順層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)研究

1、I一論文發(fā)表專家一）中國學(xué)木期刊網(wǎng)wwwrqikanwang,net順層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)研究【摘要】順層瓦斯抽采鉆孔施工后，受巷道卸壓帶裂隙及鉆孔卸壓圈裂隙影響，造成抽采濃度較低，抽采效果較差。針對(duì)順層瓦斯抽采鉆孔封孔現(xiàn)狀，采用“兩堵一注”帶壓封孔技術(shù)，封堵鉆孔周圍煤巖松動(dòng)裂隙，提高了煤層鉆孔瓦斯抽采濃度。【關(guān)鍵詞】瓦斯抽采；封孔工藝；帶壓封孔引言瓦斯一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患，因此對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行綜合治理尤為重要。目前應(yīng)用較廣，效果較好的技術(shù)是瓦斯預(yù)抽采措施，但是鉆孔抽采濃度偏低，嚴(yán)重影響煤層瓦斯抽采效果。造成鉆孔抽采濃度偏低的因素有很多，不僅取決于煤層瓦斯賦存狀況，更重要的取決于瓦

2、斯抽采工程質(zhì)量，特別是當(dāng)抽采鉆孔封孔效果滿足不了抽采要求時(shí)，會(huì)使鉆孔封堵不嚴(yán)，鉆孔漏氣，造成鉆孔濃度偏低。針對(duì)該技術(shù)難題，提出了“兩堵一注”帶壓封孔技術(shù)，并在方莊二礦得到了應(yīng)用。1礦井概況焦作煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司方莊二礦為煤與瓦斯突出礦井，其主采二1煤層為突出煤層。目前區(qū)域瓦斯治理巷道為23091下風(fēng)道，該巷道長度715m煤層頂板標(biāo)高-482.5-506.3m,煤層厚度5.2m,煤層傾角200左右，煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。預(yù)抽煤層瓦斯措施為在巷道下幫施工煤層抽采鉆孔，鉆孔布置方式為雙排三花眼，間距I一論文發(fā)表專家一）中國學(xué)木期刊網(wǎng)wwwrqikanwang,net1.0m,排距0.6m,孔深80m

3、鉆孔直徑94mm采用聚氨酯封孔，封孔深度15m全長封孔。但是受煤層裂隙影響，導(dǎo)致抽采后鉆孔漏氣，鉆孔之間相互串氣，實(shí)測(cè)鉆孔抽采濃度在7%左右。低濃度鉆孔原因：（1）鉆孔卸壓圈裂隙漏氣（鉆孔半徑的510倍）；（2）巷道卸壓帶裂隙漏氣（巷道寬度的35倍）；（3）煤層節(jié)理裂隙發(fā)育導(dǎo)流；（4）封孔充填不實(shí)漏氣；（5）塌孔堵孔；（6）煤塵或水堵塞抽放管。2順層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)2.1順層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)原理順層瓦斯抽采帶壓封孔技術(shù)，是基于煤壁內(nèi)存在的應(yīng)力擾動(dòng)溝通裂隙，利用帶壓注漿方式來達(dá)到改變瓦斯抽采鉆孔周圍煤體特性和密封微孔裂隙的目的。該技術(shù)利用注漿設(shè)備，以一定壓力將漿液材料壓注到瓦斯抽

4、采鉆孔封孔段空間及周圍孔壁煤體裂隙內(nèi)部，漿液在注漿壓力作用下，可以劈裂、擴(kuò)展孔壁內(nèi)煤體裂隙，充填孔隙和煤體凹凸面，增大漿液擴(kuò)散范圍；并在大滲透壓力梯度作用下深入煤體微裂隙內(nèi)，并產(chǎn)生凝聚力，待漿液固化后，形成樹枝狀分布，并與煤體顆粒固結(jié)在一起，以便徹底密封空氣泄入通道。2.2封孔參數(shù)確定（1）抽采鉆孔封孔采用“兩堵一注”的帶壓封孔方式。（2）順層鉆孔的封孔深度應(yīng)根據(jù)巷道的卸壓帶寬度進(jìn)行確定，且封孔段必I一論文發(fā)表專家一）中國學(xué)木期刊網(wǎng)wwwrqikanwang,net須保證在卸壓帶寬度以里。根據(jù)實(shí)測(cè)巷道下幫卸壓帶寬度為9-12m,因此確定封孔長度為15m（3）順層鉆孔的封堵段長度不少于1m注漿段

5、長度不少于10m圖1順層鉆孔帶壓封孔工藝示意圖2.3封孔材料選擇（1）抽采鉆孔封孔選擇聚氨酯化學(xué)材料與微膨脹水泥注漿材料聯(lián)合封孔，滿足阻燃、抗壓、不收縮、不干裂的基本要求。（2）袋裝聚氨酯封孔材料只能作為封堵段使用，膨脹系數(shù)不得低于10倍。（3）微膨脹水泥類注漿材料只能用于注漿段使用，要求凝結(jié)時(shí)間不超過2小時(shí)，凝結(jié)后不收縮、不干裂，強(qiáng)度不低于煤體強(qiáng)度，使用量不低于5kg/m。2.4封孔設(shè)備選型（1）帶壓封孔注漿時(shí)使用氣動(dòng)注漿泵，注漿設(shè)備流量不低于201/min，額定注漿壓力不低于2mpa（2）注漿管路應(yīng)采用內(nèi)徑不小于12.7mm（4分管）、抗壓強(qiáng)度不低于2mpa的高壓軟管，長度不低于6m（3）

6、注漿管路上應(yīng)安裝單向控制閥和4mpa壓力表。2.5鉆孔封孔工序（1）鉆孔施工結(jié)束后將孔內(nèi)殘?jiān)幚砀蓛簦ＷC封孔段順暢。（2）使用聚氨酯封堵里、外段，同時(shí)預(yù)埋注漿管，注漿管為直徑16mm的高壓軟管。里、外段使用袋裝聚氨酯，使用量分別為8袋、4袋，兩袋為一組，用透明膠布對(duì)綁固定在封孔管上，后組的起始端距前I一論文發(fā)表專家一）中國學(xué)木期刊網(wǎng)wwwrqikanwang,net組的末端200300mm孔口用水泥砂漿或黃土固孔。（3）待封堵段聚氨酯材料凝固時(shí)間至少2小時(shí)后對(duì)注漿段注微膨脹封孔材料。（4）注漿壓力應(yīng)為0.5-1mpa，停注以后不得拆除注漿管上的單向閥和壓力表，并保證5min內(nèi)壓力變化不大于0

7、.5mpa,否則應(yīng)繼續(xù)注漿。（5）注漿及注漿后24小時(shí)內(nèi)不得完全關(guān)閉封孔管上的閥門，防止封孔材料在尚未凝固牢固時(shí)由于瓦斯壓力較大而遭到破壞。注漿材料凝固24小時(shí)后方可連抽。3順層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)數(shù)據(jù)分析順層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔后及時(shí)進(jìn)行連抽，并定時(shí)測(cè)量鉆孔的基本抽采數(shù)據(jù)。由于孔數(shù)較多，選取1組5個(gè)孔重點(diǎn)觀測(cè)。由抽采濃度變化曲線圖上可以看出，采用帶壓封孔技術(shù)后，鉆孔抽采濃度大幅提高，說明帶壓封孔可以有效的改變瓦斯抽采鉆孔周圍煤體特性，達(dá)到密封微孔裂隙的目的。4結(jié)論順層瓦斯抽采帶壓封孔技術(shù)基于煤壁內(nèi)存在的應(yīng)力擾動(dòng)溝通裂隙，利用帶壓注漿封孔實(shí)現(xiàn)封堵孔壁內(nèi)部煤體裂隙，加固、充填了煤體裂隙，從而達(dá)到提高瓦斯抽采效果的目的。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同鉆孔參數(shù)及圭寸孔參數(shù)條件下，實(shí)現(xiàn)帶壓圭寸孔的順層鉆孔瓦斯抽采效果比未實(shí)現(xiàn)帶壓封孔效果提高瓦斯抽放濃度30%60%,鉆孔的利用率和瓦斯抽放效果顯著提高，因此據(jù)有一定的推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)一論文發(fā)表專家一中國學(xué)木期刊網(wǎng)1李廣濤.煤層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)研究魅力中國，2011，3：45-462黃鑫業(yè)，蔣承林.本煤層瓦斯抽采鉆孔帶壓封孔技術(shù)研究j.煤炭科學(xué)技術(shù)，2