值远远高出安全范围（瓦斯浓度在5%--16%之间时即刻发生爆炸）。由于该水井地质条件特殊，又处陷落柱构造，需对460米进行封闭处理，而460米的井壁管重达30多吨，每根井壁管要在井口焊接，逐根连接入井。井口焊接危险性极大，一丁点火星遇到瓦斯气体即可发生燃烧或爆炸，到此带给我们的将是灾难性的后果，如何解决这一难题，成为确保安全施工的头等大事。经瓦斯防控组和技术人员现场论证，制定了详细的施工方案，具体方案是：

1、清理现场。在井口5米范围内，保持湿润状态，同时设立警戒线，除焊接人员外，任何人员不得靠近。并做好20米范围内易燃物品和杂物的清理，以及电焊机、氧气瓶、乙炔气瓶在施工场地上风侧的安全放置。

2、瓦斯监测。瓦斯监测员每10分钟检测一次，每次焊接必须在连续几次监测在安全范围内时方可焊接。

3、抽排瓦斯。继续使用在护口管上的备用钢管从井孔内向外抽排瓦斯，确保绝大部分瓦斯从这里排到空中释放。

4、封堵瓦斯。在每根井壁管内壁用橡胶板封堵，再注入泥浆水，确保瓦斯气体不从井壁管中间涌出。在井壁管外壁与井壁之间的环状间隙，使用石棉绳紧紧缠绕在管外径至井壁之间，再用泥浆水封堵可能出现的间隙，严防瓦斯气体从这里涌出。

5、井壁管焊接。在井口制作一个坚固的0.6米高，四面透风的可移动架子平台，平台上铺设一块1.5平方的中间有∮325mm口径的橡胶板，接口处仍用石棉绳堵塞缝隙，用泥浆封堵，确保在平台上焊接时火花落不到井口处。橡胶板下方即平台至井口之间仍用大功率风机送风，即使有瓦斯气体少量溢出或焊接火星落下，也会立刻被吹走，从而也最大限度保证了在平台上焊接的安全。使用这种方法在井口实测，瓦斯浓度由80%降到了0.5%以下，焊接平台上的瓦斯浓度为0，确保了焊接安全。焊接完成后取出石棉绳，使积聚在井口的少量瓦斯气体自行释放，采用这种抽排——封堵——释放循环进行的方法，使460米井壁管，62个焊口约130米的焊缝安全、顺利的一次完成，为后续水泥注浆提供了根本保障。

三、探索和思考

在高瓦斯矿区钻井，技术要求和防护措施难度很高，主要表现在瓦斯浓度大，严重影响了施工安全。为此我们结合本次施工作业的经验和做法，进行了总结和思考：

掌握井位所处高瓦斯矿区的各种地质资料。

加强对施工作业人员的瓦斯防护培训，严格规范操作，做到遇到瓦斯不慌乱，科学处置，确保安全施工。

3、施工现场要配备专业的瓦斯员实施监控，配备大功率风机、消防灭火器材、阻燃材料、施工人员防护服等。

4、遵循宜疏不宜堵，疏堵结合的原则。

5、施工作业后的防护检测。