李立华
【摘 要】为了解决打钻期间的瓦斯和粉尘超限等问题,通过对打钻“三防”问题及其防治技术的分析,并结合打钻“三防”装置的工作原理和现场的应用情况,研制、改进和使用了防喷、除尘一体化装置.应用效果表明,该装置在顺层钻孔施工中应用后,对打钻期间的瓦斯和粉尘超限等问题起到控制作用.
【期刊名称】《中州煤炭》
【年(卷),期】2015(000)004
【总页数】4页(P10-13)
【关键词】瓦斯治理;顺层钻孔;打钻;“三防”装置
【作 者】李立华
【作者单位】平煤股份勘探工程处,河南平顶山467000
【正文语种】中 文
【中图分类】TD712
随着煤矿开采力度的加大，区域瓦斯抽放钻孔的施工工程量也在不断地增加，打钻过程中防止钻孔内瓦斯喷孔超限、钻孔内着火、钻场煤尘超限等问题(简称打钻“三防”问题)也日趋严重[1-2]。针对打钻“三防”问题，国内许多学者及技术人员，在井下防突打钻工作中研究和应用了各种打钻“三防”装置及其技术，如：淮南矿业的陈军对钻孔施工中防喷孔技术进行了探讨，淮北矿业的陈存强对一种新型突出煤层打钻防喷孔装置的结构、原理和操作工艺进行了介绍，重庆煤科院陈颖兴也对打钻期间所使用的一种新型孔口除尘器进行研究和应用[3-5]。众多的打钻“三防”装置及其技术的研究和应用，为打钻期间的“三防”问题提供了有效的防治技术。
平煤股份十二矿己15-17220进风巷顺层钻孔施工，由于煤体原始瓦斯含量及瓦斯压力较大，前方工作面在掘进、施工顺层钻孔过程中，多次出现喷孔，造成瓦斯高值，严重影响掘进工作面施工。为此，经过现场多次研究、改进，对原有的防喷装置进行改造，形成一套切实有效的防瓦斯除尘装置并投入使用，取得了明显的效果，杜绝了瓦斯高值事故，保
证了安全生产[6]。
己15-17220采面位于十二矿己七采区下部西翼，该面倾斜长度为150 m，可采走向长度750 m，平均煤厚3.3 m，平均煤层倾角20°，采面最大瓦斯压力2.6 MPa，最大瓦斯含量15.3 m3/t。己15-17220进风巷设计走向914 m，目前采用(2×45 kW)局部通风机压入式通风，风量650 m3/min。
防喷、除尘一体化装置主要由孔口除尘罩、风水射流除尘装置、瓦斯收集箱、瓦斯抽采管等几部分组成，打钻过程中必须按照要求连接防喷、除尘一体化装置，各部件严格按照要求进行连接，并保证瓦斯抽采管路负压正常[6-8]。开钻前要检查各部件是否完好，瓦斯收集箱拍门是否正常使用，各连接管路是否有堵塞现象，待一切检查完好后，开启该装置，开始打钻。一级防喷、除尘一体化装置如图1所示。
2.1 孔口除尘罩
通过∅127 mm的扩孔钻头将钻孔扩至500～800 mm深，将孔口除尘罩下入孔内，用双股8号铁丝固定，除尘罩与钻孔孔口缝隙处用破布封堵严密；通过∅100 mm软管与防喷箱相连
高空施工接，开启除尘罩的水喷头，即可发挥其作用。根据现场使用情况，为了提高孔口除尘罩的除尘效果，将出渣口加工成上大下小的形状，以增加排粉量，同时在出渣口处安装水喷雾以降低粉尘；将∅100 mm抽放软管接头加工成带弯头形状，以减少进入防喷管路的煤粉量；另外还在钻杆通过除尘罩处安装挡板，既可以减少煤粉喷出量，又可以减轻喷孔伤人的程度。孔口除尘罩如图2所示。
2.2 风水射流除尘装置
风水射流除尘装置在使用过程中是通过高压风、水带动，在风水射流除尘装置内形成负压，将钻进时孔口排出的煤粉收集到风水射流除尘装置腔体内，进行湿润降尘，降尘率能够达到85%。为了提高排粉效果，风水射流除尘装置在安装时需将风水射流除尘装置的进气端高于出气端，同时连接孔口除尘罩与风水射流除尘装置的∅100 mm防喷软管必须拉直并形成一定的倾角。
2.3 瓦斯收集箱
瓦斯收集箱与风水射流除尘装置末端相连，在收集箱上增加2道∅100 mm管路连接在防喷
管路上，提供足够大的负压，使大量的瓦斯通过风水射流除尘装置抽到收集箱内，并经过防喷管路抽走而不会释放到巷道内造成瓦斯巷道瓦斯超限事故；同时当收集箱内煤粉和水集到一定程度时，受重力影响，自动拍门打开，煤水流出收集箱，释放完后，拍门在负压作用下自动关闭，形成密闭收集箱。由于考虑到风水射流除尘装置末端排出的煤尘及水汽是正压，所以在收集箱靠近风水射流除尘装置排气端处增加一道挡板，防止煤层和水被抽入瓦斯抽采管路。
通过现场使用情况发现，一级防喷、除尘一体化装置在防瓦斯、除尘的应用上效果良好，但是也存在着不足，由于防喷管路的负压比较大，瓦斯收集箱内的煤粉也将直接进入防喷管路，造成防喷管路堵塞，降低防喷抽放负压。因此，将瓦斯收集箱进行改造，加工成二级瓦斯收集箱，能够将煤粉进行过滤，以减少煤粉进入防喷管路的机会；同时在一级瓦斯收集箱原有6个∅40 mm瓦斯抽采管接口基础上又增加2个，用来对已经施工完毕的钻孔进行临时抽放，防止钻孔内瓦斯涌到巷道，造成瓦斯高值，改造后的二级瓦斯收集箱如图3所示。
3.1 装置投入使用前顺层钻孔施工的异常情况
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2014年5月17日，己15-17220进风巷开始施工顺层钻孔，截至5月23日四点班，共计施工钻孔6个，打钻工程中每个钻孔都出现瓦斯高值，喷孔严重，钻孔瓦斯高值或超限概率为100%。由于打钻过程中多次出现瓦斯高值，造成掘进工作面无法正常施工，因此，己15-17220进风巷于5月24日零点班停止钻孔施工。钻孔瓦斯异常情况见表1。
3.2 新加工的防喷、除尘一体化装置使用效果分析
2014年6月12日，己15-17220进风巷开始继续打钻，新加工的防喷、除尘一体化装置投入使用。使用后，对于防喷、除尘的效果较5月期间有着很大改善，不仅降尘率达到85%，而且瓦斯高值得到有效控制。
截至6月19日，共计施工钻孔15个，总孔长达到1 333 m，共计出现3次瓦斯高值，高值率为20%，新加工的防喷、除尘一体化装置投入使用后钻孔瓦斯高值情况见表2。
针对新加工的防喷、除尘一体化装置投入使用后仍出现钻孔瓦斯高值情况，经过现场多次的跟班写实，对其存在的不足进行了改进设计，目前已形成比较成熟的一套防喷、除尘一体化装置，使用效果明显提高。2014年6月20日，对防喷、除尘一体化装置进行改装并投
卷轴门入使用后，截至7月20日，1个月内己15-17220进风巷1号钻机共计施工钻孔113个，成孔108个，总孔长10 471 m，有效进尺10 386 m，施工过程中未出现一次瓦斯高值，钻机月台效突破10 000 m。
己15-17220进风巷布置2台钻机施工顺层钻孔，1号钻机从6月20开始使用修改后的防喷、除尘一体化装置，至10月1日共计施工顺层钻孔246个，总进尺22 205 m，有效钻孔235个，有效进尺为21 302 m，瓦斯高值钻孔1个；2号钻机从7月1日开始使用修改后的防喷、除尘一体化装置，至10月1日共计施工顺层钻孔247个，总进尺22 919 m，有效钻孔240个，有效进尺22 423 m，瓦斯高值钻孔1个。改进后的防喷、除尘一体化装置在钻孔使用过程冲出现瓦斯高值情况见表3。
2台钻机在使用防喷、除尘一体化装置后，钻孔瓦斯高值率降到了0.41%。通过先后多次对防喷、除尘装置的改进和应用，在顺层钻孔施工过程中，钻孔出现喷孔、瓦斯超限、高值的事故得到了极大控制，钻孔瓦斯高值率大幅度地下降(图4)，能够很清晰地看出防喷、除尘一体化装置使用后的良好效果。
(1)通过上述数据和图表说明，防喷、除尘一体化装置经过现场不断地应用改进，对瓦斯喷
彩相纸孔超限事故基本上实现有效控制，对粉尘防治也起到了良好效果。不仅保证了工作面的掘进，也保证了打钻进尺，通过该装置的实际应用，有效解决了因瓦斯制约影响打钻进尺的难题，钻机台效创下月进尺突破万米的新纪录。
(2)该装置的使用，不仅解决瓦斯与降尘问题，有效提高了劳动效率，原来1 d 最多施工1个孔，目前1 d至少可以施工4个孔，效率是原来的4倍以上，己15-17220进风巷瓦斯治理进度达到150 m/月，大大提高了经济效益。
(3)使用该装置后，在钻孔施工成孔后，由于不能及时联网抽放，钻孔内缓慢释放的瓦斯都释放在巷道内，造成巷道内瓦斯有升高现象。经过对收集箱的改造，在收集箱上增加6个∅50 mm的马牙扣接头，把新施工的成孔通过简易方式连接在收集箱上，使钻孔内缓慢释放的瓦斯进入收集箱，被防喷抽采管抽走，杜绝瓦斯在巷道内释放，确保巷道瓦斯正常。该装置使用后，巷道防喷抽放管路内瓦斯浓度由0.5%提高到2.0%左右。
>钙镁离子
