松軟圍巖瓦斯抽采高位鉆孔鉆進(jìn)技術(shù)

松軟圍巖瓦斯抽采高位鉆孔鉆進(jìn)技術(shù)

摘要：通過對頂板泥巖破碎帶進(jìn)行注漿處理，使鉆孔施工深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有效提高了高位鉆孔抽采效果，對于松軟圍巖工作面瓦斯治理效果特別顯著。

關(guān)鍵詞：松軟圍巖破碎卡鉆注漿封孔

1工作面概況

淮北礦業(yè)許疃煤礦7128工作面位于82采區(qū)的右翼，走向長2100米，傾斜長165米，煤厚平均，其中里段有560米處于71、72煤層合并區(qū)，煤層厚度～米，平均米，煤層傾角8°～15°，平均°；外段有220米處于71、72煤層合并區(qū)，煤層厚度～米平均米，煤層頂板為細(xì)砂巖，厚～米，平均米，煤層傾角10°-28°，平均19°。煤層直接頂為粉砂巖、泥巖、砂泥互層，厚薄不均，局部泥巖厚度達(dá)到米。工作面標(biāo)高-～-，71煤層瓦斯含量/t，72煤層瓦斯含量/t，可采儲(chǔ)量萬噸，瓦斯儲(chǔ)量1120萬m3，計(jì)劃月產(chǎn)10萬噸。工作面絕對瓦斯涌出量為15-24m3/min，配風(fēng)量為1500m3/min。

2松軟圍巖高位鉆孔施工期間存在的問題

為解決瓦斯問題，在風(fēng)巷掘進(jìn)期間，每隔80～100米施工一個(gè)高位鉆場。為便于通風(fēng)管理，一般鉆場長度不超過6米，采用擴(kuò)散通風(fēng)，即鉆場從風(fēng)巷撥門，以20～60°的角度爬坡進(jìn)入煤層頂板～1米的位置。每個(gè)鉆場內(nèi)施工6～8個(gè)鉆孔，鉆孔開孔間距500mm，鉆孔深度為140m，鉆孔終孔位置位于煤層頂板20～28米、距離風(fēng)巷中線5～30米。由于煤層頂板是復(fù)合型頂板，且泥巖較厚，鉆孔有50米處在軟巖中很難穿過，施工期間主要存在以下幾個(gè)問題：

松軟圍巖巖性破碎，有多種巖石摻雜一起，其不同巖面抗壓能力不同，當(dāng)鉆頭穿過不同巖性，很難掌握鉆機(jī)的給進(jìn)壓力，極易導(dǎo)致鉆孔偏斜，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鉆孔偏到煤層頂板40～50米位置或鉆孔從煤層頂板進(jìn)入煤層體中，施工的鉆孔很難滿足瓦斯治理需求。

泥巖遇水易膨脹、返沫難，易造成卡鉆、埋鉆現(xiàn)象，如果處理不當(dāng)，強(qiáng)行鉆進(jìn)，極易掉鉆頭、鉆桿現(xiàn)象。

在松軟巖層中好不容易施工的鉆孔，在退鉆后很快就出現(xiàn)不同程度的塌孔、縮孔現(xiàn)象，很難實(shí)現(xiàn)全程下護(hù)壁管處理，護(hù)壁管經(jīng)常30米都下不到。抽放期間，由于孔內(nèi)不暢通，裂隙不發(fā)育，導(dǎo)致抽放管路內(nèi)負(fù)壓大，流量小，瓦斯?jié)舛鹊?，采空區(qū)隨頂板垮落的瓦斯不能得到抽放，隨采空區(qū)漏風(fēng)一起進(jìn)入工作面上隅角和回風(fēng)巷，極易造成上隅角瓦斯超限。

松軟巖層中開孔施工的高位鉆孔，其開口端巖性破碎、易導(dǎo)致鉆孔封孔不嚴(yán)，一旦與瓦斯泵連接，易產(chǎn)生裂隙和鉆孔串孔現(xiàn)象，如不采取妥善處理，嚴(yán)重影響抽采效果。

3改進(jìn)方案

為了改變松軟圍巖的巖性，采取注漿加固的措施進(jìn)行處理，利用小鉆頭對巖體破壞小，易鉆進(jìn)、方位偏差小的特點(diǎn)，在松軟巖石段采取φ75mm的小鉆頭開孔，直至穿過松軟巖石段，然后往孔內(nèi)插入注漿管、回漿管，回漿管要盡量插入鉆孔末端，然后用預(yù)濕的快干水泥卷進(jìn)行孔口封孔，封孔深度不低于。待快干水泥凝固后，利用自制的風(fēng)動(dòng)注漿泵進(jìn)行注漿，為提高注漿效果，加速孔內(nèi)泥漿的凝固速度，在水泥漿中，加入適量膨脹劑、速凝劑、石膏粉等特效材料，其質(zhì)量配比為：水泥：水：膨脹劑：速凝劑：石膏粉＝100：80：9：2：；若注漿過程中，周圍巖壁裂隙中有較多漿液流出，應(yīng)間斷地多次注漿，以提高注漿效果。

注漿24小時(shí)候，孔內(nèi)注入的漿液完全凝固，巖體得到很好加固，此時(shí)可采用φ94mm或φ113mm的大鉆頭開孔鉆進(jìn)，直至終孔。

4實(shí)施效果

鉆孔鉆進(jìn)期間鉆機(jī)的給進(jìn)壓力穩(wěn)定，返沫快，鉆進(jìn)速度得到極大提高，無卡鉆、埋鉆現(xiàn)象，能夠快速穿過松軟圍巖段，且鉆孔偏斜小，施工的鉆孔基本符合設(shè)計(jì)要求。

施工好的鉆孔，在退鉆后，不會(huì)發(fā)現(xiàn)塌孔和縮徑現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)全程下護(hù)壁管處理。

開孔段鉆場巖壁內(nèi)的裂隙得到很好加固，在抽放期間未發(fā)生漏氣和孔與孔之見的串氣現(xiàn)象。

回采期間，鉆孔內(nèi)的裂隙發(fā)育、瓦斯?jié)舛雀?、最大達(dá)到70%以上，混合濃度基本穩(wěn)定在30%以上；孔內(nèi)未出現(xiàn)斷裂、堵塞、賣死現(xiàn)象，單孔流量大得到很大提高，通過測試，單孔流量達(dá)到5m3/min；比原來的/min，提高了320%；回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葟?降低到%，上隅角瓦斯從%降低到%，瓦斯抽采效果得到極大提高。

抽放期間，瓦斯管路中殘?jiān)?、抽放?fù)壓穩(wěn)定，抽放效果好。

5結(jié)論

由于本方案，