關于陽城縣高瓦斯礦區水源井施工的探索與思考

楊志祥

【摘要】陽城縣位于山西省南部晉城市境內，是我省的重點產煤縣之一，隸屬于沁水煤田。陽城縣高瓦斯礦井主要集中在沁河及蘆葦河流域，在我們從事水源井施工過程中，經常遇到高瓦斯礦區瓦斯涌出量居高不下的情況，不僅給周邊居民和周圍環境帶來極大的安全和環保隱患，而且給我們的水源井施工也帶來了非常不利的影響。為此，我們結合在陽城縣潤城鎮大夫街村水源井施工作業過程中遇到的高瓦斯情況，做了大量的準備工作，收到了很好的效果，為施工作業過程安全順利進行提供了有效的技術保障。

【關鍵詞】陽城縣；高瓦斯礦泉水源施工；措施；方法

一、瓦斯的基本屬性

中國煤礦術語中的瓦斯往往是指有毒有害氣體的總稱，有時單指CH4（甲烷，也稱沼氣）。地下開采時，瓦斯由煤層或巖層內涌出，污染空氣，在一定條件下可能引發燃燒、爆炸，造成人員傷亡和財產損失。據有關資料顯示：陽城縣為我省的重要產煤縣之一，縣內高瓦斯礦井主要集中在沁河及蘆葦河流域。

陽城礦區沁河及蘆葦河流域，高瓦斯礦井3﹟煤層瓦斯含量測定結果表明，該流域的煤層瓦斯含量隨著煤層賦存深度的增加呈增大趨勢，經過對義城，西馮街，屯城等礦的調查了解表明，9﹟、15﹟煤層瓦斯含量在同一標高下比3﹟煤層瓦斯含量要大，由于煤層瓦斯含量較高，礦井瓦斯的涌出量也一直高居不下，據高瓦斯礦區實測資料，礦井生產過程中，絕對瓦斯涌出量高達40-70m3/min，相對瓦斯涌出量達10-85m3/t。如此高的瓦斯涌出量，給水源井的施工作業帶來了很大的安全風險和隱患，是我們必須面對的技術難題。

二、在高瓦斯礦區內水源井施工具體做法

陽城縣潤城鎮大夫街村位于陽泰集團西馮街煤業高瓦斯礦區內，村內原有水井因采礦原因無法使用，需新鉆一眼水源井，我隊鉆機進駐后，詳細了解了井位的地質環境以及周邊煤礦的生產和瓦斯涌出的基本情況，做了細致的各項準備工作。

（一）施工前的準備工作：

1、成立了以隊長任組長，分管隊長、技術負責人任副組長，鉆機機長等相關人員為成員的瓦斯防控組。

2、開鉆之初，邀請瓦斯技術專家對全體施工人員進行瓦斯防控知識培訓，使全體作業人員對瓦斯的屬性、防控有了初步掌握。

3、施工現場拉出了警戒線，配備了消防用的石棉繩、石棉毯、大容量水基型滅火器、高低倍光學瓦檢儀以及大功率的抽、排風機等。

（二）鉆進中的防控：

1、鉆進中采用常規回轉取芯鉆進。使用SPJ—400型鉆機，鉆進至50米，在井口現場測定，無瓦斯氣體涌出，隨后下入∮426mm護口管，并在護口管距井口50cm處接出一根長2米，∮200mm的鋼管已備應急抽瓦斯用。持續鉆進至186米處，鉆井漿液漏失，無瓦斯氣體，采用泥漿護壁止漏后繼續鉆進。鉆至260米時漿液再次漏失，泥漿護壁效果不理想，只好采用不間斷送水的方法繼續鉆進，當時測定只有少量瓦斯氣體涌出，在確保安全范圍內后施工繼續。

2、鉆進到270米至420米石炭系煤系地層時，現場測定瓦斯含量陡增，范圍在5%--55%之間，存在較大的安全隱患。經現場會商決定：配備專職瓦斯監測員，每隔30分鐘檢測一次，另在井口轉盤下接入一根水管，采用高壓噴霧的方法來抑制瓦斯氣在井口的集聚，井口外采取大功率風機送風，以迅速吹散偶然涌出的瓦斯氣體，每鉆進兩小時停半小時，將井口轉盤上的補芯取開，敞開井口，關閉高壓噴霧和風機，使井孔內的瓦斯氣體充分釋放，以此循環進行來保證繼續施工。

（三）關鍵工序的防控處置：

在孔深460米，現場取芯確認到達奧陶系上馬家溝組石灰巖地層后停鉆，為保證水井水以及井孔的安全，準備下井壁管予以保護，此時的井口瓦斯氣體濃度范圍為5%--60%，現場跟蹤連續測定瓦斯涌出忽高忽低，無規律可循，測定值遠遠高出安全范圍（瓦斯濃度在5%--16%之間時即刻發生爆炸）。由于該水井地質條件特殊，又處陷落柱構造，需對460米進行封閉處理，而460米的井壁管重達30多噸，每根井壁管要在井口焊接，逐根連接入井。井口焊接危險性極大，一丁點火星遇到瓦斯氣體即可發生燃燒或爆炸，到此帶給我們的將是災難性的后果，如何解決這一難題，成為確保安全施工的頭等大事。經瓦斯防控組和技術人員現場論證，制定了詳細的施工方案，具體方案是：

1、清理現場。在井口5米范圍內，保持濕潤狀態，同時設立警戒線，除焊接人員外，任何人員不得靠近。并做好20米范圍內易燃物品和雜物的清理，以及電焊機、氧氣瓶、乙炔氣瓶在施工場地上風側的安全放置。

2、瓦斯監測。瓦斯監測員每10分鐘檢測一次，每次焊接必須在連續幾次監測在安全范圍內時方可焊接。

3、抽排瓦斯。繼續使用在護口管上的備用鋼管從井孔內向外抽排瓦斯，確保絕大部分瓦斯從這里排到空中釋放。

4、封堵瓦斯。在每根井壁管內壁用橡膠板封堵，再注入泥漿水，確保瓦斯氣體不從井壁管中間涌出。在井壁管外壁與井壁之間的環狀間隙，使用石棉繩緊緊纏繞在管外徑至井壁之間，再用泥漿水封堵可能出現的間隙，嚴防瓦斯氣體從這里涌出。

5、井壁管焊接。在井口制作一個堅固的0.6米高，四面透風的可移動架子平臺，平臺上鋪設一塊1.5平方的中間有∮325mm口徑的橡膠板，接口處仍用石棉繩堵塞縫隙，用泥漿封堵，確保在平臺上焊接時火花落不到井口處。橡膠板下方即平臺至井口之間仍用大功率風機送風，即使有瓦斯氣體少量溢出或焊接火星落下，也會立刻被吹走，從而也最大限度保證了在平臺上焊接的安全。使用這種方法在井口實測，瓦斯濃度由80%降到了0.5%以下，焊接平臺上的瓦斯濃度為0，確保了焊接安全。焊接完成后取出石棉繩，使積聚在井口的少量瓦斯氣體自行釋放，采用這種抽排——封堵——釋放循環進行的方法，使460米井壁管，62個焊口約130米的焊縫安全、順利的一次完成，為后續水泥注漿提供了根本保障。

三、探索和思考

在高瓦斯礦區鉆井，技術要求和防護措施難度很高，主要表現在瓦斯濃度大，嚴重影響了施工安全。為此我們結合本次施工作業的經驗和做法，進行了總結和思考：

掌握井位所處高瓦斯礦區的各種地質資料。

加強對施工作業人員的瓦斯防護培訓，嚴格規范操作，做到遇到瓦斯不慌亂，科學處置，確保安全施工。

3、施工現場要配備專業的瓦斯員實施監控，配備大功率風機、消防滅火器材、阻燃材料、施工人員防護服等。

4、遵循宜疏不宜堵，疏堵結合的原則。

5、施工作業后的防護檢測。