钻探工程防喷、降尘装置研制及应用

张 雷 刘宜平 朱广志 蔡 君

（恒源煤电股份有限公司 任楼煤矿，安徽 宿州 235123）

1 引言

任楼矿地质条件复杂，煤层透气性低，2009年6月正式升级为煤与瓦斯突出矿井，根据《煤与瓦斯防治突出细则》规定，必须进行区域瓦斯治理。在钻孔施工过程中穿层次数多，抽放钻孔施工难度较大，打钻过程中顶钻、卡钻、喷孔现象时有发生，严重影响抽放钻孔的施工，有时孔内喷孔瞬间涌出的高浓度瓦斯，易造成瓦斯超限事故。特别是底抽巷施工穿层钻孔中，由于开孔点一般都处于8煤底板下20米左右，在施工钻孔过程中要穿过3-4层煤和煤线（82、73、72煤及煤线），用清水钻进易导致后路煤层段塌孔，造成煤渣堵塞后路，从而导致抱钻现象，钻孔施工难度大，严重影响钻探进尺；采用压风钻进时，煤尘大，易喷孔，为有效预防钻孔施工时防喷、降尘问题，防止抽放钻孔施工过程中喷孔造成瓦斯超限及煤尘危害职工身体健康，提高钻机施工中的安全系数，及最大限度的降低煤尘对巷道的污染，一个切实有效的降尘、防喷技术特别重要。

2 孔口降尘、防喷措施的原理

通常在顺层钻孔施工中采用的时螺纹钻杆配合压风排渣，即在钻杆的末端连接水接头，在接上压风管，利用压风动力和螺纹钻杆旋转力将煤、岩粉渣排除钻孔。细小粉尘被压风吹出后会悬浮在空气中，在孔口外带来大量煤尘飞扬，粉尘漂浮于巷道内几米甚至几十米，严重恶化了工作环境，且返出的粉尘中夹杂着煤块在压风作用下抛出，对现场作业人员人身安全受到不同程度的威胁，直接关系到职工的身心健康，同时巷道内喷雾和孔口喷雾覆盖断面小且雾化效果差，也影响巷道内环境卫生。

并成为安全生产的一大隐患；在穿层钻孔施工中，采用清水排渣时，由于地质条件复杂，穿层次数多，易导致后路煤层段塌孔，造成煤渣堵塞后路，从而导致抱钻现象，钻孔施工难度大，严重影响钻探进尺，有时孔内喷孔瞬间涌出的高浓度瓦斯，易造成瓦斯超限事故。

因此，防止抽放钻孔施工过程中喷孔造成瓦斯超限及煤尘危害职工身体健康，提高钻机施工中的安全系数，及最大限度的降低煤尘对巷道的污染，这是问题存在的关键。

3 具体应用

3.1 结构组成

该装置由两部分组成，下部分为出料、降尘装置，上部为下钻、防喷部装置。（如图所示）

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图1.孔口降尘、防喷装置示意图

3.2 该装置的工作原理

使用前，先在孔口施工一大孔径钻孔，以便将防尘装置的一端置于孔内，并用铁丝固定。钻机施工时打开喷雾，钻孔内返出的煤岩粉能最大限度的在封闭装置内部起到灭尘作用，杜绝了煤尘被压风大面积吹出孔后在巷道内扩散影响巷道环境卫生，造成煤尘积聚，引起煤尘爆炸事故；同时也对孔内释放出的瓦斯起到稀释作用。

3.3 降尘、防喷装置的应用

我矿在井下72510底抽巷施工穿层钻孔时，采用干式钻孔工艺配合此套降尘、防喷装置，取得良好的效果。⑴提高了综合降尘率。巷道内不需要使用喷雾，有效的控制了煤尘飞扬，净化了作业场所，降尘率可达90%。能极大限度地改善钻孔作业现场的空气环境，减少了对工人的身体危害，保证了工人的身心健康。⑵提高了工作效率。采用压风施工配此装置杜绝了后路塌孔、抱钻、喷孔停工的影响时间，提高了单机钻尺量，由原来一圆班60-70m提高到150-200m。⑶通过使用防尘装置，能最大限度的减少打钻期间释放的瓦斯对现场施工的威胁，杜绝巷道后路瓦斯超限现象；利用此装置能使钻孔内释放出的瓦斯由原来的4%-5%降至0.14%-0.20%左右，增大了工作人员的安全系数。

结论

⑴经过现场实践证明，该装置在穿层钻孔施工中，降尘、防喷效果良好，除尘率高有效避免了打钻喷孔伤人及减少巷道内粉尘大问题，保证了工人的操作安全；提高综合防尘的同时也提高了钻孔的成空率，具有投资少使用效率高、利用价值高的特点，⑵该装置结构简单，体积小，易于加工，经济实用，易于井下安装，具有投资少使用率高、利用价值高的特点，对于井下钻孔施工极具推广应用价值，具有很好的经济、社会效益。

[1]国家安全生产监督管理局，煤矿安全规[M]，北京：煤炭工业出版社,2010，114.