瓦斯抽采煤层钻孔防灭火技术.doc

瓦斯抽采煤层钻孔防灭火技术 陈 亮 辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 阜新123000 摘要钻孔预抽是目前抽采瓦斯的主要方式。在煤层钻孔工作中，常常遇到钻孔内着火的问题。钻孔着火不仅耽误了抽放工程的进度，而且还可能形成井下瓦斯灾害。通过实际工作中遇到问题的处理，总结了煤层钻孔防灭火的经验，为以后处理同类事故提供有效的借鉴。 关键词瓦斯抽放；煤层钻孔；排渣；防灭火 中图分类号TD712 文献标识码A 文章编号100887252009101307102 Technology of Fire Prevention and Extinguishing with Gas Drainage and Drilling in Coal Seam CHEN Liang College of Safety Science and Engineering，Liaoning Technology University，Fuxin 123000，China AbstractPredrilling drainage gas is the main way in the coal seam drainage work．The problem of drilling on fire is often encountered in drilling in the coal seams．Boring on fire not only delays the progress of the drainage works，but also there are likely to underground gas disaster．Through the actual work of dealing with problems，the seam drilling fire一6曲ring experience was summed up，an effective reference Was provided．for the future handling of similar accidents． Key wordsgas drainage；drilling in coal seam；arrange drags；fire prevention and extinguishing 0 前言 随着煤炭产量增大和矿井向深部延伸，高瓦斯矿井增多，需要抽采瓦斯的矿井越来越多，瓦斯抽放技术已在煤矿生产中推广应用，“先抽后采”已经成为十二字方针中重要的一条。 瓦斯抽放主要有巷道抽放和钻孔抽放，而钻孔抽放是目前国内外抽放开采层和邻近层瓦斯的主要方式。钻孔预抽有地面钻孔抽放和井下布孔抽放两种，其中井下布孔抽放是预抽开采层和邻近层瓦斯应用最多和较普遍的方法。 无论是穿层钻孔还是顺层钻孔的井下钻孔布孔方式，都有可能遇到钻孔过程中钻头“发烧”和钻孔着火的问题。特别是在松软煤层等难钻煤层时，容易造成钻头温度过高。轻则钻头变形，钻孔工作停止，影响抽放准备的进度；重则钻孔内着火，对井下安全生产造成影响，甚至形成瓦斯事故。 1煤层钻孔降温排渣方式 煤层钻孔高温主要是高速转动的钻头和钻杆与煤屑的摩擦产生。在钻孔过程中，特别是在松软煤层等难钻煤层时，产生的煤屑较多，不及时排出容易产生高温。 目前常用的煤层钻孔排渣方式主要有钻具排渣、水力排渣、风力排渣。 钻具排渣简便，但随着钻孔深度的增大，排渣越来越困难。由于钻屑不能及时排出，容易导致卡钻等故障。水力排渣的最大问题就是对孔壁的破坏较大，容易造成钻孔垮塌、超径等现象。相对于水力排屑工艺来说，风力排屑对孔壁的冲击力不大，对孔壁破坏较小，也不影响瓦斯的解吸和泄出，能使瓦斯自由快速的释放；且泄出的瓦斯与气体混合，使孔内始终只有气固两相流动，发生阻塞的可能性减小。 对这3种排渣方式进行比较，进行较长时间的长距离钻孔钻进，风力排渣是最适合的长钻孔排渣。 2风力排渣供风参数 要正常钻进，使钻孔内保持有足够的风速是基本条件，即要保证有足够的风量。另外，随着钻孔深度的增加，摩擦阻力也随之增加，为保证正常排渣所需的风速，压风压力也相应提高。在风力排渣成孔工艺中，正常排渣需要多大的风速，以及为保持这个风速需要多大的供风压力，是排渣工艺的重要参数。 对于单个的钻屑颗粒，风速必须大于其沉降速度才能被吹出。同时，在其排出孔外的过程中，还要满足克服颗粒与孔壁之间的摩擦以及因钻孔倾斜所形成的位能的最小风流速度地。实际施工的钻孔内连续不断地产生大量的颗粒，其间的相互阻碍作用有可能导致阻塞。为保证钻孔内的钻屑不产生阻塞，其风流速度还应满足以下条件 1 式中 u实际风流速度，取孔口处的风速值，m／s；ub满足不阻塞条件的最小风速，m／s；w钻进时的实际产渣量，kg／s；p空气密度，kg/ m3。 由于排渣的风速u已确定，根据钻孔直径、钻杆外径就可确定排渣时所需的用风量Q值 Q u 2 式中 Q供风风量，m3／s；DK钻孔直径，m；Dz钻杆直径，m。 3煤层钻孔防火技术 3．1水力排渣防火 水力排渣遇到的主要故障是垮孔和排渣困难，一般不会发生钻孔着火事故。 3．2风力排渣防火 煤层长钻孔风力排渣需要供风的压力和留量有一定的富余量，此外还要注意钻屑顺利的排出。 1在钻杆螺纹接口处缠少量棉纱。煤层长钻孔钻进时，可以在钻杆的螺纹上缠少量棉纱，以降低钻杆接口处水和风的泄漏。 2降低钻机转速。使用可调节运转速度的钻机时，在钻进松软煤层过程中，适当调节降低钻机转速，一般可以保持在200～300 r／min。 3保证钻孔风压。在煤层钻孔的钻进过程中，要保证钻孔进口风压。实际风速要低于计算值，为顺利排出钻孔中的钻屑，要求保证钻孔风压略高于计算值，要求风压至少达到0．5 MPa以上。 4在钻进松软的煤体时，适当降低钻头给进速度；当钻屑较多时，后退钻杆并反复钻进，尽量全部排出钻孔中的钻屑。 4煤层钻孔灭火技术 4．1水泥砂浆封孔 水泥砂浆采用C40号以上硅盐水泥、砂子与水混合搅拌而成。由于采用人工封孔时封孔长度只能达到3m，因此通常采用压气封孔或者利用泥浆泵封孔。 4．2聚氨酯封孔 常用的聚氨酯封孔方法为卷缠药液法，采用这种封孔法时，在卷缠好药液的抽放管插入钻孔后5 min开始发泡，20min停止发泡，逐渐硬化固结。 4．3速凝膨胀水泥封孔 普通水泥砂浆不仅凝固时间长，并且当钻孔倾角小于30时，凝固后要形成收缩缝口。为此研制了速凝水泥，1 d即可达到普通水泥砂浆28 d固化强度的80％，并有膨胀性，适合密封水平孔。 5总结 随着矿井开采深度的增加，瓦斯涌出越来越大，从而瓦斯抽放的应用越来越多。长钻孔有利于钻孔瓦斯的涌出，增加煤层瓦斯钻孔的抽放量；而在钻进长钻孔施工时，可能遇到的故障和事故也比较多，钻孔着火是其中危害较大的事故。为防止钻孔着火带来的不必要的工作损失和对安全生产的危害，要严格遵守操作规程，熟练掌握煤层钻孔着火的防灭火技术，保证安全生产，顺利施工。 参考文献 [1]于不凡．煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册修订版[M]．北京煤炭工业出版社，2005． [2]林府进，孙东玲，董钢锋．顺层长钻孔风力排渣成孔技[J]．矿山安全与环保，2001．282．