创新催生勘探施工安全

作者：许士卿 贺群

 

    中煤新集地勘公司在安全生产中注重科技创新,以创新催生出勘探施工安全。其研究的井下高瓦斯穿层钻孔“四项十二步”施工新工艺，确保了井下工作面钻孔的安全、快速、高效施工，大幅降低了井下“孔喷”和“埋钻”的安全事故率。

    地勘公司是一支以地面和井下地质钻探为主的勘探施工队伍，承担着地面勘探和新集集团的井下钻探施工任务。近年来，随着新集矿区开采深度加大，瓦斯含量增大，瓦斯压力升高，公司井下超前钻探频繁发生孔喷现象，安全生产形势十分严峻。

    为彻底解决井下钻探的“孔喷”安全问题，地勘公司以科技为引领，通过技术创新，着力解决高瓦斯区域穿层孔施工的防喷难题。通过大量收集和分析传统井下钻探工艺下的喷孔数据，他们发现穿层钻孔一般采用一级孔径，虽然具有钻具匹配简单、钻孔排屑量低、施工台效较高等优点，但由于施工的钻孔内环状排渣通道小，遇到孔内大量钻屑排出时，容易在钻杆螺纹处堆积堵孔；在更换压风钻进后，大量的干式钻屑又极易包裹在钻杆周围，造成堵孔；继而在钻孔穿越煤层时，煤层释放的大量瓦斯便无法及时排出，在钻孔内形成压力气室，达到一定压力后便会出现孔喷。

    找到问题后，地勘公司开展了技术攻关，通过近1年大量现场试验，在逐步改进钻孔施工工艺的基础上，研究出了高瓦斯区域“四项十二步”穿层孔施工法，即从开孔、钻进、退钻、封孔四个主要施工环节的操作细节入手，通过变换孔径、进2退1、更换介质、一管到底的方式，保证了孔内排渣排气通道的畅通，达到了大幅减少高瓦斯钻孔的孔喷的目的。

    ——变换孔径，就是改变一级孔径为二级孔径结构，在岩石段采用大孔径施工，能有效防止煤粉在岩石孔段的淤积。在煤层段采用小孔径施工，降低软煤垮孔程度，可有效减少出渣量。

    ——进2退1，即要求每钻进2米必须退钻1次，目的是确保孔内钻屑及时排出排净，防止出现煤粉包裹钻杆现象。

    ——更换介质，是由于施工所用的静压水压力大，对松软煤层孔壁破坏较为严重，易诱发垮孔，进而释放大量瓦斯；而在更换压风介质后，可使风压变小，有效降低了软煤段垮孔风险，煤层出渣量大大减少，降低了瓦斯孔喷。

    —一管到底是指增加一路抽采骨架筛管，防止孔内形成压力气室，确保孔内瓦斯释放通道，保证钻孔抽采的连续性。

    新工艺改变了钻孔结构和封孔方式，畅通了孔内瓦斯释放通道，确保了钻孔可连续抽采瓦斯，有效防止了孔喷、埋钻等安全事故，保证了安全生产。以新集二矿2301采区运煤上山钻孔工程为例，地勘公司之前采用传统工艺先后施工钻孔93个，钻孔工程量3699米，喷孔6次，喷孔概率为6.5%，其中瓦斯预警3次。自2017年6月份采用新工艺以来，截至2018年3月底钻孔工程竣工，共施工钻孔442个，喷孔2次，喷孔概率仅为0.45%，无较强瓦斯喷孔且未发生瓦斯预警现象。新工艺不仅有效防止了喷孔现象，同时也使埋钻事故率明显降低。在新集二矿220108底板巷施工穿层钻孔期间，2018年一季度以前采用原工艺施工，共发生埋钻事故10起；自二季度采用该工艺后，仅发生埋钻事故2起，埋钻事故率降低80%。