封孔堵漏新技术在提高瓦斯抽采效果中的应用.pdf

2 0 1 3年第 7 期 中州煤炭 总第 2 1 1 期 封孔堵漏新技术在提 高瓦 斯抽采效果中的应用 靳玉平 ， 李 辉， 时歌声 河南煤业化 工集团 焦煤公 司赵 固二矿 ， 河南 新 乡4 5 3 6 3 3 摘要 针对九里 山煤 矿抽采系统 中部分 抽采钻 孔抽采 浓度低 、 抽采 钻孔 封孔效果 差造成 抽采 效果 不佳 的 问 题 ， 提 出了破孔、 透孔 、 分段封孔“ 三步走” 的二次处理措施 ， 对该 矿抽采钻孔进 行 了现 场试验 ， 并与原处理 措 施进行对 比。结果表 明， 按“ 三步走” 处理 措施抽采平均浓度和处理封孔 失效钻孔 的成功率分 别是原措 施 的 2 ． 5 2倍和 2 ． 2 5倍。 关键词 封孔堵漏新技术 i 抽采 钻孔 ； “ 三步走” 中图分类号 T D 7 1 2 ． 6 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 1 3 0 7一 叭1 4 0 2 1 矿井概况 九里山煤矿位于焦作 市东 1 8 k m， 矿井总面积 为 1 8 ． 6 0 k m 。该矿于 1 9 7 0年 7月建井 ， 分层开采 山西组二． 煤层 ， 1 9 8 3年 4月投产， 设计生产能力 9 0 万 t ／ a 。1 4 1 2 1运输巷位 于 1 4采 区西翼 下部 ， 下部 通 过 1 4 1 4 1 回风巷联络巷 与1 4 1 4 1 回风巷 连通 ， 该 巷道所在的二 煤层 ， 平均厚 6 m， 倾角 1 2 。 ， 直接顶 为粉砂 岩 ， 厚 3 ． 0 1 m； 基 本顶 为砂 岩 ， 厚 1 8 ． 4 m。 1 4 1 4 1 运输巷实测煤层 瓦斯含量 1 9 ． 1 7 m ／ t ， 实测 煤层瓦斯压力 1 ． 0 7 MP a 。1 4 1 4 1准备 回采面采用顺 层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的防突措施 ， 钻孔布 置如图 1所示。该矿现采用发泡聚合材料封孔 ， 封 孔长度 3～ 5 m， 封孔深度 1 3 m。 图 1 1 4 1 4 1准备 回采工作面钻 孔布置示意 2 瓦斯抽放存在 问题及原 因分析 造成钻孔抽采浓度低的原 因有 ①经过长期高 效抽采， 钻孔内瓦斯补给源补给能力不足 ； ②初次封 孔效果不佳或经过一段时间抽采后煤体收缩变形 ， 使原本孤立的裂隙与外界连通 ， 产生漏气 ， 造成抽采 钻孑 L 封孔失效。 目前 ， 判 断钻孔封孔是否失效 常用 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 0 3 作者简介 靳玉平 1 9 6 3 一 ， 男 ， 河南焦作 人 ， 助理 工程师 ， 从 事“ 一 通三防” 管理工作 ， 现任赵 固二矿通风 区区长。 11 4 方法为抽采浓度法和抽采混合流量法 ， 抽采浓度低 而混合流量大则说明钻孔封孔失效 ， 存在漏气现象。 为了提高抽采效果增加抽采浓度 ， 对封孔失效 钻孔进行二次处理 ， 原处理措施为 ①在原 2 j 5 0 m m 封孔管内插入 2 0 m m铝塑管 ； ②连接压风管进行 排渣透孔 ， 排渣深度为 1 52 0 m； ③ 以 2 0 m m铝 塑管作为封孔管二次封孔 ， 封孔长度由原来的 1 2 m 增加到 1 5 m。为了验证处理效果 ， 选取 1 4 1 2 1 运输 巷内单孔抽采浓度为 03 ％、 漏 气 比较严重 的 l 0 个抽采孔进行试验 ， 测试结果见表 1 。 2 0 1 3年第 7期 靳玉平 ， 等 封孔堵漏新技术在提高瓦斯抽采效果中的应用 总第 2 1 1 期 表 1 原二次处理措施处理效果 ％ 表 2 “ 三步走” 二次 处理措 施处理效果 ％ 孔 号 暾 号 2 8 2 2 6 补 3 4 3 3 3 2 9 1 3 O 2 2 3 1 5 3 0 2 1 4 2 6 2 31 3 5 2 3 0 l 0 1 2 O 3 6 3 2 5 1 2 1 1 5 由表 1可知 ， 采用原二次处理措施后 ， 抽采钻孔 瓦斯抽采平均浓度由 2 ． 0 ％提高到 2 3 ． 9 ％ ， 浓度提 高 了 2 1 ． 9 ％ ； 按 照利 用 瓦 斯 时 ， 抽采 瓦斯 浓 度 不 得 低 于 3 0 ％ 的要求 ， 原二 次处 理 措 施 处理 封 孔 失 效钻 孔的成功率为 4 0 ％。 3 “ 三步走” 二次 处理措施 结合现场 实际 ， 在原 处理措施基 础上 ， 提 出破 孔 、 透孔 、 分段封孔 “ 三步走”的二次处理措 施。① 破孔。利用钻进设备把聚氯 乙烯封孔管破碎 ， 一般 破孔长度为原封孔管长度。②透孔。把 旧封孔管破 碎后 ， 利 用 8 9 m m 的风 钻 沿 原来 钻 孔 延 伸 方 向钻 进 2 0 IT I 。③分段 封孑 L 。对步 骤① 、 ② 破透 的 2 0 1T I 钻孔分段封孔 ， 其 中前后两端用袋装聚氨酯封孔 ， 发 泡膨 胀 后 对 中 间 段 带 压 注 浆 封 孑 L 图 2 。 “ 三 步 走 ” 处理措施的主要特点是分段封孔 ， 分段封孑 L 的 原理是 图 2中的带压液体聚氨酯在发泡膨胀后的聚 氨酯 、 封孔管及注浆泵 的持续压力补给综合作用下 渗流进煤体裂隙， 发泡膨胀 ， 有效阻隔孔内裂隙与外 界 连通 通道 ， 保 证封 孑 L 质 量 。 ． ． 沣浆簪霸豳碧越嘲 4 , 5 0 m m 封孔管 ＼袋 装 聚 氨 酯 封 孔 段 袋 装 聚 氨 酯 封 L 段 ／ 图 2分 段 封 孔 示 意 为 了验 证 “ 三 步 走 ” 措 施 的 处 理 效 果 ， 也 选 取 1 4 1 2 1 运输巷内单孑 L 抽采浓度为 0 3 ％ 、 漏气 比较 严 重 的另 外 1 0个抽 采孔 进行试 验 表 2 。 由表 2可知， 采用这种二次处理措施后 ， 抽采钻 孑 L 瓦斯抽采平均浓度 由 1 ． 8 ％提高 到 6 0 ． 2 ％ ， 浓度 提高了 5 8 ． 4 ％ ； 按照利用瓦斯时抽采瓦斯浓度不得 低于 3 0 ％的要求 ， “ 三步走” 处理措施处理封孑 L 失效 钻孑 L 的成功率为 9 0 ％。 孔 号 暖 孔 号 缴 8 4 l 7 5 3 3 1 6 5 8 5 2 9 0 7 5 2 9 0 8 6 2 4 5 7 6 2 5 5 4 7 2 6 0 7 4 1 3 5 4 3 3 6 0 7 8 2 2 7 经过该矿抽放队实际操作 ， 堵漏前所有钻孑 L 瓦 斯浓度均为 0 ， 堵漏后各孔抽采浓度有不 同程 度地 提高， 堵漏后各孑 L 负压 、 浓度见表 3 。 表 3 1 4 1 2 1胶带运输巷钻孔瓦斯 参数测定 通过对比钻孔瓦斯参数测定 下转第 1 1 8页 l 1 5 2 0 1 3年第7期 中州煤炭 总第 2 1 1 期 人员 ， 须 佩戴 防尘 口罩 ， 否则 ， 按 “ 三违 ” 处理 。 3 定期冲尘。防尘 队负责定期对 一1 8 0 m胶 带运输巷进行冲尘 ， 严防煤尘堆积 。 4降尘效 果分 析 根据 一1 8 0 m胶带运输巷尘 源的分布特点 ， 分 别在其溜煤眼回风侧 1 0 m处、 1 0 0 0 m处 、 转载机头 回风侧 1 0 m处 布置 3个 测尘 点 表 1 。 表 1 采取综合防尘措施前后粉尘浓度测定 从表 1 可知 ， 综合防尘措施实施后 ， 一1 8 0 m胶 带运输巷降尘率 7 8 ％以上 ， 降尘效果明显。 5 结 语 裴 沟煤矿 一1 8 0 m胶 带运 输 巷通 过 利 用转 载 点 全封闭 、 全断面喷雾 、 胶带全封闭、 全断面无压 自流 式水幕等综合防尘措施 ， 取得良好 的降尘效果 ， 改善 了 一1 8 0 m胶带运输巷空气质量和作业环境 。 参 考文 献 [ 1 ] 刘 纪坤． 胶 带机转 载点 煤 尘 自动监 测 与喷 雾 降尘 系 统设 计 [ J ] ． 煤炭工程 ， 2 0 1 1 2 1 0 - 1 2 ． [ 2] 罗根华． 转 载点 粉尘 扩散模 式 与综合 治理 方案研 究 [ D] ． 阜 新 辽宁工程 技术大学 ， 2 0 0 6 ． 责任编辑 刘光雨 上接 第 1 1 5页 表 中的数 据 发 现 ， 采 用 新 的二 次 封孔方式后 ， 钻孔负压和瓦斯浓度均 比以前有 了显 著提高 ， 原方法堵漏后的钻孔 瓦斯浓度基本都不满 足 3 0 ％的 要 求 ； 而改 用 新 方 法 后 ， 8 0 ％ ～9 0 ％ 钻 孑 L 的瓦斯 浓度 已达 到 甚 至 远 远 超 过 所 规 定 的 3 0 ％ 的 要 求 。这充 分 说 明 了 “ 三 步走 ” 二 次 封 孔 方 式 在 实 际应用 中的合理 性 。 4封孔效果考察 由测 试数 据 可 以 看 出 ， 原 处 理 措 施虽 然 能 够 提 高抽采浓度 ， 但是提高幅度较小 ， 处理成功率较低 。 主要原因是原二次处理措施并 没有破坏 旧封孔管 ， 二次封孔时 前 1 2 m封孔 药剂在 旧封孔 管和 2 0 m m铝塑管之间膨胀 ， 不能有效 阻隔孔 内裂隙与外 界 连通通 道 。“ 三 步 走 ” 处 理 措 施 能 大 幅 提 高 抽 采 浓度 ， 处理成功率较高 ， 其主要特点是二次封孔药剂 直接作用于煤体 ， 迫使松散煤体收缩裂隙减少 ， 液态 封孔药剂在压力作用下渗入煤体孔隙有效阻隔孔内 裂隙与外界连通通道 ， 保证封孔质量。根据 2种不 同处理措施处理失效钻孔结果 ， 绘制效果对 比曲线 图 3 。 由图 3可 以看 出 ， “ 三 步走 ” 处 理 措施 无 论 是 在 抽采浓度提高幅度方面， 还是在处理失效钻孔成功 率方面均优于原处理措 施。“ 三步走 ” 处理 措施抽 采平均浓度和处理封孔失效钻孔的成功率分别是原 措施的 2 ． 5 2倍和 2 ． 2 5倍 。 1 1 8 图 3不同处理措施处理效果对 比 5 结论 1 采用原二次处理 措施处理后 ， 抽 采钻孔抽 采 平 均浓度 由 2 ． 0 ％ 提 高 到 2 3 ． 9 ％ ， 处 理 成 功 率 为 4 0％ 。 2 采 用 “ 三 步走 ” 二 次 处 理 措 施 处 理 后 ， 抽 采 钻孔抽采平均浓度 1 ． 8 ％提高到 6 0 ． 2 ％ ， 处理成功 率 为 9 0 ％ 。 3 “ 三步走” 处理措施抽采平均浓度和处理封 孑 L 失效 钻孔 的成 功 率分别是 原措施 的 2 ． 5 2倍 和 2 ． 2 5倍 。 这一阶段 的瓦斯堵漏进展总体上 比较顺利 ， 一 开始遇到的堵漏后各种数据不达标的问题在采用新 的二次封孑 L 方式后 已经基本得到了解决。在随后的 堵漏工作 中， 应该继续发挥积极主动的创造性 ， 遇到 问题时要及 时分 析和解决 ， 逐步形成一个 完善 、 规 范 、 成体系的瓦斯抽放钻孔堵漏新技术。 责任编辑 刘光雨