利用注浆封孔技术提高瓦斯抽采效率的研究.pdf

第 3 5卷第 5 期 2 0 1 5年 l 0月 山西煤炭 SHANXI C0AL Vo 1 ． 3 5 No ． 5 0e t ． 2 01 5 文 章 编 g - 1 6 7 2 5 0 5 0 2 0 1 5 0 5 - 0 0 0 8 0 3 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ． c n k i ． i s s n 1 6 7 2 5 0 5 0 s x m t ． 2 0 1 5 ． 0 5 ． 0 0 4 利用注浆封孔技术提高瓦斯抽采效率的研究 张树丰 晋城煤业集团 赵庄煤业通风管理部 ， 山西 长治0 4 6 0 0 0 摘要 针对赵庄煤矿的具体情况， 通过对煤体注浆的方法来降低煤体的透气性， 以达到提高抽采效率的目 的， 并对不同的注浆2 r Kq “ 对比研 究 ， 选 出了效果 最佳的注浆工艺。 关键词 瓦斯抽采 ； 赵庄煤矿 ； 透气性 ； 注浆工艺 中图分类号 T D7 1 2 文献标识码 A 1 概述 赵庄煤业位于长子县慈林镇 ， 井 田面积约 1 4 4 k m 2 , 设计生产能力为 8 0 0 万 ， 为高瓦斯矿井。赵 庄煤业井下煤质较软 ， 透气性差 ， 地质条件复杂 ， 瓦 斯赋存情况不均匀l 】 I 。 受到井下煤质条件 的制约 ， 长 钻孔的施工成孔率和抽采效果均得不到保证， 致使 煤层瓦斯本煤层预抽比较 困难 。 从根本上解决赵庄 的瓦斯问题 ，必须提高本煤层的瓦斯抽采效率 和 效果。 为了研究并掌握赵庄井下由于煤体内裂隙和 支护等因素对抽采钻孔瓦斯抽采的影响f 2 _ 3 1 ， 提高本 煤层的瓦斯抽采效率 和效果 ，从而更好的服务于 井下生产工作 ，我们通过喷浆和注浆将煤体 和外 界隔绝 ，并通过收集分析钻孔瓦斯抽采数据 的变 化规律 ， 分析各种参数的喷浆 、 注浆工艺对钻孔 瓦 斯抽采效果 的提升效果 ，从 中选择 出效果最佳 的 工艺 2 研 究 内容 为研究出能够达到预先抽放要求的钻孔及注 浆工艺[4 1 ， 选取 1 3 0 6工作面的掘进工作面和顺槽巷 道进行了现场试验。 其中掘进工作面有 2 个 5 号、 7 号探巷的工作面 ， 各选取了 2 3 个钻孔 ， 跟踪监 测了 1 个月的瓦斯抽采数据。 本煤层钻孔则选择在 1 3 0 6 3巷 7 1 O号横贯之 间，共选取 了 2 3个钻孔 ， 跟踪监测 了 2个月的瓦斯抽采数据。 2 ． 1 掘进 工作 面试 验 由于 5号 、 7号 探 巷迎 头 处发 育 有 F 2 5 8和 F 3 7 2断层， 见图 1 ， 煤体裂隙发育较多， 煤层瓦斯含 量较高， 在巷道迎头和两帮各 5 m进行了喷浆注 浆。而6 号探巷迎头则未进行喷浆注浆， 作为参照 分析喷浆注浆是否可提高钻孔瓦斯抽采效率 、 缩短 瓦斯抽采达标时间和提高的效果。 1 7 号 1 6 号 l 5 号 l 4号 1 3 0 6 3 巷 探 探 探 探 巷 巷 巷 巷 5 6 8 f 2 5 8 5 ．0 m 8 5 o ‘ I f I ’ ’ ～ 小进风巷f 3 7 2 H 2 ．6 mL7 0 。 幽 1 5号、 7号探巷巷遁布置示意图 对于 6 号探巷 ， 钻孔施工完成接抽后， 煤壁漏 气现象严重， 钻孔的瓦斯抽采浓度很低 ， 基本上在 1 0 ％以下 ， 瓦斯抽采混量大 ， 衰减速度快 ， 日瓦斯抽 采量基本保持在 1 0 m 以下， 说 明大量的空气通过 裂隙等漏气点进入钻孔和瓦斯抽采系统 内， 抽采效 果不理想。5号、 7号探巷迎头均有地质构造发育 ， 煤体内裂隙发育较多。 5 号、 7 号探巷迎头的钻孔施 工完成后， 连续监测了半个月的瓦斯抽采数据。从 瓦斯抽采数据看 ， 钻孔负压保持在 l 5 ～ 2 0 k P a 之间， 喷浆注浆后的钻孔较普通钻孔瓦斯抽采浓度要高， 在接抽初期瓦斯抽采浓度能达到 5 0 ％以上， 然后逐 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 0 8 作者简介 张树丰 1 9 7 9 - ， 男， 山西晋城人， 大学本科， 工程师， 从事煤矿通风管理工作。 第 5 期 张树丰 利用注浆封孔技术提高瓦斯抽采效率的研究 渐衰减 ； 日瓦斯抽采量则较普通钻孔高 ， 7号探巷单 孑 L 瓦斯抽采量能够达到 3 0 5 0 m 以上。 2 ． 2 本煤层试验 本煤层试验选取三种钻孔做对比分析 ， 第一种 是未注浆喷浆区域 的钻孑 L ， 第二种是先施工钻孑 L 再 喷浆注浆， 第三种则是先喷浆注浆再施工钻孔。根 据钻孔施工和喷浆注浆的情况 ， 第一种模式选取 6 个钻孔 ， 第二种模式选取 7个钻孔 ， 第三种模式选 取 1 0个钻孔。 根据数据显示 ， 所有钻孔 的负压保持在 l 5 2 0 k P a之间，第一种钻孔的瓦斯抽采浓度保持在 2 0 ％ 善一三----薹O1喜“ 日j 胡 2 - a第一类钻孔瓦斯抽采浓度 耄藿50一 --*--鬟07萋 日期 2 - c第二类钻孔瓦斯抽采浓度 耄孽 日期 2 - e第三类钻孔瓦斯抽采浓度 以下，日瓦斯抽采量基本保持在 1 0 m ， 以下，在 2 个月内共抽采瓦斯 2 3 7 2 m ， 钻孔的平均百米流量 0 ． 0 0 4 m 3 ／ mi n h m ； 第二种钻孔 的瓦斯抽采浓度基 本保持在 2 0 ％～ 3 0 ％左右 ，日瓦斯抽采量基本保持 在 2 0 m 以下 ，在 2个月内共抽采瓦斯 6 2 2 6 m。 ， 钻孔的平均百米 流量 0 ． 0 0 8 m3 ／ m i n h m ； 第三种 钻孔 的瓦斯抽采浓 度基本保持在 2 ％～ 4 0 ％左右 ， 最高浓度达到 8 0 ％， 日瓦斯抽采量基本保持在 2 0 5 0 m3 范 围内， 最 高达到 1 0 0 m3 以上 ， 在 2个月 内 共抽采瓦斯 1 4 7 6 0 m s ， 钻孔的平均百米流量 0 ． 0 1 2 m 3 ／ m i n h m 。三类钻孔的抽采情况 ， 见图 2 。 面 嘲 霜 接 皿 0 8 2 4 O 9 0 7 0 9 2 l 1 0 一 O 5 1 0 1 9 日期 2 - b 第一类钻孔 日瓦斯抽采量 妻薰 一兰嚣 1 1 咖 耀 搽 皿 0 8 2 4 0 9 0 7 0 9 21 1 O O 5 1 0 一l 9 日期 2 - d 第二类钻孔 日瓦期抽采量 0 8 2 4 0 9 一 O 7 0 9 2 l l O 一 0 5 l O 一1 9 日期 2 一 f第三类钻孔 日瓦期抽采量 图 2 1 3 0 6 3巷本煤层钻孑 L 瓦斯抽 采情况示意图 由图可见 ， 喷浆注浆后 的钻孔在长期瓦斯抽采 的过程 中瓦斯抽采浓度 比一般钻孔要高 1 0 ％～ 2 0 ％，而钻孔的日瓦斯抽采量则明显 比一般钻孔 高 ， 甚至能达到 1 ．5 ～ 5 倍左右， 同样在 2 个多月的 时间 内， 在钻孔施 工完成后再 喷浆 注浆 ， 对 提升钻 孔瓦斯抽采效果更好 ， 百米流量则平均提升了 3 倍 左 右 。 3瓦斯抽采情况分析 6 号探巷迎头发育有地质构造发育 ， 煤体松软 导致裂隙发育较多 ，由于未进行提前喷浆注浆， 钻 孔施工完成接抽后，煤壁漏气现象严重， 加上在迎 头施工钻孔间距比较近， 钻孔接抽后 ， 时常与煤体 的裂隙沟通 ， 导致煤壁多处存在漏气点 ， 并且会影 响多个钻孑 L 。钻孔 的瓦斯抽采浓度很低 ， 基本上在 号 号号 号号号 叭 ∞ ∞ 一 一一 十 一 号号号号号号号号号号 M “ }} } } 一 号 号 号号号号号号号号 H “ 加 }． } } } 1 l { 0 1 0 山西煤炭 第 3 5卷 1 0 ％以下 ， 瓦斯抽采混量大 ， 衰减速度快 ， 日瓦斯 抽采量基本保持在 1 0 m 以下， 说 明大量的空气通 过裂隙等漏气点进入钻孔和瓦斯抽采系统内， 抽采 效果不理想。 而 1 3 0 6区域探巷 5 号、 7 号工作面， 与 6号探 巷相 同， 迎头发育有地质构造发育 ， 煤体松软导致 裂 隙发育较多 ， 但是在煤壁喷浆注浆之后 ， 有效杜 绝 了煤壁裂隙的漏气 ，由于煤体瓦斯含量较高 ， 瓦 斯储量充足 ， 因此可长时间的持续高瓦斯抽采量和 高浓度，衰减时间明显较未喷浆注浆的钻孔要长， 有效降低瓦斯抽采时间 ， 缩短掘进周期。喷浆注浆 后的的巷道迎头施工的钻孔与未喷浆注浆迎头的 钻孔相比， 瓦斯抽采浓度要高， 在接抽初期瓦斯抽 采浓度能达到 5 0 ％以上 ， 然后逐渐衰减 ； E t 瓦斯抽 采量则更高 ，单孔瓦斯抽采量能够达到 3 0 ～ 5 0 m 以 上， 与未喷浆注浆迎头的钻孔相比， 能提高 2 4 倍。 1 3 0 6 3巷 喷浆注浆 区域 的本煤层钻孔 同样 比 未喷浆注浆区域的钻孔瓦斯抽采效果好 ， 在长期瓦 斯抽采的过程中瓦斯抽采浓度比一般钻孔高 1 0 ％～ 2 0 ％，而钻孔的 日瓦斯抽采量则明显 比一般钻孔 高 ， 甚至能达到 1 ． 5 ～ 5倍左右。在研究 中发现 ， 先施 工钻孔后进行喷浆注浆的工艺瓦斯抽采效果最好 ， 在 同样 2个多月的时间内， 百米流量则平均提升了 3 倍 左右， 平均百米流量达到 0 ． 0 1 2 m 3 ／ mi n h m 。 4结 论 1 注浆 区域的钻孔在经过注浆后封堵煤层中 瓦斯的逸散通道， 由于本矿为高瓦斯矿井 ， 瓦斯储 量充足， 所以长时间内有效提高了抽采量 。 2 先施工钻孔后进行注浆 的巷道瓦斯抽采量 要明显高于先钻孔后施工 的巷道 ， 是抽采效果最好 的工艺。 3 注浆后 的巷道明显提高了瓦斯 的 E t 抽采量 ， 而且瓦斯抽采量衰减缓 熳， 不仅使巷道内瓦斯抽采总 量得到了提升， 而目 ．有效的提高了巷道的掘进速度。 参考文献 [ 1 】 李劲松． 赵庄煤业 3 号煤层瓦斯赋存规律研究f J 】 ． 技术与市场， 2 0 1 4 1 2 5 6 5 7 ， 5 9 ． [ 2 ] 李尧斌，朱丹． 钻孔抽采瓦斯量影响因素分析与工程实践 中国安全生产科学技术， 2 0 1 4 1 1 1 2 4 1 2 8 【 3 ] 刘明星． 高瓦斯矿井抽放条件下采空区防灭火技术实践f J ] ． 煤矿安全 ， 2 0 1 3 1 1 1 3 4 1 3 6 ． 【 4 】 刘春， 宋小林 ，周福宝， 刘应科． 带压定 向注浆封孔技术在比德煤矿 的应用【 J J ． 中国煤炭 ， 2 0 1 1 4 1 0 5 1 0 8 [ 5 ] 徐小兵． 高瓦斯矿井瓦斯抽采参数及抽采量确定【 J J _ 山东煤炭科技， 2 0 1 4 6 8 0 8 2 ． [ 6 ] 王剑光． 煤矿瓦斯综合抽采技术及应用【 J ] ． 中国煤炭， 2 0 1 4 3 1 1 1 - 1 1 5 ． Gr o u t i n g S e a l i n g Te c h n o l o g y I n c r e a s i n g Ga s Dr a i n a g e Effi c i e n c y ZHANG S h u f e n g f v e n t i l a t i o n D e p a r t m e n t ， Z h a o z h u a n g Mi n e ， J i n c h e n g C o a l G r o u p ， C h a n g z h i 0 4 6 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e s i t ua t i o n o f Z ha o z h u a ng Mi ne ，g r o ut i ng wa s u s e d t o r e d u c e a i r p e r me a bi l i t y a nd i n c r e a s e g a s d r a i n a g e e ffi c i e n c y ． T he d i f f e r e n t g r o u t i n g me t ho d s we r e c o mpa r e d a n d t h e b e s t g r o u t i n g t e c h n i q ue wa s s e l e c t e d ． Ke y wor d s g a s d r a i n a g e ； Zha o z hu a n g Mi ne ； air p e r me ab i l i t y ； g r o ut i n g t e c hn o l o g y 编辑 樊敏