瓦斯抽放钻孔封孔技术的应用(1).pdf

1 8 6 东 堪j iI 斜技 2 0 1 2 年第5 期 瓦斯 抽放 钻孔 封孔 技 术 的应 用 李 汉峰 山东滕州辰龙集团 ， 山东 滕州2 7 7 5 0 0 摘要针对黄泥封孔成水泥药卷封孔存在 的不足 ， 辰龙集团研 究 了一套全新的封孔方法， 采用水泥 石膏浆机械封孔新工艺， 有效提 高抽放钻 孔封孔质量 ， 提高抽放效果。 关键 词 瓦斯抽放钻孔 封孔 方法 效果 中图分类号 T D 7 1 2 ． 6 2 文献标识码B 瓦斯抽放是降低煤层瓦斯的主要途径 ， 封孔效果 的好坏将 直接影 响抽 放效 果。长期 以来 ， 采用 黄泥 封 孔或水泥药卷封孔 ， 封孔长度一般只能达到 3 m左右。 由于受放炮 等因素的影响 ， 巷道 前方 3～ 5 m范 围内岩 体通常情况下都有裂隙与巷道相通， 形成漏气通道 ； 另 外 ， 黄泥或水泥药卷干化凝 固后， 可能产生裂缝或收 缩 ， 也将影 响抽放钻孔气密性 。因此 ， 原有封孔方式 封 孑 L 深度不足 、 封 孔效果 差 ， 影 响抽 放孔 口负压 ， 导致 抽 放 瓦斯浓度低 ， 抽放效果差 。 1 封孔 工艺 的改 进 辰龙集团借鉴其它矿井成功经验并加以改进， 形 成 了一套 全新 的封孔方法 ， 取得了很好的效果 。 1 ． 1 封孔 机械 由于人工封孔 深度难 以达到要 求 ， 选 用 电动灌 浆 机进行封孔 ， 其 电机 功率为 4 ． 5 k W， 灌浆垂高 可达 2 0 m， 能够满足普通抽放钻孔封孔要求。 1 ． 2 封孔 材 料 1 ． 2 ． 1 封 孔 浆 机械 封孔需使 用流 质材料 ， 通 常情况 下选 用 的是 水泥砂浆进行封孔。水泥砂浆凝固后有一定程度的收 缩 ， 降低了钻孔的密封质量， 从而降低了抽放负压， 影 响抽放效果。为此 ， 选用了水泥石膏浆作为封孔材料， 即在水泥浆内加一定量的膨化石膏， 利用石膏的膨胀 充填水泥浆固化 收缩 后 的钻 孔空 间 ， 起到 完全密封 钻 孔的作用。另外 ， 水泥石膏浆为流体物质， 在封孔机供 给 的压力作用下 ， 渗透 到煤 、 岩体 裂 隙中 ， 能有效 防 止 钻孑 L 围岩漏气现象 。在实际应用 中， 水泥 、 石膏 比及 水 泥石 膏浆 的稠 度都 将 影 响封 孔效 果 ， 通 常 情况 下 ， 水 泥 石膏 水配比取 7 1 1 2较为适宜； 现场操作时， 可 将手掌插入水泥石膏浆中， 以能清晰看到掌纹达最佳。 收稿 日期 2 0 1 2 0 31 5 作者简 介 李汉峰 1 9 6 7一 ， 男， I 程师 ， 现为 山东滕州 辰龙集 团 安全技术管理人员 ， 曾在省级刊物发表多篇论 文。 1 ． 2 ． 2 孔 内抽放 管 抽放钻孔 直 径 一 般 为 q b 7 5 m m， 孔 内抽 放 管 选 用 d p 3 0 m m P V C塑料管 ， 其与铁管 比具有轻便易带 、 成本 低等特点 。特别是 机械化 采煤工 作面 中 ， 使用 铁管 容 易损坏割煤机械， 而使用塑料管能避免这类问题。 1 ． 3封孔 深度 抽放钻孔封孔深度视抽放地点煤岩条件 而定 。在 煤层 中 ， 由于煤层透气性相对较好 ， 因此封孔长度 应相 对加深 ， 在实 际运用 中， 煤层 抽放孔 封孔深度 一般 为 8 ～ 1 0 m， 封孔效果较好 。岩层较 破碎且 裂 隙多时 ， 封孔 深度不小于 8 m。 1 ． 4 封孔 方法 1 ． 4 ． 1 倾斜 钻孔 封孔 方法 倾斜及水平抽放钻孔封孔时， 首先将抽放管及注 浆管 一般选用 3 0 m m P V C塑料管 预埋在钻孔 内 ， 并 用黄泥将孔 口堵实 堵 1 m左右 。预埋抽放管长度与 封孔深度相等， 注浆管长一般为 2 m。然后将灌浆机 上 ， 出浆管接在注 浆管 上注浆 至抽放管 内流 出浆 为止 如图 1 。 孔 图 1 倾 斜 钻孔 堵孔 方 法 示 意 图 1 ． 4 ． 2俯斜 钻孔 封孔 方法 俯斜钻孔封孔时， 须先将抽放管末端外部用棉纱 缠紧并用铅丝 或铁钉 固定好 ， 防止注浆 时水 泥石 膏浆 流到孔底将孔堵严使抽放孔报废。然后将灌浆机出浆 管放在抽放钻 孔孔 口开始注浆 ， 至孔 口有浆 流 出为止 如图 2 。 2封 子 L 效 果 采 用水泥石膏浆机械封孔技术 ， 钻孔密封效果十 2 0 1 2 年 第5 期 参堪j i ； 舛技 1 8 7 井壁受力状态安全 监测报警 系统 在蔡 园煤矿副井地面注浆中的应 用 满孝 国， 易殿华， 周 贺 济宁市蔡 园生建煤矿 ， 山东 济宁2 7 1 0 0 0 摘要该文分析 了蔡 园煤矿副井井壁受力状 态安全监测 的重要性和技术难点， 针对 地层特性和 井壁 结构特点 ， 确定 了受力状 态安全监测 的 测试方案 ， 并介绍 了具体 的实施办法和技术经验 。 关键词 井壁受力 安全监测 报警 系统 中图分类号 T D 2 6 6 文献标识码B 蔡 园煤矿位 于滕南煤 田西部 ， 副井 穿过 的第 四系 松散层厚 9 9 ． 9 1 m， 具有含、 隔水层 组 相间的多层复 合结构。近期 ， 发现副井井壁有出砂、 出水等异常现 象 ， 危及矿井安全生 产 ， 经矿 研究决 定 ， 采用 地 面注浆 措施对其进行治理 ， 为确保注浆施工期间井壁安全， 蔡 园煤矿委托山东科技大学仪器仪表研究所对井壁安全 实施监测 。 1 监测 内容 的确定 本次井壁变形监测的主要任务是监测 井筒在地面 注浆施工过程 中及 以后生产期 间的工作 状态 。基岩含 水层疏排水不会引起地层沉降， 井筒安全监测的重点 应放在表土段井壁上。井壁安全监测 的主要参量是应 力 的应变 。 2 监测 系统 的作 用及其 应用 2 ． 1 地 面注 浆 井壁安全 监 测 注浆期间的井壁段状态监测的作用为 1 判断 }收稿 日期 2 0 1 20 2 2 7 作者简介 满孝国 1 9 7 9一 ， 男 ， 硕士学位 ， 工程师 ， 2 0 0 1年毕业于 山东科技大学地质工程 专业 ， 现在济 宁市蔡园生 建煤矿从事 煤 田地 质勘探工作。 浆液去向， 合理调整注浆方案 ； 2 根据井壁环向和竖 向应变状况指导注浆施工； 3 监测井壁安全状态， 达 到及时控制注浆压力 、 预测预报井壁安全状 态 、 保证安 全施工的 目的。 2 ． 2 注 浆压 力 与井壁 应变报 警值 的初 步确定 由于该井筒技术 资料不 全 ， 加之 注浆 期间井 壁受 力状态复杂， 从理论上计算允许注浆最大压力、 井壁应 变报警值有一定困难。根据以往施工经验 ， 结合蔡园 煤矿副井注浆段 深度 、 井 壁结构 、 井壁质量 等情 况 ， 初 步确定最大注浆压力为 4 M P a 注浆工作面压力 ， 井壁 内边缘 的极 限抗拉应变为 一1 8 0 y e 。 2 ． 3 注浆 期 间保 证 井壁安全 的其 他措 施 1 注浆 过程 中 ， 井 壁竖 向 和环 向应变 对 注浆压 力 的反 映存在 敏感性 和瞬 时性。因此 ， 必 须加 强注浆 施工 、 观测信息反馈和施工控制之间的密切合作 、 及 时 联系。尤其严格管理和控制注浆压力的提高过程。 2 注浆 过程 中 的井壁 应变 观测 ， 其结 果是 井 壁 的整体受力效果反映， 而注浆过程中的最大风险来 自 于井壁局部破碎 盲 区在浆液 压力作 用下 的局部破 坏 。 而该 区域有 可能并 不处在 应变观测 位置 。因此 ， 注 浆 过程中， 必须加强对实施注浆井壁附近的人工观测， 必 须做 到及 时发现跑浆漏水现象 ， 及时采取有效措施 。 孔 图 2 俯斜钻孔封孔方法 分 明显 ， 抽放瓦斯浓 度及钻 孔孔 口负压较 人工 封孔有 明显提高 。现井下 实施 的本煤层 预抽 措施 中 ， 瓦斯浓 度最高可达 4 6 ％ ， 孔 口负压达 3 1 ． 6 P a ， 抽放效果极好。 3 存在 的 问题及 建议 1 抽放钻 孔在 煤层 段及 泥岩 段 容易垮 孔 ， 水泥 浆有时无法灌至要求 深度 ， 施 工钻孑 L 时不得 不采取 压 风排渣孔口除尘方式 ， 且钻孔施工完后必须将钻孔清 理干净 ， 造成施工粉尘大 。 2 电动灌浆机电机及注浆轴在井下使用容易损 坏， 且不易检修， 建议生产厂家加以改进。 3 抽放 系统要按 规 定装设 计 量仪 表 、 监 测设 施 和放水器， 定期进行抽放系统的维护和检漏。 4 水泥石 膏浆 封孔 还存 在膨 胀倍 数低 、 凝 固时 问长 、 收缩率大等缺陷， 建议进一步采取改进措施。