18564280928
目前抽放钻孔施工的主要机具是液压钻机,打钻排渣工艺有钻具排渣、水力排渣和压风排渣3种。防治钻孔瓦斯着火主要有以下措施。
1.采用水力排渣
只要条件允许,应优先选择水力排渣。这种打钻工艺不会发生火灾。但采用水力排渣时,若煤层松软,遇水将产生严重的吸水膨胀现象,造成打钻过程中的排渣不畅、抱钻、阻力大等问题。煤水到处流,既影响文明生产,对于底板为泥岩的巷道,还会因大量流水造成底板膨胀。
2.慢速钻进
为克服水力排渣的缺点,很多矿采用干式排渣。干式排渣的钻具有光圆钻杆、螺旋钻杆和三棱钻杆3种。当用光圆钻杆配合风力排渣时,由于排渣不畅,钻头和钻杆都与煤屑摩擦,钻孔内温度很高,极易导致瓦斯燃烧。特别是退钻时,钻孔内瓦斯量大,若有空气供给,发生瓦斯燃烧的可能性极大。
钻孔在施工过程中,高速转动的钻头和钻杆与煤屑摩擦产生高温,特别是在软煤中钻进时,由于产生的钻屑较多,这些钻屑若不能及时排除,不可避免地要出现高温区。正常情况下,钻具的高温区在钻头处,如果钻孔内瓦斯浓度达到燃烧浓度,钻头的高温足以点燃瓦斯,引起火灾。
当采用风力排渣时,如果钻进速度过快,给进压过高,就会造成排渣不畅,钻头、钻杆与煤屑摩擦产生高温将不可避免,由于新鲜风流不断地通过钻杆向钻孔供给,很容易使钻孔内瓦斯达到燃烧浓度。所以,瓦斯抽放钻孔在施工过程中,随时都有发生钻孔起火的可能。
要防治钻孔瓦斯着火,主要控制钻进速度和钻进压力,做到“低压慢速,边进边退,掏空前进”。在不同的煤层控制不同的给进压力,通过降低钻进速度,做到充分排渣,减少沉渣。通过降低钻进速度,也可以起到给进压力的作用。
钻进速度控制到多少合适,要根据各矿煤层特点试验确定。一般来说,在松软煤层中钻进时,以每小时钻进15 m左右为宜,每班钻进80~100 m。
钻进压力也称轴向压力,直接影响钻进速度,如果钻压太大,由于松软煤硬度低,钻头来不及切削便被压入煤层中,钻压越大,钻头被压入越深,切下的煤块就越大,越不容易排出孔外,对钻杆、钻头的摩擦越大,越容易产生高温。另外,钻进压力越大,钻杆受到的轴向力越大,越容易弯曲变形,进一步增大钻进阻力,导致钻具温度上升。
对于不同的钻机,不同的煤层和排渣条件,钻进压力不同,要结合各矿煤层条件经常总结,积累经验。
在松软煤层钻进过程中会出现塌孔,这时钻机不能继续向前钻进,应原地钻动,掏出已垮塌的煤渣后再向前钻进,保持排渣畅通,减少煤渣与钻杆的摩擦。如果孔口排渣量减少,必须立即停钻,使钻杆退退进进,来回捣孔,反复掏空。
3.确保风量足、风压够
风力排渣是采用压缩空气经过钻杆内孔、钻头进入孔底,在孔内形成高速风流,钻屑则浮在风流中被吹向孔口,从而实现排粉和钻头的冷却。要获得较高的钻进速度,必须保证钻杆与孔壁之间环状间隙的返风速度。根据煤炭科学研究总院西安研究院的研究,返风速度最小应达到15.2m/s以上,最佳风速23m/s左右。考虑到空压机的工作特性、管路以及钻具的泄漏,要达到较好的钻进速度,对于直径100 mm以下的钻孔,单孔供风量应该在8~ 10mm3/min,才能保证较好的钻进效果。
钻进深度是影响供风压力和供风量的关键因素。钻进深度越大,排渣阻力越大,越需要更大的风量和风压,以克服排渣阻力。地面压风机房产生的风压一般为0.8 MPa,到井下用风地点后一般能达到0.4~0.5 MPa,再加上钻孔深度的影响,很难满足排渣所需。解决的办法是,在井下另设专用压风站,保证风量和风压。
4.防止含水空气进入钻孔
当风力排渣时,除了要有足够压力的风压外,还要防止含水空气进入钻孔,否则钻屑会通过压风中的水板结,排不出渣,因此,钻孔中必须要保证干风送入。
5.采用三棱钻杆排渣
为解决排渣问题,可采用三棱钻杆,让排渣通畅,减小排渣阻力,进而降低钻头和钻杆因与煤屑摩擦产生的高温,消除着火源。
三棱钻杆横截面为等边三角形,钻杆在回转过程中,主要通过钻杆的3条边不断扰动沉积在孔壁下侧的煤粉,再借助风力将煤粉排出孔外。孔内煤粉大大减少,增大了钻孔与钻杆间的间隙,孔内煤粉一直处于运动状态,发生孔内堵塞的可能性几乎没有,达到了防止堵孔、卡钻、夹钻的目的。
三棱钻杆已在河南煤化集团各矿普遍使用。
6.采用螺旋钻杆钻进
螺旋钻杆钻进过程中,孔底及孔壁产生的钻屑由螺旋叶片推移式前进输送,螺旋钻杆和钻孔之间组成一个螺旋运输机,钻屑在叶片的推动下直线前进,螺旋钻杆在旋转的同时还实现了不断的钻进过程。
螺旋钻杆在三棱钻杆的基础上改进而成,分为大螺距和小螺距两种,小螺距钻杆排渣比大螺距更为有利。
7.进行火情预测预报
上述方法是从排渣的角度讲钻孔火灾防治的。防治钻孔火灾还有另外的方法,那就是火情预测预报。在钻孔施工过程中,在打钻地点悬挂一氧化碳传感器,或者携带一氧化碳便携检测仪,一旦孔内着火,就可发出报警信号,便于立即处理,避免事故发生。