瓦斯抽采钻孔封孔技术改进研究与应用.pdf

第3 8 卷第1 期 2 0 1 5 年 1月 煤 炭 与 化 工 C o a l a n d C h e mi c al I n d u s t r y V0 l - 3 8 No ． 1 J a n ． 2 0 1 5 瓦 斯抽采 钻孔封孔技术改 进研究与应用 闰彦光 山西煤炭进出口集团有限公司 宏远煤矿，山西 晋中0 3 2 6 0 0 摘 要针对宏远煤矿系高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井属于低透气性煤层，瓦斯抽采困难、抽 采效率低、达不到燃料级浓度等问题，提高封孔质量方面采用新装备、新工艺、新方法，并 改进封孔技术，提高了抽采钻孔封孔质量、单孔抽采量和整体瓦斯抽采浓度 ，为保障矿井安 全高效生产奠定 了良好基础。 关键词瓦斯抽采；囊袋式封孔；瓦斯浓度；技术改进；抽采效果 中图分类号T D 7 1 2 文献标识码B 文章编号2 0 9 5 5 9 7 9 2 0 1 5 O 1 0 1 1 1 0 3 Re s e a r c h a n d Ap pl i c a t i o n o f Ga s Ex t r a c t i o n Dr i l l i ng Ho l e S e a l i ng Te c hno l o g y I mpr o v e m e n t YAN Ya h g ua n g H o n g y u a nMi n e ， S h a n x i C o a l I m p o r t a n d E x p o rt G r o u p C o r p o r a t i o n L t d ． ， J i n z h o n g 0 3 2 6 0 0 , C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n Ho n g y u an Mi n e Was h i s h g as an d c o a l an d g a s o u t b u r s t mi n e ， w i t h l o w p e r me a b i l i t y c o al s e a m，t h e d i ffic u l t g a s e x t r a c ti o n ， t h e l o w e x a c fi o n e ff i c i e n c y ， s h o r t o f f u e l e o n e e n a fi o n l e v e l ， r a i s i n g the q u a l i ty of h o l e s e ali n g t o a d o p t n e w e q u i p me n t ， n e w t e c h n o l o g y ， n e w me tho d s ， t o i mp r o v e h o l e s e a l i n g t e c h n o l o gy a n d the q u a l i ty o f the e x t r a c ti o n f r o m d r i l l i n g h o l e s e a l i n g ， s i n s l e h o l e p u mp i n g q u a n t i ty an d e o n c e n a fi o n of the g as e x t r a c ti o n 0 2 , a w h o l e we f e a d o p t e d ， w h i c hl aid g o o dfou n d a ti o nf o r e n s u rin g s a f eand e ffic i e n t p r o d u c ti o n o f themi n e ． Ke y wo r d s g a s e x t r a c t i o n ； c a p s u l e b a g s e a l i n g h o l e ； g a s c o n c e n t r a ti o n ； t e c h n i c al i mp r o v e me n t ； e x tract i o n e ff e c t 1 概 况 山西煤炭进出口集团宏远煤矿属于高瓦斯和煤 与瓦斯突出矿井 ，设计生产能力 1 2 0万 ，服务年 限 1 5 ． 8 a ，开采 1 5 号煤层 ，煤层平均厚度 4 ．2 8 m 。 该煤层为低透气性煤层 ，透气性系数小于 0 ． 1 m 2／ M P a d ， 原煤瓦斯含量为 1 0 ．4 3～1 2 ． 1 2 m 3／ t ，瓦斯 压力为 0 ． 4 7～0 ． 8 9 MP a ，孔隙率为 7 ． 8 ％ ～9 ． 1 ％。 预计矿井绝对瓦斯涌出量 为 4 9 ． 4 7 m 3 ／ m i n ，相对瓦 斯涌出量为 2 4 ． 9 2 m3 ／ t 。 2 抽采钻孔封孔项 目对比 2 ． 1 高分子发泡材料封孔法 国内此煤层钻孔普遍采用高分子发泡材料，其 中以聚氨酯为主要材料 ， 但是高分子发泡材料具有 2 个致命缺陷①抗压强度低。发泡材料发泡之后 不能形成足够的膨胀力使其挤入封孔段钻孔周围的 裂隙；②可压缩量大。高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出 矿井往往采深较大 ，相应 的地应力也较大 ，煤层强 度普遍较低，钻孔在地应力作用下将逐渐蠕变，使 得周围煤体产生松动裂隙进而形成漏气通道。 2 ． 2两堵一注封孔法 目前，国内普遍应用两堵一注封孔法，即两端 采用聚氨酯封孔，中间采用水泥或聚氨酯注浆，取 得 了较高分子发泡材料封孔法优越的效果 ，但是两 堵一注封孔法存在以下缺陷 1 实现合理封孔深度相对困难。合理封孔 深度是决定封孑 L 效果的关键因素之一，由于聚氨酯 膨胀速度快，操作缓慢或塌空情况下很难达到预定 的封孔深度，从而影响封孔效果。 收稿日期2 0 1 4 1 2 0 9 ；责任编辑郭嫒嫒 作者简介闰彦光 1 9 8 6 一 ，男，山西太原人，助理工程师。E - m a i l 1 1 3 2 6 4 3 9 5 6 q q ．C O I U 引用格式闰彦光． 瓦斯抽采钻孔封孔技术改进研究与应用[ J 】 ． 煤炭与化工，2 0 1 5 ，3 8 1 1 1 1 1 1 3 闫彦光瓦斯抽采钻孔封孔技术改进研究与应用 2 0 1 5年第 1 期 总整理。由于封孔的日 期是变动的，为便于对瓦斯 浓度数据的分析，分别将封孑 L 的时间分为 2 0 1 4年 6月 1 0日一 9月 3 0日、7月 2 1日一1 0月 1日、8 月 1 8日一1 0月 1日 3个时间段 ，绘制 出在这 3 个 时间段内钻孔瓦斯平均浓度随时间的变化关系 ，如 图 3所示。 E l 期 a 6 月 1 0日 9 月 3 0日内所封 1 号 ～ 3 1 号钻孔瓦斯平均浓度 随时间的变化关系 b 7 月 2 1日 一1 0月 1日内所封 3 2 号 ～ 7 5 号钻孔瓦斯平均浓度 摄 姆 c 舞 糠 采 日期 8 月 1 8日 一1 0 月 1日内所封 1 3 2 号 ～1 7 7 号钻孔瓦斯平均浓 度随时间的变化关系 左右浮动，预计还会继续保持一段时间。 2 由图 3 b知 ，在封孔之后 的 2个月时 间里，3 2 号 ～ 7 5号钻孔瓦斯平均浓度很稳定的维 持在 8 0 ％左右，在较长的时间内不会有太大变化。 3 由图 3 c 知 ，在封孔之后的 2个月时 间里 ，1 3 2号 ～1 7 7号钻孔瓦斯平均浓度很稳定 的 维持在 7 6 ％，在较长的时间里也不会有太大变化。 4 由图 3 d 知，在封孔之后的 1 个月时 间里 ，7 6号 ～1 3 1 号 ，1 7 8号 ～2 5 4号钻孔瓦斯平 均浓度很稳定的维持在 6 5 ％以上。 5在 比较 以上钻孔瓦斯平均 浓度 随时间变 化关系可知，1 号 ～ 2 5 4 号钻孔瓦斯平均浓度均在 5 0 ％以上 ，达到了项 目的单个钻孔平均浓度不低 于 2 5 ％这一指标 。 6 结 语 囊袋式注浆封孔装置结构新颖、构思巧妙 ， 应 用主动支护式封孔原理，使封孔效果显著提高， 并 通过工业性试验验证了囊袋式注浆封孔技术的优越 性，为囊袋式注浆封孔技术的推广，提高抽采瓦斯 浓度及保障矿井安全高效生产奠定了良 好基础。 参考文献 [ 1 】 王念红，郭献林． 高压囊袋式注浆封孔技术在义安矿的应用 [ J] ． 煤矿安 全 ，2 o 1 2 3 l O 6一l O 8 ． 【 2 】 许卫东 ， 何志刚，韩兆彦等． 瓦斯抽放钻孔新型合成树脂定 位封孔技术的应用【 J 】 ． 中州煤炭， 2 O l l 1 2 1 1 6 1 1 8 ． [ 3 ] 吴水平． 囊袋式注浆封孔法在煤矿瓦斯抽才封孔中的应用【 J ] _ 中国煤炭，2 O l O 3 6 9 8 一 l O 3 ． [ 4] 张健 ，荣向东． 瓦斯抽放钻孔工艺改进及效果检测研究【 J 】 ． 煤炭工程 ，2 o 1 2 1 O 3 33 5 ． 【 5 】 吴龙山． 井下负压抽放瓦斯封孔技术研究【 J 】 ． 山西煤炭，2 O l 1 1 1 5 35 6 ． 上接 第 1 1 0页 井提升机，解决提升机的无功和谐波问题，可应用 于电力系统、矿山、港口、新能源、有色冶金、石 油化工和轨道交通运输等领域，具有推广价值。 参考文献 【 1] [ 2] d8 月 1 8日 一1 O 月 1日内所封 7 6 号 一1 3 1 号，1 7 8 号 一 2 5 4 号 钻孔瓦斯平均浓度随时间的变化关系 【 3 】 图3 钻孔瓦斯平均浓度随时间的变化关系 1 由图 3 a知 ，在封孔之后的 3个月时 【 4 】 间里，1 号 3 1 号钻孔瓦斯平均浓度仍然在 7 0 ％ 韩振兴． S V G动态 补偿 装置在煤矿供 电系统 中的应用 【 J 】 ． 水 力采煤与管道运输，2 0 1 0 2 4 3 4 5 ． 曹品伟 ，胡红雨，李凯． 1 O k V静止型动态无功补偿装置 在煤矿供电系统中的应用[ J 】 ． 煤矿机 电，2 0 1 2 6 1 0 61 0 7 ． 陈峰 ， 郭家虎． 静止同步补偿器 S T A T C O M在煤矿供 电系统中的应用【 J 】 ． 煤矿机械，2 0 1 2 1 1 2 1 8 2 2 0 ． 王芳林． 动态无功补偿装置在煤矿供电系统中的应用【 J 】 ． 科 技与企业，2 0 1 2 2 2 1 5 1 ． 1 1 3