“三軟”突出煤層防噴孔裝置的改進(jìn)與應(yīng)用

[摘 要]針對瓦斯重點(diǎn)防治區(qū)域底（頂）板巖巷穿層鉆孔穿煤或水力沖孔期間易造成巷道風(fēng)流瓦斯超限的問題，通過對原防噴孔裝置的孔口套管、孔口三通、泄煤軟管、防噴箱、 防噴箱入水煤孔及風(fēng)水聯(lián)動裝置的改進(jìn)，同時(shí)又增加了瓦斯收集器，大大提高了防噴孔裝置的防范能力。改進(jìn)后的防噴孔裝置具有很強(qiáng)的使用和推廣價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]突出煤層； 防噴孔裝置； 改進(jìn)； 應(yīng)用

中圖分類號：TU45.21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）23-0387-01

鄭煤集團(tuán)大平煤礦于1986年投產(chǎn)，核定生產(chǎn)能力90萬t/a，井田位于新密煤田西南部，嵩山背斜南翼，屬新密煤田和登封煤田交接處。礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，為煤與瓦斯突出礦井，最大瓦斯含量16.4m3/t，最大瓦斯壓力1.23MPa，瓦斯放散初速度19，煤的硬度系數(shù)0.22，煤層透氣性系數(shù)0.325m2/Mpa2.d，瓦斯衰減系數(shù)α為0.0357d～1。主采煤層為二1煤，煤層結(jié)構(gòu)簡單，為黑色粉末狀，屬典型的豫西“三軟”煤層。

目前，礦井采掘工作面作業(yè)前全部采用底（頂）板巖巷穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯作為區(qū)域防突措施，為避免穿層鉆孔施工期間出現(xiàn)異常造成瓦斯超限，防噴孔裝置的使用顯得非常重要。但使用中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)在始突標(biāo)高以深，尤其在瓦斯重點(diǎn)防治區(qū)域穿層鉆孔穿煤或水力沖孔時(shí)，原有防噴孔裝置不能解決噴孔而造成的瓦斯超限問題，經(jīng)常出現(xiàn)穿層鉆孔穿煤或水力沖孔時(shí)，因噴孔造成底抽巷風(fēng)流中瓦斯超限，嚴(yán)重影響了實(shí)施區(qū)域防突措施期間的安全，也制約了鉆孔施工進(jìn)度。因此原防噴孔裝置急需結(jié)合礦井實(shí)際進(jìn)行改進(jìn)！

1 改進(jìn)后防噴孔裝置結(jié)構(gòu)組成

新型防噴孔裝置主要由孔口套管、孔口三通、泄水煤軟管、防噴箱、抽采軟管和瓦斯收集器等組成（圖1）。

2 防噴孔裝置改進(jìn)前后對比

2.1 孔口套管

改進(jìn)前：孔內(nèi)套管長度0.4m、直徑5寸鋼管，利用鐵楔緊固在孔內(nèi)，套管與孔壁之間有縫隙，密封不嚴(yán)密。

改進(jìn)后：孔內(nèi)套管長度0.8-1.0m、直徑5寸鋼管，孔內(nèi)巖壁與套管之間采用封孔膠固進(jìn)行密封，增加了穩(wěn)固性、密封性。

2.2 孔口三通

改進(jìn)前：采用5寸鋼管加工而成，與孔口套管為一體，直接楔入孔內(nèi)，與泄煤軟管連接采用鐵絲捆扎固定方式，連接鉆桿處利用舊皮帶進(jìn)行封閉，氣密性較差。

改進(jìn)后：采用8寸鋼管加工而成，與孔口套管采用法蘭盤連接，增大了管徑，便于泄煤；連接鉆桿處利用壓蓋和塑膠套筒密封，穿煤和水力沖孔期間，塑膠套筒內(nèi)始終使用圓鉆桿（塑膠套筒與鉆桿間距僅1mm），增加了氣密性。

2.3 泄煤軟管

改進(jìn)前：泄煤軟管為6寸膠管，兩端均采用鐵絲進(jìn)行捆扎加固，氣密性和緊固性不足，且管徑小，泄煤不暢。

改進(jìn)后：泄煤軟管為8寸膠管，兩端均采用法蘭盤進(jìn)行固定，增加了氣密性和緊固性，管徑變大，便于泄煤。

2.4 防噴箱

改進(jìn)前：直徑600mm，長度2.4m的圓柱形箱體，水煤出口處采用合頁式蓋板，易漏氣，鉆孔噴孔時(shí)易被沖開。

改進(jìn)后：直徑800mm，長度3.6m的圓柱形箱體，容納氣體體積增大；水煤出口處采用插板式密封裝置，在鉆孔噴孔時(shí)可迅速關(guān)閉，防止瓦斯涌入巷道，增強(qiáng)了箱體氣密性。

2.5 防噴箱入水煤孔

改進(jìn)前：防噴箱上泄水煤孔垂直于防噴箱，直角彎頭泄煤不暢通。

改進(jìn)后：防噴箱上泄水煤孔與防噴箱呈45°夾角向上，利于氣體和水煤進(jìn)入防噴箱。

2.6 風(fēng)水氣聯(lián)動裝置

改進(jìn)前：鉆尾水辮處連接的管路僅能實(shí)現(xiàn)風(fēng)和水的切換，鉆孔出現(xiàn)異常時(shí)需更換水辮接頭連接抽放系統(tǒng)，安全性低，不便于操作。

改進(jìn)后：鉆尾水辮處連接的管路可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)、水和氣的切換，當(dāng)鉆桿內(nèi)有高瓦斯氣體噴出或噴孔等現(xiàn)象時(shí)，可隨時(shí)切換聯(lián)動裝置閥門，利用抽采系統(tǒng)將孔內(nèi)瓦斯抽出，方便快捷又安全。

2.7 增加瓦斯收集器

防噴箱上增加瓦斯收集裝置，由長5m、直徑600mm風(fēng)筒改造而成，內(nèi)有6m長4寸鋼管，其中3m為花管。鋼管與防噴箱接口處利用法蘭盤連接，鉆孔內(nèi)噴出大量高瓦斯氣體時(shí)，瓦斯收集器增大了防噴孔裝置存儲瓦斯的容積，緩存鉆孔內(nèi)噴出的瓦斯，同時(shí)增加了防噴箱的瓦斯抽采通道。

3 防噴孔裝置安裝

3.1 孔口套管安裝

將孔口套管（5寸）裝入鉆孔（孔口直徑133mm，深度1.2m），安裝時(shí)涂抹封孔膠進(jìn)行固定，外露部分與巖壁接觸處用麻繩密封。

3.2 孔口三通安裝

采用法蘭盤將孔口三與孔口套管進(jìn)行連接固定。

3.3 管路連接

將降塵水管、泄水煤軟管與孔口三通防噴裝置連接，抽采軟管、瓦斯收集器與抽放系統(tǒng)連接，連接時(shí)要保持管路順暢。

4 防噴孔裝置現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 應(yīng)用地點(diǎn)概況

大平煤礦14071工作面地面標(biāo)高+250～+234m，北部為14051、14052采空區(qū)，南部為14091工作面，西部為工業(yè)廣場保護(hù)煤柱，東部為新平礦采空區(qū)，設(shè)計(jì)標(biāo)高-28～+21m，埋深278～213m。該工作面最大原始瓦斯含量為12.83m3/t，主要采取14071底抽巷施工穿層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施。

4.2 應(yīng)用效果

2016年7月6日在14071底抽巷鉆孔施工期間，使用原有防噴孔裝置出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象，造成底抽巷內(nèi)回風(fēng)流瓦斯超限至1.91%，給礦井區(qū)域消突工作的開展帶來了困擾。

通過對防噴孔裝置的改進(jìn)，從2016年8月份開始井下施工穿層鉆孔必須采用新型防噴孔裝置，先于14071底抽巷施工穿層鉆孔時(shí)應(yīng)用，進(jìn)而在21上部探巷、14091底抽巷等瓦斯重點(diǎn)防治區(qū)域推廣，至今為止未發(fā)生過因打鉆造成瓦斯超限現(xiàn)象，保障了現(xiàn)場施工安全。

5 結(jié)語

通過對防噴孔裝置的改進(jìn)，其氣密性、緊固性得到了增強(qiáng)，雙抽氣管路提高了解決瓦斯集中涌出問題的能力，杜絕了穿層鉆孔施工期間孔內(nèi)瓦斯異常涌出造成的瓦斯超限現(xiàn)象，提高了區(qū)域消突工作效率，為保證工作面正常接替提供了保障。但是在現(xiàn)場使用過程中，仍然存在部分問題，如孔口三通較重，泄水煤軟管硬等，需在今后的改進(jìn)中逐步解決。

作者簡介

黃永菲（1975-），男，中共黨員，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)在鄭煤集團(tuán)安全監(jiān)察局人事安全生產(chǎn)管理工作。endprint