矿用钻孔施工防喷、降尘一体化装置

作者：智宏科信 2021-08-19 14:25 来源：能源科技成果转化服务平台矿用钻孔装置

　　项目背景

　　某煤业股份公司为煤与瓦斯突出矿井，随着矿井开采深度越来越深，瓦斯含量及瓦斯压力也越来越大，瓦斯抽采钻孔在施工过程中易出现喷孔、有毒有害气体涌出、粉尘大等现象。煤、岩钻屑和瓦斯从钻孔内高速喷出，伤害现场施工人员，大量的瓦斯涌出造成巷道内瓦斯超限，涌出的有毒有害气体，严重危及现场施工人员生命安全。曾发生过的CO中毒涉险事故中，就是由于钻孔内涌出的有毒有害气体造成人员受伤。

　　研究内容

　　1.现状分析

　　某煤矿瓦斯抽采钻孔施工采用风水联动混合排渣钻进施工工艺，孔口安装防尘喷雾，但在钻孔施工过程中，对施工人员风水配比操作要求高，且在施工期间发生钻孔喷孔及有毒有害气体异常涌出时无法安全处置。

　　2.基本原理

　　矿用钻孔施工防喷-降尘一体装置在保证该装置插接管深入煤壁并与钻孔孔壁紧密接触的前提下，可使钻孔施工过程中出现喷孔及有害有毒气体异常涌出时，在抽放系统的负压抽采作用下经装置的集尘箱，被抽入抽采系统中，不会危及施工现场及邻近地区的安全;钻屑和粉尘在集尘箱内经多次碰撞后在重力和喷雾冲击作用下流入排渣管，从排渣口处流出，有效地防止了粉尘逸散，隔挡了钻屑的飞溅，大大改善施工现场的作业环境，保证现场施工安全。

　　3.装置结构

　　矿用钻孔施工防喷-降尘一体装置集防喷与降尘功能于一体，主要由插接管、集尘箱和抽排管组成，其中插接管为管径Φ160mm、长度为1m，材料为抗静电阻燃材料;集尘箱采用3mm废旧铁皮加工而成，抽排管为Φ50mm的抽放软管。

　　4.工艺流程

　　①施工钻孔时先采用Φ150mm钻头开孔，施工1m后将钻杆拔出。

　　②将该装置的插接管插入孔内，与煤壁紧密接触，并用铁丝将该装置固定于钻孔施工的巷帮上，然后与抽采系统低负压管路和供水管路连接。

　　③正常钻孔施工时，将钻头更换为Φ113mm钻头，从后端密闭管插入，穿过集尘箱，从钻孔插接管穿出进入钻孔。

　　④钻孔施工期间，须开启防喷装置内置喷雾，同时开启与装置相连的瓦斯抽采管上的阀门。

　　5.装置特点

　　①重量较轻，体积较小，便于井下携带、安装。该装置重量仅有15kg，集尘箱尺寸仅为300mmx200mx300mm，适用于井下狭小空间。

　　②安全系数高。装置无需用电，钻孔插接管和后端密闭管均采用抗静电阻燃材料制作，使得装置自身具有较高安全系数，属于本质安全型设备。

　　③操作方便。集尘箱与钻孔插接管、后端密闭管采用卡接和法兰盘方式连接，待钻孔插接管和后密闭管被钻杆严重磨损后，可方便拆卸、更换。

　　④密性好。后端密闭管后部(即正对钻机侧)设有易于更换的、由橡胶材料制作的密封、耐磨装置，有效地减少集尘箱内粉尘及有毒有害气体沿钻杆向外泄露。

　　应用效果

　　矿用钻孔施工防喷-降尘一体装置在某煤矿31016运输顺槽现场应用后，证实：该装置具有防喷效果好、降尘效率高、安装操作简单、结构简单、井下施工方便、无需用电、稳定可靠等优越性，有效地治理了巷道施工瓦斯抽放孔过程出现的“喷孔”危害和粉尘灾害，大大改善了施工现场的作业环境;该装置安全系数较高，保证了现场施工人员及设备安全，可不间断的进行施工，提高了钻进效率和钻孔进尺。

　　该装置利用有效资源进行改造加工，成本较低，而购买类似功能设备最低价格为30000元/台，根据该公司实际应用情况，年节约成本14.75万元。

　　推广应用前景

　　目前，该装置已在某煤矿其它施工瓦斯抽放钻孔的地点使用，均取得了良好的应用效果，具有良好的推广前景。