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鉆屑回填式封孔技術

作者:煤礦安全網 來源:煤礦安全網 發布時間:2018-07-04

一、成果背景

新義煤礦工作面主要采用順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯的區域防突措施。主采的二1煤層,煤層松軟、極易發生孔壁坍塌,鉆孔施工困難,且鉆孔變形嚴重、收縮率高、瓦斯抽采衰減較快的現象。

針對新義煤礦煤層松軟、極易發生孔壁坍塌,且鉆孔變形嚴重、收縮率高、瓦斯抽采衰減較快的現狀,防突部實驗并應用了鉆屑回填式封孔技術。

在普通的封孔工藝中,不可避免出封孔液反應不完全、與鉆孔壁結合補嚴密進而導致鉆孔漏氣,其有效抽采效果大大降低。

二、技術方案

瓦斯抽采鉆孔的鉆進過程中,在一定范圍改變了煤體的原應力平衡狀態,鉆孔周圍形成人為的擾動裂隙帶場,產生大量次生裂隙,加之煤體原本的原生裂隙,使得鉆孔周圍的裂隙較為發育。而一般工藝的封孔,只是將鉆孔端封堵,忽略鉆孔本身周壁的裂隙封堵。

(一)、回填式鉆孔封孔工藝(兩堵一注封孔工藝)原理:

通過帶壓注漿方式將鉆孔周壁裂隙內充填,從根本上改變鉆孔周圍應力狀態,從而減小裂隙發育程度,增加鉆孔密閉性,達到有效提高瓦斯抽采濃度的目的。

鉆屑回填式封孔管示意圖:

(二)、回填式封孔工藝專用封孔管的工作原理:

連接隔膜注漿泵—加壓(0. 5MPa )--囊袋膨脹注滿—壓力沖破爆破閥(0.3MPa )—對兩個囊帶之間進行注漿(同時對孔壁裂隙進行充填)。

(三)、鉆屑回填式封孔應用材料:

1、設備:注漿泵、瓦斯抽放管、改進囊袋式注漿管。

2、材料:鉆屑(煤粉)、水泥、添加劑、水。

3、經計算每個鉆孔需要60L左右漿液,為保險起見,準備85L水和鉆屑漿液(水灰比為0.8:1)

(四)、封孔過程:

1、將注漿管固定在瓦斯抽放管上,送入抽放鉆孔;

2、開動注漿泵,將水、水泥、鉆屑、添加劑等按比例倒入注漿泵,攪拌均勻;

3、向抽放鉆孔內注漿,開始階段,在漿液注滿兩端囊袋之前,注漿壓強逐漸增大,當囊袋注滿,壓強沖破爆破閥,注漿壓力會突然減小,在注滿兩個囊袋之間部位過程中逐漸增大。

4、停止注漿,封閉注漿管。

三、完成效果分析

該技術與其他封孔技術有以下特點:

名 稱Pvc管封孔 (一次封堵)封孔液封孔 (兩堵一注)鉆屑回填式封孔 (兩堵一注)備注
封孔材料Pvc雙抗管、封孔液Pvc雙抗管、封孔液、水泥Pvc雙抗管、鉆屑、 添加劑?
封孔深度8米26米26米?
封孔工藝毛巾、封孔液囊袋、注漿管囊袋、注漿管?
封 孔(注漿)次 數一次兩次一次?
濃度下降一個月以上兩個月以上兩個月以上?
抽放效果5%7.3—11.6%9.4—20.5%?
孔壁結合松散致密致密?
封孔成本530元/孔1000元/孔300元/孔?
簡易程度簡單中等簡單?

瓦斯抽采鉆孔的鉆進過程中,改變了煤體的應力狀態,在鉆孔周圍形成一定范圍的擾動裂隙場,加之煤體的原生裂隙,鉆孔周圍的裂隙較為發育。兩堵一注封孔工藝是通過帶壓注漿方式改變鉆孔周圍應力狀態,從而減小裂隙發育程度,增加鉆孔密閉性。

(六)、瓦斯抽采效果(12050軌道本煤層8個孔,因鉆屑回填式封孔在本煤層封孔實驗時,選擇的比對鉆孔已連管抽放23天,因此以下所有抽放數據均為封孔連管抽放23天后至今瓦斯抽放數據(理工大學:5月15日至6月11日;新義礦:5月5日至6月1日)。

從上表可以看出:鉆屑回填式封孔在瓦斯抽采過程中,具有較好的封堵效果,濃度在連續測量51天后,仍在9.4—20.5%;相比采用水泥漿液封孔的鉆孔,瓦斯抽采濃度得到有效提高。

1、該工藝操作方法簡單,可實現標準化要求。

2、性價比較高,操作簡單易學,現場使用簡便。

3、性價比較高,實用性強,可以達到有效封孔杜絕孔壁漏氣的目的。

4、經使用,該技術有效提高抽采瓦斯濃度,可實現兩個月以上瓦斯抽采濃度達到9.4-20.5%。

該方法經井下現場進行實驗應用后,工藝簡便、可操作性和實用性強、封孔材料低廉,降低封孔成本和工人勞動強度,可有效提高瓦斯抽采濃度等優點。


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