松軟煤層篩管護孔瓦斯抽采技術(shù)

龐博+申振華

摘 要：我國的瓦斯抽采技術(shù)雖然起步比較晚，研究人員不斷加大對于瓦斯抽采技術(shù)的研究力度，這項工作也有了很多新的研究成果，松軟煤層篩管的護孔研究是一個比較新的研究方向，對于這項瓦斯抽采技術(shù)的研究才起步不久，在實際的操作中有許多問題，本文根據(jù)實際的瓦斯抽采技術(shù)展開具體分析。

關(guān)鍵詞：松軟煤層；抽采技術(shù)；技術(shù)分析

在對質(zhì)地比較松軟的煤層進行瓦斯抽采技術(shù)時，需要克服許多困難，如進行抽采的有效距離不長，鉆孔工作難度大、抽采的效果不好，為了減少這些抽采工作中的阻礙，本文將篩管護孔工藝加入到瓦斯抽采的工作中，達到負壓相對比較高的高效瓦斯抽采工作成果，文本將具體的操作程序以及注意事項一一闡述，希望可以給我國從事瓦斯抽采的工作者一些參考。

1 軟煤層的瓦斯抽采工作的現(xiàn)狀

松軟煤層是一種特殊的煤層，與一般的煤層有很大的不同，其整體結(jié)構(gòu)的強度比較低，在進行瓦斯抽采后，抽采的效果并不好，抽采的效率比較低，尤其是在鉆孔環(huán)節(jié)，頻繁地出現(xiàn)頂鉆、抱鉆、卡鉆等現(xiàn)象，加大了瓦斯抽采的難度，最終使得鉆好的孔達不到預(yù)定的要求，使得可供抽采的瓦斯總量也變小，主要是由于抽采的深度達不到要求，還有一方面的不利因素是，松軟煤層在承受鉆孔作業(yè)時，會由于鉆孔機械的震動效果發(fā)生改變，主要是煤層結(jié)構(gòu)的變化，有一部分強度比較低的煤層就會變形甚至斷裂，承受的力度比較大的煤層還會使已經(jīng)鉆好的孔洞次閉合，延長抽采的時間。

2 篩管護孔的工藝研究

在松軟煤層中鉆進，容易發(fā)生噴孔、塌孔、卡鉆等孔內(nèi)事故，導(dǎo)致鉆孔成孔深度淺、成孔率低、瓦斯抽采效果差。針對此問題，采用空氣鉆進與螺旋鉆進相結(jié)合的方法鉆進成孔。選用113mm三翼內(nèi)凹PDC合片全面鉆頭開孔，鉆進3m，換110mm四翼一字鉸接內(nèi)芯可開閉PDC鉆頭接73mm寬葉片大通孔螺旋鉆桿鉆進。

2.1 鉆壓

在松軟煤層中采用空氣螺旋鉆進時，對鉆機的鉆壓要求并不高，鉆機的轉(zhuǎn)矩要大，真正用在鉆頭上破碎煤層的鉆壓一般不會超過500kN。如果遇到夾矸、頂?shù)装鍘r石，所需鉆壓也不會超過1500kN。松軟突出煤層容易發(fā)生塌孔、埋鉆等孔內(nèi)事故，一般情況下，鉆機的起拔力不小于5000kN，最好在10000kN以上。

2.2 轉(zhuǎn)速

在松軟突出煤層鉆進時，轉(zhuǎn)速對鉆孔軌跡的影響很大。鉆壓一定的條件下，轉(zhuǎn)速越高，鉆速越高，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的煤屑越多，如果沒有及時調(diào)整供風(fēng)參數(shù)，大量煤屑堆積在孔內(nèi)，將會造成堵孔事故；轉(zhuǎn)速越低，鉆速越低，單位時間產(chǎn)生的煤屑較少在沖洗介質(zhì)作用下，煤屑易排出孔外，孔內(nèi)干凈。

2.3 通風(fēng)參數(shù)

①風(fēng)量：在鉆進過程中，供風(fēng)量的大小直接關(guān)系到鉆孔排粉的性能。風(fēng)量小，鉆孔排粉效果差，造成堵孔、抱鉆事故等安全隱患。風(fēng)量大，攜帶煤屑能力強，鉆孔沖洗得干凈，有利于鉆進。②風(fēng)壓：空氣鉆進排粉需要一定的風(fēng)速，鉆進中的壓力損失主要包括加速壓損、摩擦壓損、鉆屑懸浮提升壓損和局部壓力損失。通過以上分析，在實際施工中，供風(fēng)量和供風(fēng)壓力的選擇應(yīng)有一定的富余量，選取風(fēng)壓0.8～1.0MPa，風(fēng)量10～13m3/min。

2.4 篩管護孔輸送。順煤層鉆孔鉆進至設(shè)計深度，不給進時回轉(zhuǎn)2～3min，以充分排出孔內(nèi)煤渣，將孔內(nèi)鉆具提離孔底2m左右停鉆，即可下入篩管護孔。采用人工輸送方法下入篩管護孔。篩管護孔連接方式有絲扣式和插接式2種。下入篩管護孔后，逐根提出孔內(nèi)鉆桿，卸掉孔口外多余的篩管，然后進行封孔。

3保證松軟煤層抽采達到預(yù)定效果的措施

3.1封孔技術(shù)

針對松軟煤層的特點，有一系列專門的抽采方案，一般是將打孔的部位的兩端堵好，保證內(nèi)部環(huán)境封閉后，再從中間往里注入水泥漿等液體混合性材料，在受到來自外部煤體的作用壓力后，煤體已經(jīng)破碎的地方就可以被水泥漿修復(fù)好，保證整個煤體的完整性，一般松軟煤層這種煤體的表面都是不平整的，這種優(yōu)勢可以幫助水泥漿有效擴散，擴散的水泥漿地道鉆孔周邊的裂縫之中，封堵了這些裂縫，等到過了一段時期之后，水泥漿液從液體變成了固體，很大程度上支撐起了鉆孔，鉆孔受到了保護作用，就不會因為煤層的強度低而收縮了，能夠保證鉆孔成果的穩(wěn)定性，對于抽采的后期工作有很大的幫助。

3.2 最佳的通道預(yù)留方式

煤層鉆孔施工完畢后。在下鉆的地方其周圍的煤層都會受到作業(yè)過程中所產(chǎn)生的振動的影響，更為嚴重的是松軟煤層結(jié)構(gòu)原本的強度就要明顯的低于正常的煤層，因此鉆孔的垮塌極易發(fā)生。瓦斯抽采空間人工預(yù)留通道技術(shù)針對煤層鉆孔成孔后塌孔阻塞瓦斯流動空間現(xiàn)象，在此情況下，我國的相關(guān)從業(yè)人員提出利用高強度PE膠管形成人工預(yù)留瓦斯流動通道，這對于整個行業(yè)而言是創(chuàng)新性的，使瓦斯在高強膠管內(nèi)流動，有效的保證了在鉆孔不通時瓦斯依舊可以正常的流動，經(jīng)此方法便可以實現(xiàn)松軟煤層瓦斯的連續(xù)抽采作業(yè)。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)

不僅僅是松軟煤層作業(yè)時需要注意通風(fēng)問題，即使是一般的礦井作業(yè)，通風(fēng)都是一個不可避免的問題，通風(fēng)能夠在一定程度上確保礦井內(nèi)的安全防護工作。在進行松軟煤層的通風(fēng)工作時，首先要注意通風(fēng)設(shè)計工作，采取最為合理的通風(fēng)位置設(shè)計，保證松軟煤層的風(fēng)量供給，具體的風(fēng)量可以參考相關(guān)參數(shù)標準，提高通風(fēng)率，在進行管理通風(fēng)系統(tǒng)時，可以將現(xiàn)代化的計算機技術(shù)應(yīng)用到松軟煤層的抽采之中，提高通風(fēng)系統(tǒng)的自動化程度；設(shè)計好通風(fēng)系統(tǒng)后，在投入使用后的一段時間后，還要對其可行性進行評估，確保其報警系統(tǒng)與應(yīng)急系統(tǒng)都能保持在最佳狀態(tài)。

3.4 監(jiān)控技術(shù)

在進行松軟高突圖層的瓦斯抽取的作業(yè)過程中，由于特殊的結(jié)構(gòu)狀況致使抽采的難度加大，這就需要先進技術(shù)在其中的有效運用，實時監(jiān)控技術(shù)是一種以網(wǎng)絡(luò)為傳輸平臺的新型技術(shù)，可以對施工的過程有效的視頻監(jiān)督，實時監(jiān)控系統(tǒng)的使用在一定程度上強化了實時監(jiān)督檢查與日常的施工的規(guī)范化管理。

3.5 建設(shè)完善的瓦斯抽采團隊

一項工藝想要達到更好的效果必須要堅強對于工人的管理，要落實抽采責(zé)任制，使每一個抽采工人都能明白自身的責(zé)任，加強對抽采安全的重視程度，在傳統(tǒng)的抽采技術(shù)上不斷進步，將學(xué)習(xí)到的新型抽采技術(shù)與松軟煤層的具體狀況相互結(jié)合，加強抽采工作的創(chuàng)新程度，使抽采的瓦斯質(zhì)量更好、濃度更高，只有不斷進行對煤礦的參觀、交流與學(xué)習(xí)才能實現(xiàn)技術(shù)進步。

結(jié)束語

采用了篩管護孔工藝的松軟煤層的瓦斯抽采工作與以前相比，抽采效果有了很大的提升，突顯出更好的實用性，并且能夠克服松軟煤層的各種弱點，因此可以在整個瓦斯抽采活動的每一個環(huán)節(jié)都將篩管護孔技術(shù)應(yīng)用其中，能夠提高抽采的瓦斯的濃度，還可以達到比較好的均勻度，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對這項瓦斯抽采工藝開展更高程度的研究，使其更好地為煤礦生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻

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