文档介绍：顺层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术研究
【摘要】顺层瓦斯抽采钻孔施工后,受巷道卸压带裂隙及钻孔卸压圈裂隙影响,造成抽采浓度较低,抽采效果较差。针对顺层瓦斯抽采钻孔封孔现状,采用“两堵一注”带压封孔技术,封堵钻孔周围煤岩松动裂隙,提高了煤层钻孔瓦斯抽采浓度。
【关键词】瓦斯抽采; 封孔工艺; 带压封孔
引言
瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患,因此对煤矿瓦斯进行综合治理尤为重要。目前应用较广,效果较好的技术是瓦斯预抽采措施,但是钻孔抽采浓度偏低,严重影响煤层瓦斯抽采效果。造成钻孔抽采浓度偏低的因素有很多,不仅取决于煤层瓦斯赋存状况,更重要的取决于瓦斯抽采工程质量,特别是当抽采钻孔封孔效果满足不了抽采要求时,会使钻孔封堵不严,钻孔漏气,造成钻孔浓度偏低。针对该技术难题,提出了“两堵一注”带压封孔技术,并在方庄二矿得到了应用。
1 矿井概况
焦作煤业集团有限责任公司方庄二矿为煤与瓦斯突出矿井,其主采二1煤层为突出煤层。目前区域瓦斯治理巷道为23091下风道,该巷道长度715m,煤层顶板标高-~-,,煤层倾角200左右,煤层稳定,结构简单。预抽煤层瓦斯措施为在巷道下帮施工煤层抽采钻孔,钻孔布置方式为双排三花眼,,,孔深80m,钻孔直径94mm,采用聚氨酯封孔,封孔深度15m,全长封孔。但是受煤层裂隙影响,导致抽采后钻孔漏气,钻孔之间相互串气,实测钻孔抽采浓度在7%左右。
低浓度钻孔原因:(1)钻孔卸压圈裂隙漏气(钻孔半径的5~10倍);(2)巷道卸压带裂隙漏气(巷道宽度的3~5倍);(3)煤层节理裂隙发育导流;(4)封孔充填不实漏气;(5)塌孔堵孔;(6)煤尘或水堵塞抽放管。
2 顺层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术
顺层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术原理
顺层瓦斯抽采带压封孔技术,是基于煤壁内存在的应力扰动沟通裂隙,利用带压注浆方式来达到改变瓦斯抽采钻孔周围煤体特性和密封微孔裂隙的目的。
该技术利用注浆设备,以一定压力将浆液材料压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间及周围孔壁煤体裂隙内部,浆液在注浆压力作用下,可以劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙,充填孔隙和煤体凹凸面,增大浆液扩散范围;并在大渗透压力梯度作用下深入煤体微裂隙内,并产生凝聚力,待浆液固化后,形成树枝状分布,并与煤体颗粒固结在一起,以便彻底密封空气泄入通道。
封孔参数确定
(1)抽采钻孔封孔采用“两堵一注”的带压封孔方式。(2)顺层钻孔的封孔深度应根据巷道的卸压带宽度进行确定,且封孔段必须保证在卸压带宽度以里。根据实测巷道下帮卸压带宽度为9-12m,因此确定封孔长度为15m。(3)顺层钻孔的封堵段长度不少于1m,注浆段长度不少于10m。
图1 顺层钻孔带压封孔工艺示意图
(1)抽采钻孔封孔选择聚氨酯化学材料与微膨胀水泥注浆材料联合封孔,满足阻燃、抗压、不收缩、不干裂的基本要求。(2)袋装聚氨酯封孔材料只能作为封堵段使用,膨胀系数不得低于10倍。(3)微膨胀水泥类注浆材料只能用于注浆段使用,要求凝结时间不超过2小时,凝结后不收缩、不干裂,强度不低于煤体强度,使用量不低于5kg/m。
(1)带压封孔注浆时使用气动注浆泵,注浆设备流量不低于20l/min,额定注浆压力不低于2mpa。(2