浅谈抽放钻孔施工期间钻孔喷孔治理技术

解志胜

(晋煤集团 胡底煤业，山西 沁水 048203)

胡底煤业属于高瓦斯突出矿井，目前治理瓦斯最有效的途径就是抽放瓦斯，要想取得良好的抽放效果，首先需要有先进的打钻工艺，在打钻施工过程中经常遇到钻孔喷孔现象，大量瓦斯和煤粉颗粒高速喷出，伤害钻孔施工人员，大量瓦斯涌入巷道，导致瓦斯传感器报警，危害矿井安全生产，无法继续施工钻孔。2016年胡底煤业因打钻喷孔导致瓦斯传感器报警次数达6次。

1 钻孔瓦斯喷孔及瓦斯超限的原因分析

1.1 施钻孔瓦斯喷孔

1) 施工软煤时，经常因交接班、无故停水、停电导致停钻。停钻后，孔内的瓦斯积聚，当再次开启钻机向孔内送水时，积聚在孔内的瓦斯会瞬间被高压水带出，发生瓦斯与煤粉喷孔现象。

2) 普钻施工钻孔时，经常因无计划揭露报废或停抽的千米钻孔，导致千米钻孔内的瓦斯瞬间通过普钻钻孔通道涌入巷道，造成喷孔现象。

3) 施工钻孔时，因未及时掌握前方地质构造情况，导致钻孔在施工该区域时，富积区域的瓦斯瞬间涌入巷道，造成瓦斯喷孔。

4) 钻孔钻进速度过快，煤体加速粉碎，煤体内的吸附瓦斯瞬间变为游离瓦斯，由于排渣不畅，孔内的瓦斯不能及时被带出孔外，当孔内的瓦斯积聚到一定压力后瞬间释放，造成瓦斯喷孔。

5) 穿层钻孔揭露原始煤体瓦斯，当钻头不断向煤层靠近时，钻孔孔壁应力重新分配，煤体内的瓦斯受应力影响，向钻孔揭露煤体处积聚，导致钻孔在揭露煤层瞬间瓦斯喷出。

1.2 钻孔喷孔瓦斯超限报警

1) 钻孔封孔时，孔口负压装置断开，孔内瓦斯喷出，造成瓦斯超限报警。

2) 施钻过程中，瓦斯喷出时，孔口防喷孔装置不起作用，导致瓦斯超限报警。

3) 钻孔内瓦斯喷出量大于孔口负压抽出量导致瓦斯超限报警。

2 改造前孔口防喷孔装置的缺陷分析

改造前孔口防喷装置在施钻期间出现钻孔喷孔瓦斯超限现象，主要是由于防喷装置存在不足导致的：1) 下排渣口没有负压装置。2) 钻杆穿过孔口四通处的4英寸口封闭不严。3) 孔口四通上抽口1趟4英寸软管满足不了大量瓦斯喷出时的负压要求。4) 1 m长气囊过小起不到瞬间瓦斯喷出缓冲的作用。

气囊采用800 mm风筒制作，长度不少于1 m；孔壁与孔口套管之间采用聚氨酯封堵，保证不漏水、不漏气；孔口四通与钻杆之间安装皮垫，皮垫采用法兰与螺丝固定；孔口气囊单独连接一趟负压装置；孔口排渣口连接水箱。改造前防喷孔装置图见图1.

图1 改造前防喷孔装置图

3 防喷孔装置技术改造

1) 在下排渣口安装汽水分离器装置。

2) 加装两趟上抽孔口负压装置。

3) 对孔口皮垫及法兰盘采用量身定制，并且每施工一个钻孔进行一次法兰盘更换，确保孔口的密封性。

4) 将孔口气囊由1 m改为3 m，缩短瓦斯喷出的缓冲时间。

5) 下排渣口增加负压装置。

气囊采用800 mm风筒制作，长度不少于3 m；孔壁与孔口套管之间采用聚氨酯封堵，保证不漏水、不漏气；孔口四通与钻杆之间安装皮垫，皮垫采用法兰与螺丝固定；孔口气囊单独连接一趟负压装置，外在孔口多加一个四通，单独连接负压装置；孔口排渣口水箱必须连接一趟负压装置。改造后防喷孔装置图见图2.

图2 改造后防喷孔装置图

6) 在打钻过程，续接钻杆时，经常因水便卸掉后，瓦斯从钻杆尾部喷出巷道，为杜绝钻杆尾部瓦斯喷出，在钻杆尾部安装了汽水换向阀门。钻杆尾抽装置图见图3，当钻杆尾部瓦斯喷孔较大时，将水管阀门关闭，开启2英寸负压阀门连抽钻孔内的瓦斯。

图3 钻杆尾抽装置图

4 现场施钻管理

1) 建立钻孔视频记录台账，确保每个钻孔从开孔到钻孔结束不停钻，并且对软煤区域进行多掏煤，不允许软煤未掏完就继续钻进。

2) 从钻孔源头抓起，在施工钻孔时，提前确定钻孔施工前方的地质情况、煤层气气井及千米钻孔情况，确保在施工时，遇到瓦斯异常及时采取措施。

3) 在钻孔退钻封孔时，确保封孔的每个环节负压装置不断开，杜绝瓦斯超限。

5 瓦斯治理效果

通过加强管理，改进技术设备，瓦斯喷孔次数明显减少，半年内未发生瓦斯传感器报警。改造前后瓦斯喷孔及瓦斯超限情况见表1，表2.

表1 改造前半年内瓦斯喷孔及瓦斯超限情况表

表2 改造后半年内瓦斯喷孔及瓦斯超限情况表

6 结 语

抽放钻孔孔口装置的改造，有效地减少了瓦斯喷孔次数，杜绝了因钻孔瓦斯喷孔导致的瓦斯传感器报警，确保了抽放钻孔的安全施工，提高了打钻的效率，同时实现提前抽放，解放了原始煤体瓦斯，确保了工作面的正常回采。