瓦斯抽采二次封孔技术研究及应用(1).pdf

2 0 1 2 年第 4 期 No ．4 2 01 2 煤 炭 科 技 C OAL S C I E NCE ＆ T E C HNOL OG Y MAG AZ I NE 7 3 文章编号 1 0 0 8 3 7 3 1 2 0 1 2 0 4 0 0 7 3 0 2 瓦 斯 抽 采 二 次 封 孑 L 技 术 研 究 及 应 用 李 飞1 郑加飞 ， 窦 伟 1 ．徐州矿务集团有限公司 技术 中心， 江苏 徐州2 2 1 0 0 6 ； 2 ． 徐矿贵州公司 兴隆煤矿 ， 贵州 遵义5 6 3 0 0 0 摘要 兴隆煤矿采用一次封孔工艺抽采瓦斯时， 开始阶段煤层中的瓦斯压力远远超过巷 道中的空气压力， 即使不进行带负压抽采， 煤层中的瓦斯也会 向外涌出， 因此抽采的瓦斯浓 度比较高。 抽采一段时间后， 钻孔区域会产生漏风裂隙通道， 外界空气在抽采负压作用下进 入抽采钻孔 内， 导致瓦斯抽采 浓度大幅度下降， 缩短 了抽采钻孔的有效寿命。 采用二次封孔 技术后 ， 可延长有效抽采 期 1～2个月。 关键词 钻孔； 封孔工艺； 负压抽采； 有效抽采寿命 中图分类号 T D 7 1 2 ． 6 2 文献标志码 B 1 矿井概况 兴隆煤矿位于黔北矿区二郎区，主要可采煤层 为 5 、 8 、 1 2煤。5煤平均厚 1 ． 3 7 IT I ， 8 煤平均厚 2 ． 3 0 m，1 2煤平均厚 1 ． 5 8 m。5 、 8 煤均具有煤与瓦斯突 出危险性， 且均为松软煤层， 属于难抽放煤层。 2 一次封孔工艺及抽采情况 2 ． 1 一次封 孔工艺 钻孔施工完毕后及时插入抽放管 ，抽放管顶端 向后 1 m使用聚氨酯封堵 ， 长度为 1 i n 。在钻孔孔 口 分别放入一根 2 m长注浆管 2 5 mm 和一根大于 封孔长度 的返浆管 ， 抽放管前端要有花孔 ， 末端 1 I l l 使用聚氨酯封堵 。 利用导管把注浆管与封孔泵连接 ，将水泥砂浆 注入钻孔内。 返浆管出现返浆后及时关闭封孔泵， 并 将注浆管末端的阀门关紧，待水泥砂浆凝固后再关 闭注浆管控制闸阀， 及时清洗封孔泵及连接导管。 2 ． 2 抽采情况 开始阶段 ， 瓦斯抽采浓度比较高， 但抽采一段时 间后 ， 孔 口瓦斯浓度迅速衰减到 5 ％以下。主要原 因 是起始阶段煤层中的瓦斯压力较大，远远超过巷道 同样可 以得到 9 2 _ 7 1 4 0 ． 6 m、 1 2 - 8 1 4 8 ． 5 、 z 3 - 9 1 5 6 ． 1 。 其他各点超 出井 田范围或不在考虑范围内， 故未计算。各垂线长度计算如表 2 所列。 表 2 各垂线长度计算 4结论 张沟煤矿根据保护煤柱的留设范围， 在 1 6采 区 设计了 1 6 0 2 1回采工作 面 ，并于 2 0 0 9年进行 了回 采 ， 在采前 、 采后及采动过程 中布置了 1 2个测点 ， 观 测时间长达 2年 ， 未发现测点位移 、 高程变化 ， 建筑 物和地表未发现因采动影响而 出现的明显裂纹 ， 最 大限度地提高了煤炭资源回收率， 降低了开采成本。 作者简介 唐照成 1 9 6 8 一 ， 男， 河南潢川人， 1 9 9 1 年毕 业于焦作矿业学院采矿工程专业， 工程硕士， 郑煤集团张沟煤 矿工程师。 收稿 日期 2 0 1 2 o 7 2 3 7 4 煤炭科技 2 0 1 2 年第 4期 中的空气压力 ， 即使此时不进行带负压抽采 ， 煤层 中 的瓦斯也会向外涌出。 后期 ， 煤体内的瓦斯涌人钻孔 越来越困难 ，此时巷道中的空气开始 由钻孑 L 周围的 破碎区大量进入孔底， 瓦斯抽采浓度开始大幅度下降。 3二次封孔技术原理与工艺 3 ． 1 二次封 孔技术原理 在第一次封孔的基础上，利用带压气体将微细 膨胀粉料送人二次封孔外段的钻孔 内，形成二次封 孔。微细膨胀粉料在抽采负压的作用下渗入煤层周 围的网状裂隙内， 增加了裂隙内气体的流动阻力 ， 有 效阻隔外界空气进入抽采钻孔的通道 ，大大提高瓦 斯抽采浓度 ， 延长有效抽采期 。 3 ． 2 封 孔工艺 选定 1 8 0 3煤仓绕道作为试 验地点 。一次封孑 L 后 ， 马上进行二次封孔 。 试验钻孔共分两组 ， 每组 1 2个 ， 共施工 2 4个扇 形钻孔作为对比。 绕道左面采用二次封孔工艺 ， 绕道 右面采用一次封孔工艺。 3 ． 2 ． 1 一次{ j ． 孑 乙 一 次封孔如图 1 所示 。 1 煤层钻孔 ； 2 抽采管； 3 阀门； 4 封孔材 料； 5 裂隙群； 6 煤体； 7 孔口 图 1 一次封孔示意 一 次封孔长度为 4 m； 预留二次封孔长度为 4 m。 1 准备好封孔用 的棉纱 、 编织袋 、 抽采管 、 管 箍、 铁丝以及封孔剂等， 待钻孔施工完毕后尽快圭 抒L 。 2 在抽放管花管末眼位置 2 0 0 ～ 3 0 0 m m处绑 1 个编织袋 ，然后在距离该编织袋位置往孔 口方 向 再绑 1～2个编织袋 ， 组成 L 。 段 。 编织袋间的距离为 3 0 0～5 0 0 m m， 编织袋袋 口敞开 ， 便 于装 封孔材料 ， 另一头用铁丝固定在抽放管上。 3 将封孑 L 材料倒人编织袋里 ，把赛瑞封孔材 料揉搓均匀，再把编织袋袋口用铁丝绑紧后随抽放 管一起迅速送入钻孔内， 并保证达到要求封孔深度。 3 ． 2 ． 2 二 次封孔 1 将粉料输送管 长约 1 ～2 m 引入预留封孔 段 即 段 ， 并用一小团棉纱蘸上封孔发泡材料将 粉料输送管 固定住 ， 同时也起到封闭孔 口的作用。 2 将粉料输送机接上压风管， 打开风管阀门， 风压在 0 ． 1 ～0 ． 3 M P a ， 进行二次封孔。单孔吹粉料 量 3 ～5 k g ， 吹料时间 51 0 m i n 。 3 二次封孔结束后观察抽采效果 ，可根据需 要进行多次吹粉料封孔。 二次封孔如图 2所示 。 4 5 6 7 8 9 1 煤层钻孔； 2 抽采管； 3 阀门； 4 封孔材 料； 5 微细膨胀粉料； 6 裂隙群 ； 7 煤体； 8 孔 口； 9 粉料输送管 图 2 二次 封孔 示意 4 效果分析与结论 1 8 0 3煤仓绕 道两组钻孔平 均抽采浓度 曲线对 比如图 3 所示。 日期 一 二次封孑 L 工艺～ 一 一次封孔工艺 图 3 1 8 0 3煤仓绕道两组钻孔 平均抽采浓度 曲线对 比 从图 3可知 ， 一次封孔 的 1 2个钻孔 中能抽出瓦 斯 的只有 4个 ， 平均浓度均在 2 0 ％左右 ， 一个半 月 后瓦斯浓度极速下降。二次封孔后 ， 1 2个钻孔除 2 号孔外， 其余 1 1 个钻孔全部成功 ， 瓦斯平均浓度均 在 3 0 ％～6 0 ％之 间 ， 1 个半月后浓度 在 1 0 ％ ～4 0 ％ 之 间， 又过 1 个月后 ， 浓度在 1 0 ％～2 0 ％之间。由此 可知 ， 二次封孔后 ， 各孔的瓦斯浓度平均提高 2 5 ％， 延长了钻孔使用寿命， 瓦斯抽采效果显著。 作者简介 李飞 1 9 6 9 - - ， 男， 江苏启东人， 1 9 9 3年毕 业于贵州工学院采矿系采矿工程专业， 徐州矿务集团有限公 司技术 中心高级工程师。 收稿 日期 2 0 1 2 0 8 0 7