李少博

摘 要：在施工抽排钻孔过程中，若使用风力排渣有时会出现钻孔噴孔现象，煤尘过大，因此需要使用防喷除尘装置以有效解决风力排渣条件下喷孔造成的瓦斯超限及粉尘超限问题，同时提高打钻效率。

关键词：风力排渣；防喷除尘

突出煤层在施工抽排钻孔时，若使用水力排渣，容易造成后路煤层段塌孔，煤渣堵塞后路，从而导致钻杆抱死，出现丢杆；而采用风力排渣有时会出现钻孔喷孔现象，煤、岩颗粒从钻孔内高速喷出，伤害施工人员，大量瓦斯涌出造成瓦斯超限以及粉尘超限，危害矿井生产安全，因此在钻孔施工过程中必须采取相应的防喷除尘装置，以确保钻孔安全、高效的按照设计要求施工到位。而从市场采购的防喷除尘装置除尘效果存在各种不足，因此陶二矿需结合现场实际情况进行该装置的研究与应用。适用于陶二煤矿首采区各个采掘工作面风力排渣时顺层抽排钻孔的施工；适用于其他突出煤层采用风力排渣施工顺层钻孔。

1 科技术原理

突出煤层在施工抽排钻孔时，施工过程中打钻喷孔是发生的动力现象，主要是由瓦斯压力高，局部地应力集中和局部软煤存在三个因素综合作用的结果。局部软煤层的瓦斯含量比较大、瓦斯释放快，强度低等特点时，当打钻施工进入煤层时，对局部软煤产生一种巨大的冲击力和碎破力，这种冲力导致局部煤体不完整。局部煤体破裂后产生快速的解吸，使周围快速进入施工钻孔的瓦斯急速增加。施工过程的钻孔前方会有瓦斯大量涌出，使巷道局部出现较大的梯度瓦斯，从而造成了瓦斯的激流。由于施工的钻孔孔径很小，瓦斯和施工过程中的煤粉很难排出孔外，进一步增加了施工钻场及钻孔内外的梯度瓦斯的压力，从而会导致喷孔。

当施工过程中钻孔喷孔时如不及时采取有效的措施，则施工的钻孔喷出的瓦斯及煤粉会迅速的进入施工钻场，危及施工钻场周围作业人员的安全，甚至可能造成瓦斯事故。在施工过程中安设新的防喷除尘装置后，施工过程中喷出的瓦斯及煤粉经过由固孔管、防喷装置、排渣管等装置形成的完全密闭的通道，最后进入气水分离器，喷出的瓦斯及煤粉在气水分离器内经过不断的缓冲和分离作用，气体由分离器的顶部被管路抽放排空，而煤渣经水搅拌，由于自重在分离器内自由下沉，通过分离器底部的排渣管路排出，安全有效的实现气水自动分离，在施工过程中最终达到防喷除尘作用。

2 成果的创新点及解决方法

（1）结构简单，成本低廉；原引进的防喷除尘装置造价昂贵，且配件等损坏后需重新进购；而新装置均采用回收的废旧管路、钢管焊接，通过各类管路连接而成。新防喷除尘装置主要由固孔管、防喷装置、抽采管路、气水分离器、排渣管等组成。

（2）提高综合降尘率。原引进的各类防喷除尘装置由于压风管路压力达不到要求，除尘效果不够理想，而新装置在现场使用的过程有效控制煤尘飞扬，净化打钻施工的作业场所，大大降低了粉尘率。

（3）杜绝因打钻喷孔引起的瓦斯超限，提高工作效率。原装置因不能有效实现气水分离，而无法接入抽放系统，若施工过程中出现喷孔容易造成瓦斯超限停工；而新装置在打钻的施工过程中解决这一问题，能减少打钻期间煤（岩）层喷出的瓦斯，有效解决巷道施工过程中瓦斯超限，增大了工作人员的安全系数；同时节省了喷孔超限停工的影响时间，间接提高了打钻效率。

（4）边打边抽，有效实现气水分离。原引进的防喷除尘装置因体积原因无法有效实现气水分离，而新装置通过气水分离器防止煤（岩）粉在打钻施工过程中进入到抽采的主要管路中，使煤气分离，能够更好的完美的净化，更好的施工抽采，确保抽采过程的稳定可靠，降低事故的发生率。

（5）抽气量可依据需求有效调节。原引进的防喷除尘装置只有一个风管阀门，若喷孔强度过大，无法有效解决防喷除尘问题；而新装置可通过增加抽放管路来加大抽气量，从而解决喷孔强度大时造成的瓦斯超限以及煤尘过大的问题。

3 成果投入使用检验效果，成果使用的可靠性适应性

2014年3月～ 9月期间，在2214下巷以及首采辅助回风平巷施工顺层钻孔过程中应用风力排渣结合防喷除尘装置，对钻孔施工过程中的煤尘起到了有效的控制作用，保证了施工现场的空气质量，有益职工的身心健康；同时能最大限度的杜绝巷道后路瓦斯超限现象，有效解决瓦斯超限问题，增大了工作人员的安全系数；同时节省了喷孔超限停工的影响时间，间接提高了打钻效率。

4 主要效益

4.1 经济效益

该装置均为回收的废旧材料焊制，成本低廉，所需人工费用及材料成本共计100*2人工+300（材料费用）=500元；而市场上进购一台该类产品需20000元左右，每台钻机可节省成本20000-500=15000元，按照3台钻机同时开钻计算，每年可节省设备成本15000*3=45000元；未将易损耗配件计算在内。

采用风力排渣结合该装置可杜绝抱钻、喷孔超限停工的影响时间，间接提高单机钻进量。每台钻机每天预计至少可提高80m进尺，按照每年施工260天计算，煤孔单价为170元/m，一台钻机每年至少可节约成本80*260*170/10000=353.6万元。

4.2 社会效益

钻孔施工过程中产生的煤尘对施工人员的身体造成了危害，长期在这种环境下工作，对身体损坏巨大。本文所介绍的装置对钻孔施工过程中的煤尘起到了有效的控制作用，有益于工作人员的身心健康。

同时这种防尘装置，能最大限度的减少打钻期间喷出的瓦斯对现场施工安全的威胁，杜绝巷道后路瓦斯超限现象；有效解决了瓦斯超限问题，保障了生产安全。

采用风力排渣结合该装置可杜绝后路塌孔、抱钻、喷孔超限停工的影响时间，可提高单机钻进量，提高抽采效果，从而提前完成钻孔施工，缩短抽采达标所用时间，缓解矿井采掘衔接紧张的局面。

5 结论

近几年随着煤炭行业的高速发展，开采深度加深，地应力与瓦斯压力不断增大，煤与瓦斯突出矿井不断增多，而采取顺层钻孔作为区域防突措施时，打钻过程中的喷孔及煤尘则成为亟待解决的问题。而该装置的研究与应用可有效解决这些问题，在施工顺层抽排钻孔的矿井有着很好的应用前景。

在施工顺层钻孔期间，该装置的优点很多，但也有些缺点不容忽视。

（1）气水分离器体积较大，占用空间较多。

（2）该装置需敷设一趟低负压管路用于抽出气水分离器内的瓦斯混合气体，若未敷设专用低负压管路，则会降低抽放管负压，对钻孔抽放造成一定影响。