新安煤矿钻屑回填封孔技术研究.pdf

2 0 1 5年第 3 期 中州煤炭 总第2 3 1 期 新安煤矿钻屑 回填封孔技术研究 陈 琳 ， 苏本 泉 ， 毛冬冬 河南大有能源股份有限公 司 新安煤矿 ， 河南 新安4 7 1 8 0 0 摘要 目前我国常以膨化材料封堵两端 、 充填 中间的方式对 瓦斯治理钻孑 L 进 行带压 封孔 ，该种 封孔 方法效果 好 ， 然而存在 封孔成本 高 、 封孔 时间长 等问题 。为降低单 孔封 孔成本 、 提高封孔效率 ，新安煤矿与高校合作对 底板巷穿层钻孑 L 进行钻屑 回填技术封孔试验 。试验表 明， 该种 封孑 L 技术 在满足封 孔质量及抽采 负压 的条件 下， 能够达到 降低 封孔 成本 及劳动强度 、 提 高封孔效 率的 目的。 关键词 钻屑 回填 ； 封孔成本 ； 封 孔效果 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 5 】 0 3 0 0 1 8 0 2 在矿 井 进行 瓦 斯 治理 时 ， 措 施孔 的布 置 奠 定 了 瓦斯治理工作 的基础 ， 而钻孔 的封孑 L 质量则决定了 瓦斯治理效果的好坏。学者通过对打钻过程中钻孔 周边裂隙的发展与延伸机理及应力关 系研究 ， 提 出了“ 带 压 注浆 ” 引、 延 长封 孑 L 长度 ] 、 采 用套 孔 、 采用 高 密封性 P D料 等封 孔 方法 来 提 高 封 孔 质量 。 以上 几 种新 型 封 孔 方法 ， 对 于 封 孔 步骤 的操 作 有着较高的要求 ， 且存在取材不易等问题。为更好 降低单孔封孔成本， 与高校合作在底板巷进行 了改 变封孔注浆介质 用钻孔施工过程 中产生 的钻屑替 代水泥砂浆 注浆封孔 的试 验 ， 并取得 了较 好的效 果 1 试验原理 此次试 验 在 1 4 2 3 0工作 面下部 底板 巷钻 场 内进 行 ， 钻孔设计角度统一为仰角 2 5 。～ 7 3 。 。试验钻孔 布置 在 钻 场 内 ， 为 1 、 2 钻 场 ， 两 个 钻 场 间 距 5 0 m。 每个 钻场 内设 计 1 2个 钻孔 ， 共计 2 4个 钻孔 ， 钻 孔设 计参 数相 同 。此次 试验 的试 验原 理 I 1 钻场采用 目前普遍使用 的囊袋式两堵一 注配合膨化水泥进行 注浆封孑 L ， 通过囊袋及爆 破阀 实现两堵一注的目的 图 1 。 2 2 钻 场采用 以往 所 用 的 注浆 返 浆 方 式 进 行 封 孔 ， 先 使 用聚 氨酯将 孔 口进 行封堵 ， 然 后通 过注 浆 管 往 里 注 入 所 配 置 的钻 屑 浆 液 煤 钻 屑 、 水 、 添 加 收稿 日期 2 0 1 5 0 l一 2 l 作者简介 陈琳 1 9 8 7 ～ ， 男 ， 河南洛 阳人 ， 助理工程 师， 2 0 1 0年毕 业于河南理工大学 ， 现从事瓦斯灾害预测与防治工作。 1 8 剂 ， 直 至注 满钻孔 浆 液从 抽 采 支 管返 浆 时 表 明 已 注满 ， 如 图 2所 示 。 图 1 普通 注浆封 孔示意 图 2钻 屑 回填 技 术 封 孔 示意 封孔完毕对 2个钻场所有封孔材料 的费用、 人 工及抽采浓度和时间进行 比对 ， 以便对 比钻屑 回填 技术 封孔 方法 的优 缺点 。 2 试验情况 1 1 、 2 钻 场打 钻 冲孑 L 情 况 。1 钻场 共试 验 钻 孔 1 2个 ， 钻孔 平均 见煤 深度 为 1 1～1 3 m， 煤段 长 度 为 3 6 m， 钻 孔统 一施 工 至穿煤 进 入顶 板 0 ． 5 m 为 止 ， 2 钻 场试 验钻 孔 同 1 钻 场 。钻 孔 施 工 完毕 后 随 即进行水力冲孑 L 疏松增透作业 ， 冲孑 L 要求每米煤段 出煤量不低于 1 t 、 且单孔 出煤量不低于 5 t 。冲孑 L 完 毕后 ， 进 行 连 管 抽 采 每个 孔 均 安 装 一 组 单 孔 测 2 0 1 5年第 3期 陈琳 ， 等 新安煤矿钻屑 回填封孔技术研究 总第 2 3 1期 量装 置 ， 每 天测 量一 次抽 采浓 度 、 流量 及 负压 。 2 1 、 2 钻场试验情况 。在封孔及连管抽采过 程中， 2个试验钻场均统一 由抽探队封孔人员进行 操作 。1 钻场注浆至爆破 阀爆裂后 ， 继 续注浆 至压 力 上升 至 1 ． 0 MP a为止 ； 2 钻 场 注浆 至浆 液 通 过 抽 采 支管 返 浆为 止 。 1 钻场 主要 采 用 膨 化 水 泥 及 水 制 成 浆 液 ， 2 钻 场 主要 采 用煤 钻 屑 、 水 、 添 加剂制 成 浆液 进行 注浆 工 作 。 3钻屑 回填 封堵效 果考察 1 封 孔 费用 比对 。 在 进 行 封 孔 时 ， 水 泥 砂 浆 两堵 一注 封孔 方法 和钻 屑 回填 封孑 L 方法 所用 材 料主 要区别在注浆管及注浆液‘体。抽采钻孔直径 0 ． 1 2 m、 抽采 管 直径 0 ． 0 8 m， 封 孔长 度 2 0 m， 封 孑 L 采用 水 泥密度 3 g ／ c m 。通过计算可知， 水泥砂浆封孔用料 为 0 ． 3 8 t ， 钻 屑 回填 封 孔 用 料 主 要 为 添 加 剂 及 煤 钻 屑 。煤钻 屑 回填 封 孑 L 技 术 封 孔 浆 液 材 料 节 省 费 用 按水 泥 3 0 0元／ t 计 算 约 合 1 1 4元／ 孔 ， 添 加 剂 约 耗费 1 0 0元／ 孔 ； 钻 屑 回填封 孑 L 技 术 比水 泥砂 浆 两堵 一 注 封孔 技术 节 省 了爆 破 阀 ， 约合 1 0 0元／ 个 。综 上 所述 ， 钻屑回填技术 比水泥砂浆两堵一 注封孔技术 约节 省 资金 1 1 4元／ 孔 。 2 封孔 时 间 比对 。膨胀 水 泥和 钻 屑 回填封 孔 时 间基本 一致 ， 主 要差 别 在 材 料 运 输 上 面 。膨 胀 水 泥封 孔需 提前 在 地 面计 划 并 备 料 至封 孑 L 地 点 ， 而 钻 屑回填则可就地取材， 节省了 日常工作 的运输部分 时 间。 3 封 孔效 果 比对 。 封 孔 完 毕 后 ， 随 即 每 天 对 单 孔 负压 、 浓度 及 流量 进 行 测 试 。 为避 免 因 为外 界 因素导致个别数据偏差过大影 响整体 比对效果 ， 决 定采用综合分析方法对封孔效果进行 比对 ， 将 1 钻 场的 1 2个钻孔 同一天i 贝 0 量的单孔负压 、 浓度求平均 值 进 行数 据拟 合 ， 对 2 钻 场 的 1 2个 钻孔 同一 天测 量 的单孔负压 、 浓度求平均值进行数据拟合 ， 并对拟合 曲线进行 比对 图 3 。 由 图 3可 看 出 ， 1 、 2 钻场 抽 采 负 压 在 1 1 ． 3 k P a 至 1 6 ． 8 k P a间浮动， 由 1 、 2 钻场负压拟合 曲线可 看 出两种 封 孔 方 法 在 封 孔 初 期 抽 采 负 压 相 差 不 大 不超过 0 ． 5 k P a ， 且都大于 1 3 k P a 能够满足抽采 要求 。随着抽采时间 的延长 考察期 为 2个月 ， 2 钻场负压与 1 钻场的负压逐渐扩大至 0 ． 5 k P a 2 钻场 2个月后负压约 1 3 k P a 。 一．．2 钻场浓度 1 钻场浓度 1 钻场负压一- 2 钻场负压 图 3封孔效果比对 曲线 在封 孔初 期 ， 2 钻 场 抽 采 浓 度 高 于 1 钻 场 可 能是 由于钻孔 瓦斯赋存 情况差异所导致 ； 随着抽 采时间的延长 2个月考察 ， 2 钻场浓度明显下降 ， 且下 降 幅度 大 于 l 钻 场 ， 表 明抽 采 时 间 的延 长及 封 孑 L 浆液中添加剂的老化对抽采钻孔的密封效果有一 定影 响 4 结 语 通 过对封 孔 材料耗 费 和效果 的 比对 以及 现场 试 验 中遇 到 的问题 ， 可得 出以下结 论 。 1 钻 屑 回填 封孔 技 术 比两 堵 一 注 水泥 砂 浆 封 孔节省材料 ， 且 封孔方便易操作 避免 了水 泥砂 浆 的运输问题 ， 回填 的钻屑可就地取材 。 2 钻 屑 回填封 孑 L 技 术 的封 孔 质 量 可满 足 抽 采 需求 抽 采负 压不 低 于 1 3 k P a ， 为 避 免 经历 长 时 间 的抽采后负压下降问题 ， 可通 过单孔适量增多添加 剂 的方法 予 以解决 。 3 钻 屑 回填封 孔 技术 可 尝 试 在 本煤 层 进 行 试 验 ， 以解 决现今 本煤 层 钻孔 封孔 费用 高 、 钻孔 易漏 气 等 问题 。 4 钻 屑 回填封 孔 技术 在 封 孔 抽 采初 期 应 当加 强抽采管路放水工作。 5 钻 屑 回填 封 孑 L 技 术 不 适 用 于 近 水 平 钻 孔 ， 钻孔 仰俯 角大 于 1 0 。 封孔 效果 较好 。 参考 文献 [ 1 ] 沈春明 ， 林柏 泉 ， 杨威 ， 等． 巷道围岩应力 变化规律及其对 封孔 质量的影响作用 [ J ] ． 煤炭工程 ， 2 0 1 1 6 6 7 - 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