瓦斯抽采钻孔钻屑充填封孔技术的研究与应用.pdf

Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． １ ９ ３ ９ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ １  ７ ３ ４ １ ． ２ ０ １ ９ ０ ５ １ ３ ４ 瓦斯抽采钻孔钻屑充填封孔技术的研究与应用 吕许培 平顶山天安煤业九矿有限责任公司防突科 河南平顶山 ４ ６ ７ ０ ０ ０ 摘 要 钻屑充填封孔技术， 利用现场打钻所得煤屑与水泥按一定比例混合成浆并加入适量添加剂后通过两堵一注囊袋式封 孔器进行注浆的一种封孔技术， 提高了瓦斯抽采浓度， 节省了封孔所需材料， 降低了封孔成本。 关键词 钻屑充填； 囊袋式封孔器； 封孔技术 在煤矿瓦斯抽采中， 钻屑作为一种新型封孔材料， 以煤封 煤， 克服了常用封孔材料的种种弊端， 一定配比的该材料有着 粘结性强、 强度大、 收缩性小、 渗透性小等特点， 能够解决实际 工程中由封孔材料收缩变形引起的漏气问题。分别通过实验 室实验和现场试验验证两部分进行比较不同封孔材料的凝固、 膨胀特性以及封孔效果， 验证钻屑封孔材料的优势所在。 １实验室论证 材料成分配比和实验结果与分析。实验利用水泥砂浆膨 胀收缩测量仪器测量不同配比的试验样品的有效变形量。 第一组实验 水灰比（ Ｗ／ Ｃ ） 分别为 １ 、 ０ ． ８ 、 ０ ． ６共计三份， 其中每份灰分中的细煤粉和 ４ ２ ． ５普通硅酸盐水泥掺量所占比 例分别为 ７ ０ ％、 ３ ０ ％。 水泥中加入７ ０ ％细煤粉， 在１  ３ ｄ 时， 均出现微膨胀现象， ３  ７ ｄ 时， 出现微收缩， ７  １ ４ ｄ时出现明显收缩， １ ４  ２ ８ ｄ时， 收缩量减 小。７  １ ４ ｄ 时， 当水灰比为１ 时均无明显变形， 而水灰比为０ ． ８ 、 ０ ． ６ 时均产生了明显的收缩变形， 并且变形量随水灰比的变小而变大， 与水泥相类似。细煤粉使水泥石结构更加密实， 孔隙率减小， 阻碍 了外界水分进入水泥石内部， 增加了硅酸盐水泥的自收缩， 但细煤 粉具有吸水后的微膨胀性， 整体上抵消部分收缩量， 总量上表现为 微量收缩。 第二组实验 水灰比（ Ｗ／ Ｃ ） 亦为 １ 、 ０ ． ８ 、 ０ ． ６的三份实验样 品， 而其中每份灰分中细煤粉和 ４ ２ ． ５普通硅酸盐水泥、 外添剂 掺量所占比例分别为 ７ ０ ％、 ２ ０ ％、 １ ０ ％。 不同水灰比的浆料在 １  ３ ｄ时明显的膨胀变形， 而在 ７  １ ４ ｄ 时出现膨胀量变小， 并且浆料混合物的膨胀值当水灰比为 ０ ． ６ 时最大， 当水灰比为 １时最小。这种现象与水泥的变形量规律 不同。外加剂中还有较多胶体颗粒， 这些胶体将水密封进煤粉 的孔隙中， 使煤粉长期保持水分， 同样胶体也使水泥长期保持 水分， 煤粉和水泥长期处于湿度较多的环境， 煤粉处于膨胀状 态， 整体上表现为明显的膨胀变形。 ２现场试验验证 ２ ． １钻屑充填封孔技术 现行的封孔方式为囊袋式注 Ａ Ｂ胶封孔技术， 其原理是在 离孔口位置 １ ｍ以里 ４ ｍ长的封孔囊袋内注入 Ａ Ｂ液， 利用 Ａ Ｂ 液的凝胶作用进行封孔， 其实际封孔段为 ４ ｍ 。 钻屑充填封孔技术使用的封孔装置为两堵一注封孔器， 其 原理是在离孔口位置 １ ｍ以里有一个 １ ｍ长的囊袋， 在离花管 位置 １ ｍ处有一个 １ ｍ长的囊袋， 两个囊袋所包裹的注浆管段 均有一个出浆口。在注浆管中部有一个爆破阀， 其作用是在两 个囊袋充满浆液固料后随着注浆管内浆液压力增大而爆破， 进 而使浆液充满整个抽放钻孔。 ２ ． ２钻屑充填封孔技术的应用 在己１ ６  １ ７ ２ ２ ０ ５ ０机巷进行顺层钻孔封孔， 利用钻屑充填封 孔技术在封孔的过程中需将两堵一注封孔器固定在瓦斯抽放 管上送入施工完好的钻孔中， 配制水与钻屑体积比为 ０ ． ８ １的 浆液并加入一定量的添加剂。然后， 利用气动注浆泵将所配制 的浆液注入封孔器， 在浆液注满封孔器两端囊袋之前， 注浆压 力逐渐增大， 当囊袋充满固体浆料， 压力冲破爆破阀（ 爆破阀爆 破压力为 ０ ． ６～ ０ ． ７ Ｍ Ｐ ａ ） ， 注浆压力会突然减小， 且在注满两个 囊袋之间钻孔空隙的过程中会逐渐增大， 并最终达到 １ Ｍ Ｐ ａ 为 封孔完毕； 利用囊袋式注 Ａ Ｂ胶封在封孔的过程中需将囊袋式 封孔器固定在瓦斯抽放管上送入施工完好的钻孔中， 配制水与 水泥体积比为 １ ０ ． ８的浆液。然后， 利用气动注浆泵将所配制 的浆液注入封孔器， 在浆液注满封孔器 ４ ｍ长的囊袋之前， 注浆 压力逐渐增大， 当囊袋注满， 压力达到一定值即为完成封孔。 利用钻屑充填封孔技术所封钻孔于 ４月 ２ １日连孔抽放， 数据记录始于 ５月 ９日； 利用囊袋式注 Ａ Ｂ胶封孔技术封钻孔 于 ４月 １ １日连孔抽放， 数据记录始于 ５月 １日； 持续观测记录 时间均为 ２个月， 封孔的数据记录如表 １ 、 表 ２所示。 表 １钻屑充填技术封孔抽放浓度随抽放时间变化记录表 孔号 当天浓度 １ ４ ＃１ ５ ＃１ ６ ＃１ ７ ＃１ ８ ＃ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ０ ９２ ５２ ０ ． ４２ ６ ． ６３ １ ． ６３ ２ ． ４ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． １ ９２ １ ． ６１ ４ ． ５２ ４ ． ２１ ９ ． ２２ ５ ． ２ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ２ ９２ ２ ． ４２ ０３ ２８ ． ４１ ５ ． ６ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． ０ ８１ ３ ． ６１ ５１ ３１ ８ ． ６２ ５ ． ２ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． １ ８８ ． ８８ ． ６１ ０ ． ２９ ． ２１ ０ ． ６ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． ２ ８１ １ ． ２１ ９ ． ８１ ６ ． ６１ ９ ． ２１ ３ ． ４ 表 ２囊袋式注 Ａ Ｂ胶封孔抽放浓度随抽放时间变化记录表 孔号 当天浓度 ４ ８ ＃４ ９ ＃５ ０ ＃５ １ ＃５ ２ ＃ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ０ １５ ． ２２ ０ ． ８２ ７ ． ４３ ０ ． ２９ ． ８ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． １ ０１ ４ ． ６６ ． ８２ ． ６０ ． ７６ ． ６ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ２ ０２ ． ３９ ． ６０ ． ６５ ． ２４ ． ８ ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ３ ０１ ． ３２ ． ６１ ０４ ． ２２ ． ４ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． ０ ９３ ． ６２ ０１ ５ ． ８１ ５ ． ２１ ６ ． ２ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． １ ９１ ３ ． ２１ ５ ． ４１ ６ ． ２１ ７ ． ８１ ８ ． ５ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． ２ ９１ １ ． ２１ ０ ． ５０ ． ５１ ． ２１ ． ５ ２ ． ３钻屑充填封孔技术的应用效果 通过钻屑充填封孔技术在己１ ６  １ ７ ２ ２ ０ ５ ０机巷进行顺层钻孔 封孔的现场应用观测， 以及所封钻孔连孔抽放 ２ ０天之后两个 月内的单孔平均浓度作为评判指标， 与现行使用的囊袋式 Ａ Ｂ 胶封孔工艺所封钻孔进行对比。（ 下转第 １ ７ ７页） ３５１ 科技风 ２ ０ １ ９年 ２月机械化工 ２ ． ３高效空压机和变频调速 一部分纺织企业采用活塞式空压机， 这些设备采用分散供 气和就近安装的模式， 由于年代久远， 故障率比较高， 生产效率 偏低， 同时在使用过程中会产生大量的含油以及含水量比较高 的气体， 无法满足产品生产过程中所需的纯净压缩空气的要 求。为此很多企业利用高效空压机进行工艺改造， 在产生相同 数量气体的情况下， 高效空压机的能源消耗量显著降低， 产生 的其他含油和含水量比较低， 能够在无人看守的情况下完成作 业， 满足纺织生产的需求， 研究表面， 高效空压机的节电效率超 过 ３ ０ ％。 ［ ４ ］变频调速装置包括变频调速电动机和变频调速器， 在工作过程中通过该变定子的绕组供电频率实现对速度的调 节， 这种控制方式不会产生转差的损耗， 能够依据负载情况的 变化调整输出的整体功率， 实现节能降耗的目标。互太（ 番禺） 纺织印染有限公司在实际应用后， 企业的节电效率能够达到 ２ ３ ％以上， 每年节约电费超过 ８ ６ ０万元。 ３纺织企业节能降耗的其他措施 ３ ． １合理使用原材料 企业需要结合客户订单的情况， 保证各个生产工序的制成 率， 合理配棉， 避免过剩的情况发生。严格控制生产过程出现 的回丝回花以及粗纱头率， 在细纱与粗纱进行更换时注意控制 剩余圈数， 保证细纱成型的效果， 节约原材料成本， 确保各项生 产工艺要求得到有效的执行。 ３ ． ２创新管理体制 企业应当提高办公自动化程度， 减少无效和重复的劳动， 精简内部机构。改善工作环境， 实行专业负责设备的模式， 提 高员工的责任意识。利用细纱机智能落纱小车等模式节约人 力资源， 简化各种操作程序， 明确技术指标， 降低操作难度， 不 断优化生产工艺， 改善产品质量。 ４结语 纺织企业在新时期需要积极进行生产工艺技术改造， 提高 节能降耗水平， 降低自身成本， 提高生产效率， 实现可持续发展 的整体目标。 参考文献 ［ １ ］ 李勃， 曹茹悦， 和征． 中国纺织企业绿色采购实现机制 研究 基于利益相关者压力视角［ Ｊ ］ ． 生态经济， ２ ０ １ ８ ， ３ ４ （ ０ ８ ） ７ ５  ８ ０ ＋ ９ ９ ． ［ ２ ］ 秦莉， 颜苏芊， 刘宁， 魏世祥． 空压系统节能技术在纺织 企业中的应用分析［ Ｊ ］ ． 棉纺织技术， ２ ０ １ ６ ， ４ ４ （ ０ ６ ） ５ ５  ５ ８ ． ［ ３ ］ 陈东菊， 邢静， 何嘉欣， 刘俊． 广东省纺织企业二氧化碳 排放报告与核查的调研研究［ Ｊ ］ ． 中国标准化， ２ ０ １ ７ （ １ ６ ） ８ １  ８ ４ ． ［ ４ ］ 秦莉． 纺织厂压缩空气系统优化与吸气预处理在节能 方面的研究［ Ｄ ］ ． 西安工程大学， ２ ０ １ ６ ．  （ 上接第 １ ５ ３页） 在 ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ０ ９～ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． ２ ８期间对利用钻屑充填封孔技 术封孔单孔浓度数据进行跟踪观测所得平均浓度在 １ ３ ． ９ ０ ％ ～ １ ７ ． ２ ３ ％之间， 可得所封 ５组钻孔平均浓度为 １ ５ ． ５ ８ ％； 且在 ２ ０ １ ８ ． ０ ５ ． ０ １～ ２ ０ １ ８ ． ０ ６ ． ２ ９期间对利用囊袋式注 Ａ Ｂ胶封孔技术 封孔单孔浓度数据进行跟踪观测所得平均浓度在 ８ ． ９ ４ ％ ～ １ １  ２ ２ ％之间， 可得所封 ５组钻孔平均浓度为 ９ ． ３ ５ ％， 两种封孔 工艺封孔效果对比示意图如下图所示。 两种封孔工艺封孔效果对比示意图 ３结论 添加外加剂的细煤粉与硅酸盐混合物处于膨胀状态， 而且 较长时间保持水分， 具有较长时间的膨胀变形， 符合封孔要求； 封孔单孔成本较囊袋式注 Ａ Ｂ胶封孔技术降低了 ４ ０ ％ ～ ５ ０ ％， 平均单孔浓度提高了 ６ ０ ％ ～ ７ ０ ％； 大幅度的减少了材料成本的 投入且现场易得， 无需运输， 减少了劳动强度， 更能为煤矿企业 的发展能够提供更大的利益空间。 参考文献 ［ １ ］ 国家安全生产监督管理总局． 煤矿瓦斯抽放规范 ［ Ｍ］ ． ２ ０ ０ ６ ． ［ ２ ］ 国家安全生产监督管理总局． 防治煤与瓦斯突出规定 ［ Ｍ］ ． 北京 煤炭工业出版社， ２ ０ ０ ９ ． 作者简介 吕许培（ １ ９ ８ ６  ） ， 男， 河南平顶山人， 助理工程 师， ２ ０ ０ ９年毕业于平顶山工业职业技术学院矿井通风与安全专 业， 长期从事瓦斯防治、 通风安全技术管理工作。 ７７１ 科技风 ２ ０ １ ９年 ２月机械化工