保德煤矿抽采钻孔封孔工艺技术改进.pdf

总第 1 9 9期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 52 7 9 8 ． 2 0 1 6 ． 0 3 ． 0 0 1 保德煤矿抽采钻孔封孔工艺技术改进常小军，张林良 1 ．神华神东煤炭集团保德煤矿，山西保德0 3 6 6 0 0 ； 2 ．中煤科S - - 集团重庆研究院有限公司，重庆4 0 0 0 3 7 摘要保德煤矿此前采用的封孑 L 工艺为聚氨酯封孔，利用 P V C管作为封孔管，管外径7 2 m m．管长6 ． 5 m，封孔长度约4 ． 25 ． 5 m。该封孔工艺存在一定的缺陷，部分钻孔封孔试剂用量过少、封孔深度不够、封孑 L 管前后端没有封堵装置等。通过分析对比水泥封孔和常规马丽散的封孔效果，瓦斯抽放浓度提高 3 5 ％以上，同等条件下水泥封孑 L 钻孔的抽采纯瓦斯量整体略高于常规马丽散封孔，并且水泥封孔价格相对较低，经济性好于马丽散封孔。关键词抽采钻孔；封孔工艺；技术改进；水泥封孔中图分类号 T D 7 1 2 ． 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 6 0 3 0 0 0 1 ． 0 2 Pr u d e n t i a l Ex t r a c t i o n f r o m Dr i l l i n g Ho l e S e a l i n g Te c h n o l o g y I mpr o v e me n t i n Ba o d e Co a l M i n e C H A N G X i a o - j u n ， Z H A N G L i n q i a n g 1 ． B a o d e C o a l Mi n e o f S h e n h u a S h e n d o n g Mi n i n g G r o u p， B a o d e 0 3 6 6 0 0， C h i n a ； 2 ． C h i n a C o a l T e c h n o l o g y E n g i n e e r i n g G r o u p C h o n g q i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 7 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba o d e C o a l Mi n e a f t e r t h e h o l e s e ali n g t e c h n o l o g y f o r p o l y u r e t h a n e s e a l i n g h o l e， u s i n g P VC p i p e s a s a h o l e s e ali n g p i p e ， t u b e d i a me t e r 7 2 mm， l e n g t h 6 m， l e n g t h o f h o l e s e ali n g a t a b o u t 4． 2～5 ． 5 m． T h e h o l e s e ali n g p r o c e s s h a s c e r t a i n d e f e c t s ， t o o l i t t l e p a r t o f t h e d ril l i n g h o l e s e ali n g r e a g e n t d o s a g e ， s e ali n g h o l e d e p t h a n d h o l e s e ali n g p i p e b e f o r e a n d aft e r t h e c l i e n t i s n o t p l u g g i n g d e v i c e， e t c ． B y a n aly z i n g t h e c o n t r a s t c e me n t h o l e s e a l i n g a n d c o n v e n t i o n al ma r i t h a n h o l e s e ali n g e f f e c t ， g a s d r a i n a g e g as c o n c e n t r a t i o n i n c r e a s e d b y mo r e t h an 3 5 ％， t h e s a me c o n d i t i o n s mu d d i n g w a t e r h o l e d ri l l i n g e x t r a c t i o n f r o m p u r e g a s q u a n t i t y s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h a t o f c o n v e n t i o n al Ma r y c o me l o o s e h o l e s e a l i n g ， a n d r e l a t i v e l y l o w p ri c e s ， c e me n t p l u g h o l e e c o n o my ma fi t h a n h o l e s e ali n g ． Ke y wo r d s d r a i n a g e b o r e h o l e ； s e ali n g p r o c e s s ； t e c h n i c a l i mp r o v e me n t ； h o n e y c o mb e d c e me n t 预抽钻孔封孔方式主要有水泥注浆泵封孑 L 和聚氨酯封孔。钻孔的封孔质量和封孔深度是影响钻孔抽放瓦斯效果的重要因素之一，煤层钻孔的封孔往往容易出现封孔效果不佳和漏气的现象。顺层长钻孔全孔段在煤层中。由于煤层破碎、裂隙多，漏气的可能性更大[ 1 ] 。因此，对不同封孔材料及封孔工艺下，不同封孔深度的封孔效果进行考察是很有必要的。需化学试剂用量仅凭个人经验确定，随意性大，部分钻孔封孔试剂用量过少。封孔深度不够。一般煤层抽采钻孔封孔深度最短为 7 m。封孔深度 4～5 m不等，考虑到保德煤矿 8 号煤层部分区域裂隙发育，确定保德煤矿抽采钻孔封孔深度应不小于 8 m．因此封孔管长度至少要 1 0 m才能确保聚氨酯不会进入管内l 5 】。 1 现封孔工艺存在问题 2 封孔工艺考察方案保德煤矿此前采用的封孔工艺为聚氨酯封孔，利用 P V C管作为封孔管，管外径7 2 ra i n ，管长 6 ． 5 In ，封孔长度约 4 ． 2 5 ． 5 In。该封孔工艺的化学试剂性能未现场测试。从保德煤矿井下封孔过程来看，封孔所选择保德旷8号煤层深部区域煤层赋有稳定目具有代表f生的工作面巷道，施工4组预抽钻场，每组 5个预抽钻孔，组内孔间距为 D，孔径均为，组间距 1 0 In。第一组采用聚氨酯封孔，封孔深度 6 ． 5 In；第二收稿日期 2 0 1 6 -0 2 - 2 2 项目基金国家自然科学基金资助项目 5 1 1 4 4 0 0 6 ；国家“ 9 7 3 ” 计划资助项目 2 0 1 2 C B 7 2 3 1 0 4 作者简介常小军 1 9 9 1一，男，山西忻州人，技术员，从事煤矿防突技术工作。 2 0 1 6年 3月常小军等保德煤矿抽采钻孔封孔工艺技术改进第2 5卷第3期下 2 把握，而且施工操作中易达到设计要求，提高了封孔的效率，并且可取得较为理想的封孔质量，但是在施工过程中工人劳动强度较大，封孔环境较差，操作的步骤和设备都较为复杂，存在安全隐患。针对保德煤矿的瓦斯抽采钻孔的实际情况，可采用 K F B一 2型矿用防爆封孔泵进行预抽钻孔的封孔。该泵的使用范围极广，可自动进行搅拌，封孔材料的混合效果好，提高了封孔质量，简化了封孔工艺，设备简单易于维护。其额定工作注浆压力为 1 ． 2 MP a ，流量为 0 ． 8 m ／ mi n 。保德煤矿煤质较硬，厂值为 0 ． 6～1 ． 2之间，需要采用的封孑 L 管道为抗静电、抗压、抗腐蚀的塑料 A级管或者不锈钢管。封孔的材料可采用 4 2 5号的普通硅酸盐水泥或者速凝的硅酸盐水泥，水灰比 1 0 ． 6 5 ；孔内抽放管长度 6～1 0 IT I ，抽放管在孔内端钻 1 2～l 8 个。 3 ． 2聚氨酯封孔为了能够更好的提高封孔的质量．加强抽放效果，提高抽采浓度和抽放量，采用聚氨酯封孔，聚氨酯材料属于由异氰酸酯和聚醚作为主要的混合剂．并通过实验测试，添加了多种的化学试剂，生成了不同性质的硬质泡沫体，并对预抽钻孔内部的裂隙进行了密闭。聚氨酯封孔最大的优势是操作简单方便，便于施工，封孔效果好，气密性要远高于水泥注浆封孔[ 7 ] 。 4 封孔工艺考察结果在 8 1 5 0 5一号回风巷施工 1号、 2号两组各 2 0个D 9 4 m m X 2 2 0 m的常规钻孔． 1号组钻场封孔材料全部采用马丽散封孔， 2号组钻场封孔全部采用水泥封孔。对两钻场部分钻孔的浓度、负压进行了测定．数据见表 1 。表 1 两种封孔方法的抽放效果对比页 1 2 0 1 6年3月雷少鹏等低渗透煤层中气相压裂技术的增透效果研究第2 5卷第3期孔施工后会短时间内增加煤层瓦斯抽采量，但是原始抽采钻孔瓦斯抽采量衰减较快，气相压裂后由于煤体内形成相互沟通的裂隙网，使煤体透气性系数提高，瓦斯抽采量显著增加并能维持较长时间。 4 结语 1 气相压裂后钻孔有效抽采半径显著增加，使得煤层实施气相压裂后预抽钻孔的布置间距可以适当增大，减少预抽钻孔的施工数量，缩短预抽时间，便于煤矿高效合理地治理与利用瓦斯。 2 气相压裂后的抽采钻孔瓦斯浓度与纯量不仅在抽采初期数值较大，而且具有较好的持续性， 4 0 d 的抽采纯瓦斯流量约为原始抽采钻孔的两倍。 3 气相压裂技术能使煤体内产生不可愈合的裂隙，增加煤层透气性，而且这种透气性的增加能持续较长时间。对低渗难抽采煤层增透效果较好，不仅能增加抽采钻孔有效影响范围。而且能显著增加瓦斯抽采量，缩短瓦斯抽采时间。该技术操作方便、故障率低、对井下实施不会造成安全隐患。适合在矿井推广使用。参考文献 [ 1 ] 陈静，王继仁，贾宝山．低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用[ J ] ．煤炭技术， 2 0 0 9， 2 8 3 7 0 7 3 ．周昀涵，罗新荣．低透气性煤层增透卸压研究现状及新技术[ J ] ．矿业研究与开发， 2 0 1 2 ， 3 2 1 2 32 5 ．赵宝友，王海东．我国低透气性本煤层增透技术现状及气爆增透防突新技术[ J ] ．爆破， 2 0 1 4 ， 3 1 3 3 2 4 1 ．徐东方，王兆丰．压降法测定钻孔的抽采影响半径试验研究 [ J ] ．煤矿安全， 2 0 0 9 ， 4 0 5 1 3 ．郝天轩，延福．基于 C O MS O L Mu l t i p h y s i c s的瓦斯有效抽采半径的研究[ J ] ．中州煤炭， 2 0 1 4 3 5 0～5 3 ．郝富昌，刘明举，孙丽娟．瓦斯抽采半径确定方法的比较及存在问题研究[ J ] ．煤炭科学技术， 2 0 1 2 ， 4 0 1 2 5558．杨宏民，夏会辉，陈立伟．本煤层顺层钻孑 L 抽采影响半径的测定研究[ J ] ．煤， 2 0 1 1 ， 2 0 3 1 3 ．辛明．利用 S F 6示踪技术测试煤层瓦斯抽采半径 [ J ] ．安徽理工大学学报自然科学版， 2 0 1 2 ， 3 2 1 6 4 6 6．刘三钧，马耕．基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术[ J ] ．煤炭学报， 2 0 1 1 ， 3 6 1 0 1 7 1 51 7 1 9 ． [ 责任编辑路方] 上接第 2页对 1 号、 2号两组试验钻孑 L 抽放数据进行筛选，并通过回归分析法进行对比分析，得出两种封孔方法抽采浓度对比分析，如图2 所示。 4 0 ,5 0 O I f一＼v 一、＼／～～～、图2 两种封孔材料抽采浓度随抽采时间变化曲线两种封孔方法抽采纯量对比分析，如图 3所示。 Q4 n3 2 U 1 O 、M八水泥埘孔马丽散封孔 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5,3 0 ．3 b 抽采时f l／ d 图3 两种封孔材料抽采瓦斯纯量随抽采时间变化曲线由表 1 、图2和图 3可知，水泥封孔工艺相对于常规马丽散封孔抽放瓦斯浓度提高 4 0 ％以上，同等条件下水泥封孔钻孔的抽采纯瓦斯量整体略高于常规马丽散封孔。另外，水泥封孔相对价格较低，经济 6 性好于马丽散封孔，但水泥封孑 L 相对与马丽散封孔工艺繁杂、操作程序多。因此，根据保德煤矿的实际情况，千米预抽钻孔一律采用水泥封孔，常规钻孔则根据生产安排需要采用上述两种封孔方法之一。参考文献黄鑫业，蒋承林．本煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术研究[ J ] ．煤炭科学技术， 2 0 1 1 ， 3 9 1 0 4 5 4 8 ．周福宝，李金海，昃玺，等．煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究[ J ] ．中国矿业大学学报， 2 0 0 9 ， 3 8 6 76 476 9．朱诗山．煤矿瓦斯抽放技术 [ J ] ．煤炭技术， 2 0 0 9， 2 8 6 1 0 21 0 3 ．周福宝，刘应科，张仁贵．新型气囊式自动封闭装备研究[ J ] ．中国矿业大学学报， 2 0 0 8 5 6 0 4 6 0 7 ．王永安，赵耀江．瓦斯抽放钻孔封孔方法的改进『 J ] ．山西煤炭， 2 0 0 6 ， 2 6 3 2 42 5 ．王兆丰．刘军．我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[ J ] ．煤矿安全， 2 0 0 5 ， 3 6 3 2 93 2 ．赵正均，郭胜均． K F B型矿用水泥稠浆封孔泵的研制 [ J ] ．矿业安全与环保， 1 9 9 9 2 1 92 0 ． [ 责任编辑路方] 1 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1J 1 1 J 1 J I二 I ．3＼碧螺晕