背景技术

高瓦斯矿井煤层的瓦斯含量高、压力大，钻孔抽采孔过程中，经常出现喷孔现象。喷孔时常常会导致局部瓦斯超限、堵孔卡钻，严重的会造成伤亡事故，不仅影响打钻进度，影响抽采效率，还给安全生产带来了巨大隐患。

为解决打钻过程中的喷孔防护问题，研制具有防护性能的保护装置十分必要。井下常用的悬挂于钻杆上的简易防护皮垫能一定程度上缓解喷孔压力，但未能解决喷孔伤人和瓦斯瞬间超限问题。因此，需要研制一种兼有抽采能力和缓冲能力的装置，确保现场钻孔施工安全。

研究内容

（1）研制气渣分离箱

该箱为长方体箱式构造，由3mm厚废旧铁板拼接焊制而成。焊接前留设抽气口、进水口、排渣口和钻杆穿孔等焊接口，其正面为朝向钻机一侧，背面为朝向钻孔一侧，正面与背面各留设一个钻杆穿孔。进水口焊接孔径10mm的两通阀，分别连接静压水管和降尘管，待防护装置固定后，开通静压水管截止阀，对钻杆回煤以及喷孔煤粉进行降尘。护孔管管腔内铺衬PVC塑料管作为护管衬套，PVC塑料管孔径为6寸，沿管体母线方向裁剪、折叠后放入护孔管，防止钻杆与护孔管之间产生摩擦。如下图所示。

1 气渣分离箱，2 抽气口，3 进水口，4 排渣口，5 护孔管，6 护管衬套，7 皮质挡板，8钻杆穿孔，9降尘管，10吊挂环

（2）操作方法

工作时，孔位确定后，开动钻机开孔1.0m深；其次，将钻杆依次穿过皮质挡板、气渣分离箱正面和背面的钻杆穿孔、护孔衬套进入钻孔。使用铁丝穿过吊挂环将气渣分离箱固定于煤帮，随后接通静压水管和负压抽采管路并将其阀门打开，最后启动钻机开始钻孔，同时进行瓦斯抽采和煤粉降尘。钻孔过程中，喷孔喷出的瓦斯经护孔套筒进入气渣分离箱，经负压作用由抽气口进入抽采管路；喷孔喷出的煤粉和钻孔煤渣由护孔套筒进入气渣分离箱，经喷雾降尘后落入排渣口。

（3）基本特点

皮质挡板和PVC管可以有效防止钻杆与铁质箱体之间摩擦产生火花；长距离护孔管不仅能有效保护孔壁，还能集中吸收瓦斯喷出的瓦斯和煤体，防止煤体喷出伤人；抽气孔与负压抽采管路连接，及时抽取钻孔及喷孔释放瓦斯，能提高瓦斯抽采率，减少能源浪费和防止局部瓦斯超限；设置降尘喷雾能有效减少钻孔释放瓦斯中的煤尘，避免堵塞瓦斯抽采管路。

应用效果

该装置由废弃材料拼接焊制而成，不需单独定制加固，成本低廉、简单实用，不需浇注模型和定制配件，只需简单加工即可成型投入使用。该装置能有效解决喷孔问题，提高材料利用率和瓦斯抽采率，起到降本增效的作用，对钻孔量较大的高瓦斯矿井产生显著的经济效益。该装置已获得国家实用新型专利证书，可以在类似条件的作业地点推广应用。

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