钻屑回填式封孔技术-煤矿安全网
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    钻屑回填式封孔技术

    作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2018-07-04

    一、成果背景

    新义煤矿工作面主要采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施。主采的二1煤层,煤层松软、极易发生孔壁坍塌,钻孔施工困难,且钻孔变形严重、收缩率高、瓦斯抽采衰减较快的现象。

    针对新义煤矿煤层松软、极易发生孔壁坍塌,且钻孔变形严重、收缩率高、瓦斯抽采衰减较快的现状,防突部实验并应用了钻屑回填式封孔技术。

    在普通的封孔工艺中,不可避免出封孔液反应不完全、与钻孔壁结合补严密进而导致钻孔漏气,其有效抽采效果大大降低。

    二、技术方案

    瓦斯抽采钻孔的钻进过程中,在一定范围改变了煤体的原应力平衡状态,钻孔周围形成人为的扰动裂隙带场,产生大量次生裂隙,加之煤体原本的原生裂隙,使得钻孔周围的裂隙较为发育。而一般工艺的封孔,只是将钻孔端封堵,忽略钻孔本身周壁的裂隙封堵。

    (一)、回填式钻孔封孔工艺(两堵一注封孔工艺)原理:

    通过带压注浆方式将钻孔周壁裂隙内充填,从根本上改变钻孔周围应力状态,从而减小裂隙发育程度,增加钻孔密闭性,达到有效提高瓦斯抽采浓度的目的。

    钻屑回填式封孔管示意图:

    (二)、回填式封孔工艺专用封孔管的工作原理:

    连接隔膜注浆泵—加压(0. 5MPa )--囊袋膨胀注满—压力冲破爆破阀(0.3MPa )—对两个囊带之间进行注浆(同时对孔壁裂隙进行充填)。

    (三)、钻屑回填式封孔应用材料:

    1、设备:注浆泵、瓦斯抽放管、改进囊袋式注浆管。

    2、材料:钻屑(煤粉)、水泥、添加剂、水。

    3、经计算每个钻孔需要60L左右浆液,为保险起见,准备85L水和钻屑浆液(水灰比为0.8:1)

    (四)、封孔过程:

    1、将注浆管固定在瓦斯抽放管上,送入抽放钻孔;

    2、开动注浆泵,将水、水泥、钻屑、添加剂等按比例倒入注浆泵,搅拌均匀;

    3、向抽放钻孔内注浆,开始阶段,在浆液注满两端囊袋之前,注浆压强逐渐增大,当囊袋注满,压强冲破爆破阀,注浆压力会突然减小,在注满两个囊袋之间部位过程中逐渐增大。

    4、停止注浆,封闭注浆管。

    三、完成效果分析

    该技术与其他封孔技术有以下特点:

    名 称
    Pvc管封孔 (一次封堵)
    封孔液封孔 (两堵一注)
    钻屑回填式封孔 (两堵一注)
    备注
    封孔材料
    Pvc双抗管、封孔液
    Pvc双抗管、封孔液、水泥
    Pvc双抗管、钻屑、 添加剂
     
    封孔深度
    8米
    26米
    26米
     
    封孔工艺
    毛巾、封孔液
    囊袋、注浆管
    囊袋、注浆管
     
    封 孔(注浆)次 数
    一次
    两次
    一次
     
    浓度下降
    一个月以上
    两个月以上
    两个月以上
     
    抽放效果
    5%
    7.3—11.6%
    9.4—20.5%
     
    孔壁结合
    松散
    致密
    致密
     
    封孔成本
    530元/孔
    1000元/孔
    300元/孔
     
    简易程度
    简单
    中等
    简单
     

    瓦斯抽采钻孔的钻进过程中,改变了煤体的应力状态,在钻孔周围形成一定范围的扰动裂隙场,加之煤体的原生裂隙,钻孔周围的裂隙较为发育。两堵一注封孔工艺是通过带压注浆方式改变钻孔周围应力状态,从而减小裂隙发育程度,增加钻孔密闭性。

    (六)、瓦斯抽采效果(12050轨道本煤层8个孔,因钻屑回填式封孔在本煤层封孔实验时,选择的比对钻孔已连管抽放23天,因此以下所有抽放数据均为封孔连管抽放23天后至今瓦斯抽放数据(理工大学:5月15日至6月11日;新义矿:5月5日至6月1日)。

    从上表可以看出:钻屑回填式封孔在瓦斯抽采过程中,具有较好的封堵效果,浓度在连续测量51天后,仍在9.4—20.5%;相比采用水泥浆液封孔的钻孔,瓦斯抽采浓度得到有效提高。

    1、该工艺操作方法简单,可实现标准化要求。

    2、性价比较高,操作简单易学,现场使用简便。

    3、性价比较高,实用性强,可以达到有效封孔杜绝孔壁漏气的目的。

    4、经使用,该技术有效提高抽采瓦斯浓度,可实现两个月以上瓦斯抽采浓度达到9.4-20.5%。

    该方法经井下现场进行实验应用后,工艺简便、可操作性和实用性强、封孔材料低廉,降低封孔成本和工人劳动强度,可有效提高瓦斯抽采浓度等优点。


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