打鉆與瓦斯抽采精細(xì)化管理在煤礦中的應(yīng)用研究

韓小剛

摘 要：目前，我國煤礦生產(chǎn)各項(xiàng)技術(shù)已日趨成熟，礦井的開采深度也在不斷加深，煤層中所富含的甲烷含量、壓力也隨之不斷增大，如何實(shí)現(xiàn)有效的瓦斯治理已成為制約煤礦發(fā)展的重要問題。煤礦瓦斯治理、預(yù)防安全突發(fā)事件的核心環(huán)節(jié)是主動進(jìn)行瓦斯抽采，而打鉆施工是進(jìn)行瓦斯抽采過程中的一重要環(huán)節(jié)，可以說，打鉆與瓦斯抽采效果直接決定了煤礦是否能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)。鑒于此，本文提出了在煤礦生產(chǎn)中打鉆與瓦斯抽采精細(xì)化管理的應(yīng)用措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：打鉆；瓦斯抽采；精細(xì)化管理；應(yīng)用

中圖分類號：TD407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0182-01

煤礦治理瓦斯的主要措施是實(shí)施打鉆施工與瓦斯抽采，在進(jìn)行打鉆與瓦斯抽采過程中經(jīng)常存在打鉆不到位、抽采效果差、施工成本高、安全隱患大等一系列問題。通過調(diào)研，筆者發(fā)現(xiàn)國內(nèi)針對解決這些問題而展開的相關(guān)研究相當(dāng)少，因此，本文在總結(jié)煤礦現(xiàn)場治理瓦斯經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了打鉆與瓦斯抽采精細(xì)化管理的一些措施，內(nèi)容如下。

1 合理選擇鉆具

不同的煤礦區(qū)塊具有不同的煤層結(jié)構(gòu)與地質(zhì)條件，因此，需要結(jié)合煤礦的現(xiàn)場實(shí)際條件，選擇合理使用的鉆具型號，只有這樣才能保證打鉆施工到位。舉例說明：其一，ZDY-4000S鉆機(jī)，該型號鉆機(jī)具有運(yùn)行功率大、鉆井效率高、鉆孔角度可以在0～90°的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)、能夠自動卸桿等一系列優(yōu)點(diǎn)，其適用于上、下斜穿層鉆孔以及本煤層鉆孔；其二，CMS1-4000/55型履帶鉆機(jī)，其鉆孔角度可以在0～360°的范圍進(jìn)行調(diào)解，其適用于打垂直鉆孔；其三，三棱鉆桿，該型號鉆桿對塌孔具備一定的修復(fù)效果，并且還能夠取代普通巖石鉆桿，在見煤之后可以不必?fù)Q用鉆桿，節(jié)省了工作時間，該型號鉆桿通常用于軟煤層。

2 優(yōu)化防噴孔裝置

目前，在大多數(shù)煤礦的打鉆與瓦斯抽采現(xiàn)場的防噴孔裝置都比較簡易，無法有效預(yù)防因噴孔所導(dǎo)致的瓦斯超限，分析原因主要有：其一，由于防噴裝置固定不牢靠，從而導(dǎo)致在進(jìn)行打鉆作業(yè)時與鉆桿之間存在比較劇烈的摩擦，在摩擦作用下會出現(xiàn)火花，進(jìn)而引發(fā)安全事故，因此防噴裝置極易發(fā)生脫落；其二，由于防噴裝置未能與巷道環(huán)境完全封閉，是利用風(fēng)排稀釋瓦斯，從而致使鉆孔施工過程中瓦斯超限頻繁發(fā)生。因此，需要在傳統(tǒng)的煤礦防噴孔裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的優(yōu)化。其主要做法為：選用略大于設(shè)計(jì)鉆孔直徑的鉆頭打lm煤孔，然后將其從鉆孔拔出，再把固孔裝置放到鉆孔內(nèi)，其后再進(jìn)行快速封孔，完全封閉固孔裝置與鉆孔間的縫隙。其后，利用法蘭將防噴孔裝置固定在固孔裝置上，再把鉆桿從防噴孔裝置穿過。在鉆孔完孔之后要安裝固孔裝置后端的悶板，使用軟管連接至臨時抽采裝置。待打鉆施工結(jié)束之后，再統(tǒng)一連接至孔口氣水分離抽采裝置。優(yōu)化后的防噴孔裝置主要包含可移動式臨時抽采裝置、孔口防噴裝置、氣水分離裝置以及固孔裝置四大部分。利用該裝置可以有效實(shí)現(xiàn)噴出瓦斯與巷道空間隔離、煤與瓦斯分離等，其能夠有效控制瓦斯，確保鉆機(jī)高效安全運(yùn)行以及抽采管路通暢。

3 改進(jìn)集中放水箱

煤礦在進(jìn)行瓦斯抽采的過程中，經(jīng)常會遇到抽排管路系統(tǒng)積水與堵塞的情況，這是因?yàn)槊簩油咚乖诰奂倪^程中會攜帶部分煤粉，并會帶出很多地層水。為了有效預(yù)防瓦斯抽排管線積水與堵塞現(xiàn)象，提升瓦斯抽排效率，可以利用一種能夠排渣排水的集中箱設(shè)備，該種集中箱設(shè)備主要包括箱體、閥門、法蘭以及放水器等部件，集中箱的箱體與抽放干管直接相連接，集中箱箱體的閥門開關(guān)與各個鉆孔的抽放支管相連接，箱體下部呈漏斗形，在箱體的一側(cè)裝有自動放水器。其工作原理為：與抽放鉆孔相連接的各個支管在集中箱處匯合，支管中瓦斯所攜帶的水分與煤渣等雜質(zhì)在水箱進(jìn)行過濾，其中，水分流入自動放水器，固體雜質(zhì)則沉降到箱體的底部，利用瓦斯抽排所形成的負(fù)壓來控制進(jìn)水閥門自動通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動排水，經(jīng)箱體過濾之后的瓦斯則直接進(jìn)入抽放干管。已有實(shí)踐證明，通過在煤礦瓦斯抽排系統(tǒng)中安裝、改進(jìn)集中放水箱，能夠有效防止抽排管路系統(tǒng)的積水與堵塞現(xiàn)象。

4 優(yōu)化抽采計(jì)量管理

為了有效實(shí)現(xiàn)對煤礦抽采瓦斯的實(shí)時監(jiān)控與管理，需要合理優(yōu)化瓦斯抽采計(jì)量管理。首先，要合理布置瓦斯抽采計(jì)量裝置。為了能夠?qū)Τ椴赏咚沟牧α?、溫度、壓力等參?shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，需要在瓦斯抽排泵站、鉆場以及抽采干線、直線等位置處安裝自動計(jì)量傳感裝置，此外還要在以上位置處同時設(shè)置孔板流量計(jì)、壓力表等人工計(jì)量裝置，在安裝孔板流量計(jì)的管路處要同時設(shè)置旁通管路，避免孔板流量計(jì)出現(xiàn)故障時導(dǎo)致長時間無法監(jiān)控瓦斯參數(shù)。其次，對瓦斯抽采參數(shù)進(jìn)行定期測量，并對計(jì)量裝置進(jìn)行合理調(diào)校。為了確保瓦斯抽采計(jì)量監(jiān)控裝置的準(zhǔn)確性，煤礦企業(yè)需要建立一套合理的瓦斯抽采計(jì)量分析、維保、調(diào)校制度。要安排專門的巡檢人員每個小時對瓦斯抽采計(jì)量參數(shù)進(jìn)行人工測量，并且將人工測量參數(shù)與自動計(jì)量參數(shù)進(jìn)行比對分析，并建立相應(yīng)的錄入臺賬，當(dāng)瓦斯抽采遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)與人工測量數(shù)據(jù)之間的誤差大于5%的時候，則要組織專業(yè)的調(diào)控部門對抽采計(jì)量裝置進(jìn)行調(diào)校，調(diào)校時間控制在兩小時之內(nèi)。同時要安排巡檢人員每天對井下抽采自動計(jì)量裝置進(jìn)行檢查，當(dāng)計(jì)量裝置內(nèi)有污物雜質(zhì)積存時要及時清除，并且每隔五天對井下抽采自動計(jì)量裝置傳感器進(jìn)行調(diào)校，將自動計(jì)量誤差控制在5%范圍之內(nèi)。

5 采用打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)對打鉆過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，進(jìn)而能夠有效應(yīng)對各種突發(fā)異常情況，可以通過安裝防突打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)來對打鉆現(xiàn)場的視頻信息進(jìn)行實(shí)時采集來實(shí)現(xiàn)。其基本方法為利用光纜傳輸技術(shù)把現(xiàn)場信息傳輸至地面視頻服務(wù)器，借助硬盤錄像機(jī)來實(shí)現(xiàn)視頻存儲、回放等功能。利用打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)控施工現(xiàn)場具有一系列優(yōu)點(diǎn)：首先，其能夠大大節(jié)約人力資源。在鉆孔施工完成之后，可以借助打鉆視頻監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行視頻驗(yàn)收，只需要安排巡查工作人員對鉆孔角度進(jìn)行班中核查即可，無需組織專職驗(yàn)收人員進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收。其次，可以有效提升打鉆施工質(zhì)量。利用監(jiān)控視頻，可以對打鉆施工的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程視頻記錄，這便督促施工人員與核查人員嚴(yán)格遵循規(guī)范要求，有效避免了弄虛作假的現(xiàn)象，為提升打鉆施工質(zhì)量創(chuàng)造了條件。再者，可以有效減少施工過程安全事故的發(fā)生概率。利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以有效敦促現(xiàn)場施工人員嚴(yán)格按照安全施工規(guī)范進(jìn)行施工，避免發(fā)生“三違”現(xiàn)象。最后，其能夠?yàn)榘踩鹿首凡樘峁┳钣辛Φ淖C據(jù)。

6 建立監(jiān)督考核機(jī)制

在煤礦企業(yè)進(jìn)行打鉆、抽采施工時如若施工人員對打鉆進(jìn)尺進(jìn)行虛報(bào)假報(bào)，則會容易出現(xiàn)盲區(qū)，導(dǎo)致出現(xiàn)抽采空白帶，進(jìn)而引發(fā)安全隱患。因此，煤礦企業(yè)需要建立相應(yīng)的監(jiān)督考核機(jī)制，對施工過程進(jìn)行嚴(yán)格把控，具體如下：（1）企業(yè)要安排相關(guān)部門對“瓦斯三量”進(jìn)行每月度考核，督促瓦斯抽采治理施工能夠持續(xù)地進(jìn)行，確保煤礦瓦斯抽采指標(biāo)得以有效完成，并且要對三爆裝置、抽放管路進(jìn)行定期巡查，建立相關(guān)安全管理臺賬。（2）嚴(yán)格要求施工隊(duì)伍在進(jìn)行施工抽放、排放鉆孔時務(wù)必要遵循施工設(shè)計(jì)，嚴(yán)格禁止施工人員對打鉆進(jìn)尺虛報(bào)假報(bào)。（3）在打鉆施工過程中要確保穿層及順層的抽放鉆孔封孔深度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并且要嚴(yán)格避免鉆孔以及其連接位置處有漏氣現(xiàn)象。（4）在完成鉆孔聯(lián)接以及管路安裝施工以后，要組織瓦斯檢查人員、抽放隊(duì)、通風(fēng)小組進(jìn)行聯(lián)合質(zhì)量驗(yàn)收，若是施工質(zhì)量不滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，則要求施工隊(duì)伍立即返工。（5）在打鉆期間，通風(fēng)小組人員要進(jìn)行現(xiàn)場跟班，對鉆孔的傾角、孔深等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，同時嚴(yán)格要求跟班人員不可以空班，其要與抽放隊(duì)人員同時上下，不可以半班升井。（6）在進(jìn)行抽放管路安裝的過程中，要確保管路距離巷道的距離至少為0.3米，保證管路內(nèi)部沒有積水，管路內(nèi)、外部沒有破損泄漏情況發(fā)生。

7 結(jié)語

總之，在煤礦生產(chǎn)過程中，瓦斯爆炸是最大的安全問題，要想確保安全生產(chǎn)，必須合理實(shí)施打鉆施工，進(jìn)行有效的瓦斯抽采。本文所提到的一系列打鉆與瓦斯抽采精細(xì)化管理措施是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的有益探索。煤礦企業(yè)應(yīng)從打鉆與抽采施工的各個環(huán)節(jié)入手，從多角度思考，提出更為精細(xì)有效的管理措施，只有這樣才能徹底解決瓦斯問題，確保安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張書印.瓦斯抽采精細(xì)化管理的研究[J].煤，2012，21（12）：27-29.