底抽巷穿层钻孔施工新技术研究及应用

发表时间:2020/10/14   来源:《科学与技术》2020年第17期   作者:李秀山
[导读] 抽采钻孔是治理瓦斯的关键因素之一,如何确保施工质量一直是困扰着煤矿
        李秀山
        淮河能源集团煤业公司潘三煤矿,安徽淮南232096
        摘要:抽采钻孔是治理瓦斯的关键因素之一,如何确保施工质量一直是困扰着煤矿技术人员的问题。文章结合现场实际,提出了一整套穿层钻孔施工新技术。
        关键词:钻孔施工;技术;理念;系统;应用
        近年来随着煤矿从业人员逐年递减,瓦斯治理的任务和工作量在不断增加,为从根本上解决安全、生产之间的矛盾,落实煤业公司提出加大创新力度、提高生产效率的目标。某矿在1124(3)底抽巷穿层钻孔施工过程中采取了理念创新、管理创新、方法创新和技术创新等综合手段,制定了4部履带钻机集中施工、中远程距离注浆等施工工艺,实现了钻孔施工统筹协调、集中高效,圆满完成了1124(3)运顺突出危险区的掩护工作。
        1 集中作业、高效施工保障体系
        1.1 树立“钻孔质量零容忍”理念
        以钻孔质量为瓦斯治理根基,以保障钻孔质量为导向,按照煤业公司提出的“钻孔质量零容忍”理念,严格落实“钻到位、管到底、水放净、严封孔、高负压、严管理”的打钻抽采“十八字”工作要求。在矿年度“一通三防”技术管理规定中,建立钻孔质量探查制度,每周由通风防突科组织抽采队、勘探处现场透孔,出现抽查结果和实际施工严重不符的(透孔深度不足钻孔深度的80%),每次扣除500m钻孔验收量,并对钻孔施工负责人严肃问责。同时对质量监管流程形成管控模式,穿层钻孔正规合茬后,抽采队负责2天内对钻孔浓度进行考察,对浓度达不到要求的以业务联系书的形式对标下发责任机长,拒不处理的严肃问责,处理仍不合格的,钻孔报废。
        1.2 提高服务意识,系统超前建立
        建立并完善计划管理,“一通三防”工作执行日分析周计划、月计划和年度计划的管理模式,每周口内各单位排定下周计划和本周计划工作落实情况,通过周、月两个计划超前通风和抽采系统建立,基层现场跟踪计划落实情况,及时发现并提出过程中存在的矛盾问题,科室联动并跟踪落实。为多部钻机集中施工提质增效做好后勤保障。1124(3)运顺底抽巷4部履带钻机同时施工,需要大量的封孔、油脂、钻杆等后配套工作。
        通过提前完善抽采系统、远程送浆系统、排水系统、打运系统、压风系统的增压以及巷道安全标准化的整治,保障了整个瓦斯治理工程施工的连续性和流畅性,杜绝环节脱钩,为高效施工做好了后勤保障,实现了1124(3)运顺底抽巷4部履带钻机集成、高效作业,起到了示范引领作用。
        1.3 中远距离注浆工艺应用
        “没有注不到位的水泥浆、只有打运不到位的水泥”。水泥打运、钻孔注浆封堵是制约钻孔高效施工的客观因素之一,因底抽巷受其层位及作用影响,一是轨道不能延伸至迎头,打运系统无法做到全覆盖;二是受巷道淋水及底鼓影响,打运系统经常出现问题,造成水泥无法打运至现场。往往在注浆过程中职工扛运水泥的现象,不仅增加了职工劳动强度、安全威胁,而且无法保障注浆质量。
        通过积极寻求创新,改用“中、远距离输浆、注浆工艺。其工作原理是:水泥浆利用注浆泵,通过长距离的注浆管路(高压胶管)送至孔内,实现“泵”和“孔”的分离。在1124(3)底抽巷推广并应用,取得理想效果。
        通过“中、远距离输浆、注浆工艺应用”,缓解了500m范围送、注浆难题,提高了施工效率,降低了职工劳动强度,因钻孔集中注浆,管理人员能够通过现场、视频掌握注浆各个环节,确保了注浆效果,提升了钻孔封孔质量。
        1.4 管理创新
        合理布置钻机分布。钻机进点前,合理预计钻孔施工进度,先施工的钻机布置在巷道里段,工程量要多于其他机组;后进点的钻机,在巷道外口施工,工程量少于其他机组。按照“先进后出”的原则,在工程结束后,钻机回收时不影响其他钻机施工;
        合理钻机检修时间节点。对机电工进行钻机日常维护做出要求。每天交接班时间确定为机电工正常维修钻机时间。通过交接班时间检修,每小班至少可以节省30min打钻时间,一个圆班下来可以节省90min。按照每天进尺效率计算一个半小时时间,至少进尺30m的钻孔进尺。
        2 集中作业,提升钻孔施工效果
        2.1 解决交叉作业矛盾
        1124(3)运顺底抽巷进4部钻机同时施工,材料打运、注浆是制约钻孔效率的重要因素。一是打运频繁让道多,交叉作业单进效率低下;二是集中注浆时,封孔质量的监管容易存在盲区,注浆质量无法得到满足。
        为解决这两个问题,一是提前完善打运系统;二是通过计划管理超前准备,动态过程科室跟踪协调;三是执行谁打钻谁封孔,另外安排其他机组负责集中注浆,以浓度考核,确保各个环节有制约、有监管,分别在钻孔施工、下套管封孔、注浆等各个环节压实相关人员责任。四是避免交叉打运,采用远程输浆、注浆工艺,即在底抽巷口将水泥浆液搅拌好,通过注浆泵将搅拌好的浆液送到孔口注浆泵内,通过孔口注浆泵高压注浆,避免了钻机打运停钻;五是确保通讯畅通,通过对讲机无障碍定点联系,确保重点环节信息畅通。
        2.2施工效率对比
        1124(3)运顺底抽巷2019年10月15日夜班至2019年11月1日中班,4部钻机同时施工54个小班。施工钻孔383个,累计钻孔量14898.6m。平均每部钻机69.0m/小班,月台效6208m/台.月,同比1314(3)底抽巷施工3576m/台.月,施工效率提高了1.74倍;同比1314(1)底抽巷施工3897m/台.月,施工效率提高了1.59倍。
        2.3 抽采效果考察
        1124(3)运顺底抽巷抽采钻孔440个,平均抽采浓度59%,百孔抽采纯量0.92~1.05m3/min。比煤业公司2号文规定,煤层瓦斯含量4~6m3/t,要求百孔纯量不低于0.2m3/min,百孔纯量提高4.6倍。比要求单元抽采浓度不低于15%,汇流管浓度提高3.67倍。
        
        3 结论
        3.1 坚持执行“钻孔质量零容忍”,以史为鉴,吸取历史教训,从现场管理、钻孔质量监管、视频全覆盖等手段来提升钻孔质量;机关职能部门从管理转变为服务型管理,从打运、注浆、系统等多个方面进行平衡、协调,确保多部钻机集成作业,实现互不影响、安全高效开展钻孔作业;
        3.2 1124(3)底抽巷钻孔作业单机台效达到6200m,较其他地点单机提升效率达1.5倍以上,使职工劳动积极性有较多幅度提升,职工月收益较提高约1500元,利用正激励政策撬动职工积极性,形成内部良性竞争;
        3.3 通过钻孔施工、下套管、封孔、注浆等工艺的“流程化”管理,同时利用视频全程“记录”,保证了各个环节有据可查,使得钻孔平均单孔浓度达59%,汇流管浓度50%以上,百孔纯量0.92~1.05m3/min,瓦斯抽采效率有较大幅度提升;
        3.4 “安全、集中、协同、高效”钻孔作业模式可以进行运用,此种模式不仅有利于安全集中管理,而且在技术创新、流程化注浆、视频化监控等方面进行集中应用,有效提升钻孔施工质量、水平、效率,同时节约人力资源。
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