浅谈煤矿井下抽采打钻全过程瓦斯防喷管理

张兴 周三宁

摘 要：近年来，煤矿生产自动化趋势越来越明显，很多设备作用和生产价值在煤矿系统中体现出来，这也使其成为煤矿发展中的重要管理部分。瓦斯是煤矿安全的第一隐患，是造成煤矿较大及以上事故的主要灾害，防范瓦斯超限是遏制瓦斯事故的关键环节和重要手段。煤与瓦斯突出和按突出煤层管理的矿井应当严格落实2个“四位一体”综合防突措施和过程管控，严禁违规以顺层抽采代替穿层抽采、以局部措施代替區域措施;建立完善突出预警机制，发现瓦斯涌出异常、超限，以及喷孔、顶钻等动力现象时，必须立即停止作业、停电撤人、分析原因并采取有效治理措施。发生瓦斯喷孔动力时，瓦斯涌出量骤增，使风流中瓦斯浓度超限、高速喷出的瓦斯及水渣可能推翻设备、携带大量煤渣喷出伤人，严重时会引发煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等诱发性重大事故。因此，开展煤矿井下抽采打钻全过程瓦斯防喷管理十分必要，通过采取有效管理手段和措施控制此类事故发生，防患于未然，对于保障矿井安全生产具有重要的现实意义。

关键词：煤矿井下抽采打钻;瓦斯防喷管理

引言

瓦斯管理是煤矿矿井安全的重要环节，也是薄弱环节。防治瓦斯超限是煤矿管理的重点工作，工作面瓦斯的超标是影响煤矿生产主要影响因素之一。随着矿井开采机械化程度的不断提高，煤矿掘进速度大幅度加大。因此，在单位时间内从工作面涌出的瓦斯量急剧增大，瓦斯浓度超标现象频繁发生。特别是当采掘工作面采空区侧悬顶距离过大时，上隅角涌出的高浓度瓦斯气体无法快速扩散至风流，造成局部瓦斯浓度超标。在实际生产过程中，瓦斯浓度超标不但对开采人员的身体健康造成威胁，并容易引发重大安全事故，严重时给煤矿开采企业带来巨大经济损失。

1防喷措施在现场管理执行中存在的缺陷

1）打钻防喷装置封孔管封固质量环节，未达到2MPa带压注浆的压力，未充分封堵裂隙;2）注浆液的水灰配比没有满足配比标准和充分搅拌的要求;3）封孔候凝时间不足，急于施钻造成封孔质量强度下降;4）封孔管、钻杆安装同心度及间隙不能满足孔内顺畅排渣要求造成堵孔喷孔;5）封孔管或法兰接头未合为一体，喷孔时有喷脱孔口防喷装置的风险。

2煤矿井下抽采打钻全过程瓦斯防喷管理

2.1现场实测方法

根据《煤矿安全规程》规定：在对煤层瓦斯实施预抽后，必须对预抽瓦斯防治突出效果进行检验，其检验的指标之一是煤层瓦斯预抽率大于30%。本矿本着既要减少钻孔工程量又要保证抽采效果的原则，选择瓦斯预抽率为60%是一个经济合理的数值。流量法：在被考察的煤层区域，直接测定钻孔瓦斯动态抽采流量，得出不同时间对应的瓦斯抽采流量。瓦斯含量法：首先测定被考察范围的原始瓦斯含量，向被考察范围施工特定孔径的抽采钻孔，然后封孔并进行瓦斯抽采，当抽采一定时间以后，采用直接测定法测定被考察范围的瓦斯含量，当直接测定的瓦斯含量降低到临界值以下或降低到一定程度时，则认为考察钻孔与抽采孔的间距即为在该特定孔径条件下一定抽采时间内对应的有效抽采半径。

2.2煤矿瓦斯抽采钻孔轨迹三维可视化

在回转钻进施工中，常采用随钻轨迹仪进行钻孔轨迹随钻测量，或是钻孔成孔后采用手推式钻孔轨迹仪进行钻孔轨迹测量。轨迹仪将采集到的姿态数据保存在测量探管内，测量完成后导出存储的数据到轨迹仪控制器中，由轨迹仪数据处理软件处理得到钻孔轨迹。而在定向钻进施工中，常采用泥浆脉冲或电磁波随钻测量系统，将测斜探管测量的钻孔轨迹数据通过泥浆脉冲或电磁波传输从孔内实时传输到孔外，钻机操作人员根据轨迹测量数据实时调整孔内螺杆钻具的工具面指向，使得实钻轨迹尽可能与设计轨迹一致，以达到定向钻进的目的。

2.3瓦斯抽采高位钻孔自动设计

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施。高位钻孔瓦斯抽放是通过高位钻孔抽放采空区冒落带及裂隙带积聚的大量高浓度瓦斯，减少采空区的瓦斯涌出量。因其工艺简单、抽采范围广、抽采纯量大、不受瓦斯压力及煤层透气性影响，已经成为当前治理采空区瓦斯最常用、最有效的技术。常规的高位钻孔设计主要依赖于使用CAD软件，效率低、工作量大，设计时不能考虑煤层赋存条件的变化情况，导致瓦斯控制效果差，不利于矿井的安全生产。基于GIS平台的瓦斯抽采高位钻孔自动设计软件，实现了高位钻孔参数的自动计算和成图。

2.4健全打钻视频监控系统，实现全过程管控

1）健全打钻视频监控系统。所有区域预抽钻孔施工地点实现“一钻一视频”，对开钻、封孔注浆、防喷装置使用、起钻、收尺、下套管、验收等所有环节，做到全过程监控监督。2）合理调控钻进速度。钻孔钻进过程中，钻机司机随时根据地质情况、孔内瓦斯情况、孔内返水返渣情况，调控钻进速度，高效处理喷孔、塌孔、堵孔、卡钻等问题。3）轨迹精准控制。通过管理技术人员对钻孔数据分析、对操作司机培训、日常监督指导打钻，提升钻机操作技能水平，做到精准控制定向钻孔轨迹。所施工钻孔轨迹趋于平滑，避免出现急弯、“锅底”、“驼峰”，选择分支点位置合适，尽量使上行孔不形成存水孔段，下行孔不形成间段存水孔段，减少堵孔诱发喷孔的风险。4）洗孔除渣环节考核。通过视频监控、过程监督、制度考核、结果导向、效果考察等管理方式手段，强化钻孔洗孔除渣环节，防范钻孔通道冲洗除渣工序执行不到位，造成钻渣积淤堵孔诱发喷孔。

2.5选择合理快速的移架方式

合理的移架方式不仅需考虑移架的速度，还需考虑顶板管理的影响。在选择移架方式时，要结合煤矿顶板岩层稳定性进行分析。合理的移架方式能够有效支撑顶板，使机道和采空区顶板悬顶时间最短，防止顶板事故的发生。在采空区内，顶板随工作面推进并及时垮落，直接影响综采工作面瓦斯涌出及瓦斯治理。

结语

通过对打钻全过程进行管理，改进封孔强度、推广封孔固管和孔口防喷多通装置法兰紧固一体化技术、增大封孔管及连接管直径、开发应用孔口防喷盘根密封填料装置及弹性滚轮式孔口缓冲释压密封装置、开发定向长钻孔定点分段式防塌孔护壁装置、改造被动防护装置等，形成了一套完善的抽采打钻全过程瓦斯防喷管理体系，从根本上杜绝了打钻瓦斯事故发生。

参考文献

[1]叶俊良，秦兴林.定向水力压裂增透技术在矿井瓦斯治理中的应用[J].中国矿山工程，2021，50（3）：33-35，39.

[2]邓成均.突出矿井采煤工作面瓦斯综合治理实践探析[J].中国矿山工程，2021，50（2）：59-61.