大仰角钻孔简易快速安全封孔的实践.pdf

2 0 0 3 年6月 矿业安 全与环保 第3 0卷增刊 大仰角钻孔简易快速安全封孔的实践 吴祥 ， 徐敬东 ， 吴成宏 ， 杨维祥 ， 李雷 z 1 山东省岱庄 建煤矿， 山东 微山 2 7 7 6 0 6 ； 2 ． 山东省湖西矿井，山东 微山 2 7 7 6 0 6 摘要 针对常规封孔时砂浆固结时间长、 封孔耗材大、 扫孔试压容易跑水、 工序繁杂等缺点， 利 用套管预装砂浆、 推板挤入试压的方法， 对大仰角钻孔实施简易、 快速、 安全封孔。 关键词 简易； 快速； 安全封孔 中图分类号 T D7 4 5 ． 2 2 文献标识码 C 1 问题的提 出 山东省岱庄 生建煤矿位于微山县欢城镇境内 ， 井田面积7 ．4 k m“ ， 设计生产能力6 O 万 。立井开拓 ， 现开采- 2 1 0 m三采区和- 4 2 5 m水平 四采区的3 、 3 煤。采用长壁采煤法 ， 主要采煤工艺为高档普采， 箕 斗提升， 中央并列抽出式通风 ， 低瓦斯矿井。矿井地 质类型为Ⅲ类 ， 水文地质类型为简单一中等 ， 矿井正 常涌水量9 6 m2 ／ h ， 最大涌水量2 1 5 m3 ／ h 。 3 2 4 采区为矿井 的扩建区，北翼的上方为3 上煤 的3 1 4 0 2 、 3 1 4 0 4 工作面的采空积水区 ， 该区域3 E 、 3 下 的层间距为3 7 m。3 1 4 0 2 与3 1 4 0 4 工作面的采空区内 部积水量约为4 5 0 0 0 m’ ，其 中3 1 4 0 2 工作面采空区 积 水约为 1 l 0 0 0 m’ ，3 1 4 0 4 工作面采空区积水约为 3 4 0 0 0 m’ ， 并且有4 0 m3 ／ h 的动水补给 ， 动水 补给水 源为3 E 顶板砂岩水。 为解决3 上 积水对3 2 4 采区北冀各采面的水患威 胁 ，需在3 2 4 泄水巷l O 号、 l 3 号测点处施工两个大口 径 、 大仰角的放水钻孔 ， 钻孔参数见表l 。 表 1 琉放钻孔参数一览表 篓 篓 钻 孔 的 钻 透 点 号 ， 。深 ，m差 ，m度 ， 。 ⋯⋯⋯ I 。 5 9 真5 l 3 4 4 2 3 1 4 0 2 材料道9 号点 I t 8 4 m 处 2 。 5 2 真5 O 3 6 4 7 3 1 4 0 4 材料道l 3 号测点处 2 常规钻孔封孔方法及缺点 1 密闭注浆法 。 将套管直接放人钻孔中固定后 ， 用锚杆药封堵套管与孔口间隙 ，并预埋一节小 口径 水管。开动注浆泵， 在不大于0 ． 7 MP a 的压力下进行 注浆 ， 待小水管跑浆 l mi n 后停止注浆 。5 mi n 后 ， 扎 紧小水管 ，再次 注浆并稳定在0 ． 7 MP a 压力 以下5 rai n 。固结2 4 h 后 ， 扫孔进行耐压试验 。由于浆液太 稀 ， 有可能造成多次注浆和扫孔耐压。 收稿 日期 2 0 0 2 1 2 1 9 作者简介 吴 祥 1 9 6 5 一 ， 男， 汉族 ， 江苏赣榆人 ． 大 学本 科， 工程师， 从事矿井水文、 地质工作。 文章 编号 1 0 0 8 - 4 4 9 5 2 0 0 3 0 3 一 0 0 6 3 一 O 1 2 双侧眼注浆法。 用风钻在距孔 口0 ． 5 m处各打两 个钻眼与钻孑 L 沟通 ， 并安上止浆塞 。 一侧钻眼与孑 L 口 齐平 ， 作为注浆眼 ； 另一侧钻眼低 于孔 口0 ． 1 m， 作为 返浆眼。 将套管直接放人钻孑 L 中固定后 ， 用锚杆药封 堵套管与孔口间隙， 并预埋一节小 口径水管。 开动注 浆泵 ， 在不小 于1 ． 5 MP a 的压力下进行注浆 ， 待返浆 管跑浆较浓5 mi n 后停止注浆 。1 0 mi n 后 ， 用较稀的 水泥浆二次加注 ， 加注压力不小于2 ． 5 MP a 。固结2 4 h 后 ， 扫孔进行耐压试验。 以上两种方法的砂浆固结时间长 、 封孑 L 耗材大、 扫 孔试压容易跑水 、 工序繁杂。 3 简 易快 速封孔 新方法 3 ． 1 对套管的简易改造 根据 煤矿防治水工作条例 的有关规定 ， 在疏放 钻孔的最大水压值为0 ． 7 1 MP a 的条件下 ，套管的设 计 长度可取5 ． 6 m。 由于疏放钻 孔的 角度为 4 2 。 一 4 7 。 ， 故要求在套管上分两段 、 呈 1 2 0 。 扇形焊接0 ． 1 m的肋条3 根 ， 并在套管端头焊接一圈3 号钢筋 ， 以增 大套管的固结阻力和保证套管不发生偏斜现象。在 法兰盘以上0 ． 2 m处 ， 焊接一圈2 号钢筋 ， 以备在该处 升紧摩擦支柱来加固套管 ， 见图1 。 套丝段 l ⋯ I 爵 ’ 图 l套 管示 意 图 3 ． 2 封孔推板的制作 套管的孔径 为8 9 I T I I I I ， 加工 l 块厚0 ． 0 1 m、 孔径8 5 I T I I I I 的圆板 ， 把钻机专用钻杆一端的丝 口截掉 ， 将钻 杆的中心线与圆板的中心重合垂直焊接 ， 不得偏斜 ， 否则在钻进过程中推板会偏离钻进中心线，使推板对 套管的固定产生较大的破坏作用。 下转第 6 5页 6 3 维普资讯 2 0 0 3 年6月 矿 业安 全 与环 保 第3 0 卷增刊 表 1 瓦斯涌出分 布情 况表 “ U” 型通道 涌出量所 占比例 7 5 1 5 、 5 1 0 5工作面，瓦斯通道涌 出的瓦斯量占总涌 出量的 2 0 ％ 4 5 ％，这是由于顶板在锚杆的作用下 ， 顶板成为一个整体 ， 长时间不下落 ， 使瓦斯通道变得 更加通畅， 带出的瓦斯量也增大。 5 “ U“ 型瓦斯通道的应用 1 五阳煤矿 7 5 ．1 0工作面瓦斯通道 涌出的瓦斯 量达 3 m 3 ／ m i n ， 通过在上隅角安设抽出式风机， 将瓦 斯通道涌出的瓦斯直接排放至采区轨道巷 ，使回风 流瓦斯 由 0 ． 9 ％下降至 0 ． 7 ％，抽出的瓦斯量达 2 ． 5 m3 ／ mi n o 2 五阳煤矿 7 5 0 6工作面采用抽放泵 ， 抽放瓦斯 通道瓦斯 ， 改变瓦斯通道的瓦斯流向， 使工作面瓦斯 涌出量由原来的 2 O ． 1 m3 ／ mi n下降到 l 2 ． 8 mV mi n， 减 少 了 3 6 ％。 3 五阳煤矿 7 5 0 2工作面采用后尾巷 ， 将瓦斯通 道瓦斯引至采区总回， 改变了瓦斯流向， 使工作面瓦 斯减 少 了 3 3 ． 6 ％。 6几点认识 1 由于存在 瓦斯通道 ， 使综采工作面瓦斯 涌出 量增大，因回采条件不同涌出的瓦斯 占工作面瓦斯 总涌 出量 的 5 ％ 4 0 ％。 2 随采煤工作面运 回两巷的支护形式不同， 瓦 斯涌出量存在较大差异 ，锚 网支护的瓦斯涌出量比 工字钢支护大 3 0 ％左右 。 3 由于综采放顶煤工作 面机头 、 机尾附近一般 不放顶煤 ， 使瓦斯通道被堵塞 ， 涌出的瓦斯量比分层 综采面小 2 0 ％- 3 0 ％。 4 进回风巷采用锚 网支护 ， 使“ U” 型通道变得更 加畅通 ， 涌出的瓦斯量比工字钢支护大 1 0 ％。 5 利用瓦斯通道涌 出瓦斯比较集中的特点 ， 采用 安设抽出式风机或利用尾巷排放瓦斯， 进行抽放， 解决 综采工作面 上分层 瓦斯问题 ； 对于瓦斯通道不畅通的 综放工作面可以采用安设抽放泵进行抽放。 责任编辑 吴 自立 上接第 6 3页 3 - 3 简易快速推板挤浆法安全封孔 1 Y e 在套管孔 口处塞人一团棉纱 ， 把 预配好的 1 1 2 砂浆装入套管 ， 注意要将套管装满。 然后用风筒 布扎紧套管底端 ， 将套管送人钻孔内。 2 用摩擦支柱在孔 口处焊接的2 号钢筋顶上升 紧顶牢 ， 同时把套 管底端 的风筒 布切一个十字 口。 3 在不旋转钻杆 的情况下 ， 用推板将砂浆挤入 套管与孔壁间隙 ， 由于棉纱的阻挡作用 ， 套管中不返 流砂浆。 4 套管与钻孔 的间隙中跑 出砂浆后 ， 继续送人 钻杆 ， 到达钻杆总长4 ． 7 m处退钻 ， 并用水泥将孔 口 处砸实抹平 。 5 固结2 4h 后 ， 扫孔并进行2 次耐压试验 ， 水压达 到5 ． 0 MP Q 均不漏水 。 4 推 广应用情况 在3 2 4 泄水巷成功地进行了l 号放水孔 、 2 号放水孔 的封孔后 ， 又推广应用到并下各钻探施工点 ， 封孔后 的钻孔在5 ． 0 M P o 的水压下无漏水跑水 ， 均实现 了封 孔的一次成功。 5 结语 I 封孔安全牢固。在3 2 4 泄水巷钻透3 老塘撤钻 时出现卡钻 事故 ，放水 钻孔 的瞬 间流量 可达 3 8 5 m 3 ／ h 、 水头压力为0 ． 7 1 MP Q 的水力 冲击下 ， 套管没有 松动和漏水 ， 保证了应急处理卡钻事故的顺利进行。 保证 了对3 上 4 5 0 0 0 m 3 老塘水 的安全疏放 ，解除 了 3 2 4 采区北冀各面的水患威胁 ，使近3 0 万t 煤炭资源 得 以顺利安全回采 ，并且推广应用到我矿其它l 9 个 地点均应用成功 ， 经济效益很好 。 2 与常规的封孔方法相比较 ， 这种套管预装砂浆 、 推板挤入的封孔新工艺 ， 封孔时间短 ， 耗材少 ， 焊接 推板和封孔操作均简单易行。 责任编辑 吕晋英 6 5 维普资讯