□记者 王一风
“本班钻杆内的水压经压力表显示最高能达到20兆帕,比鹤煤公司要求的16兆帕多出4兆帕,每台钻机每班经过水力冲孔能多冲出3吨煤。”在3月14日八点班的班前会上,中泰矿业抽放队打钻组组长张德重向队值班干部汇报-450辅助水平轨道巷打钻冲孔情况。
生产效率的提高,是该矿打钻机使用了密封钻杆带来的效果。
中泰矿业年设计生产原煤能力为150万吨,属于瓦斯高突矿井,煤层瓦斯赋存条件特殊,瓦斯透气性低。
2014年,该矿实施了水力压裂工艺后,实现了在煤层顶板顺层全岩钻孔中抽采瓦斯,单孔抽放浓度在80%以上。此后,他们采取穿层水力冲孔技术,又将单孔抽放浓度提高到91%,成功解决了多年来单孔抽放瓦斯浓度低的难题。
但是,随着矿井开采的不断延伸,煤层瓦斯含量和瓦斯压力越来越大。为此,鹤煤公司要求各矿井在施工穿层钻孔时,必须采用高压水力冲孔来扩大抽采半径,增强抽采效果。
由于该矿实施高压水力冲孔的钻杆之间的连接为螺纹硬性连接,没有防止钻杆之间跑水的密封材料,钻孔见煤开启高压泵转换高压水后,钻杆之间对接的地方会漏水。
“压力达不到要求,冲孔煤量只有2吨左右。”该矿通防科科长张永明说。
由于出煤速度总体上与水压呈正比关系,抽放队职工曾采用钻杆之间缠麻绳等方法进行探索,但效果均不理想。
在抽放队材料房,队长尹志国指着一根老式钻杆接头说:“冲孔期间水辫连接处、钻杆、钻头连接处均漏水泄压,只要开始冲孔,泵站压力就会瞬间下降9兆帕~12兆帕。”
“我们从日常使用的螺母中得到启发,将钻杆的公丝头尾部和母丝头里部各来一圈,公丝头处加上一个‘o’型圈,母丝头里段加一个密封垫,当钻杆对接时,不但增加两道密封装置,提高密封效果,而且保证钻杆连接更加牢固,杜绝了打钻冲孔接头漏水的现象,可将钻杆和钻头内的水压提高到20兆帕。”尹志国拿出一根新型密封钻杆说。
据了解,由于在钻孔施工时,操作人员要等上部钻杆内水排净后再进行钻杆续接,然后开启供水阀,等孔内返水后再开始钻进,一般续接一根钻杆要花费2分钟的时间,不但浪费水,而且严重影响施工效率。
为此,该矿在钻杆中部切割开一个小口,放入一个直径为17毫米的钢珠,打钻时,接上此钻杆供水后,水流会将钢珠顶向上部钻杆供水,待续接钻杆时,钢珠随水流下落堵住钻杆内部通道,防止钻杆回水。
经过现场试验,操作人员每使用10根钻杆接1根防回水钻杆,就可以开启供水阀门,缩短了钻杆续接时间,在缓解钻杆和钻头压力的同时,解决了接续钻杆时回水的难题,大大提高了瓦斯抽采效率。
据该矿总工程师何毓俊介绍说,-450辅助水平轨道巷现有两台钻机,每年可以多冲出近万吨煤,仅此一项设计,每年就可为该矿增效200多万元。
今年年初,鹤煤公司决定,将此密封钻杆在全公司范围内推广。