孟津煤礦瓦斯抽放鉆孔封孔技術(shù)研究

馬意闖

義煤集團(tuán)孟津煤礦探放水隊(duì)，河南洛陽(yáng) 471142

0 引言

近些年來(lái)，隨著礦井采深的不斷加大，煤層瓦斯含量明顯增強(qiáng)，導(dǎo)致低瓦斯礦井轉(zhuǎn)變?yōu)楦咄咚沟V井甚至高突礦井。礦井瓦斯治理工作成為煤炭企業(yè)的首要任務(wù)，一旦產(chǎn)生瓦斯爆炸事件就會(huì)給社會(huì)和企業(yè)帶來(lái)巨大損失。瓦斯抽放是治理瓦斯的根本性措施，本文對(duì)煤礦瓦斯抽放封孔技術(shù)進(jìn)行了研究，并介紹了鉆孔過(guò)程中使用的設(shè)備，以期在以后煤礦瓦斯抽放過(guò)程中，擇優(yōu)選取，為瓦斯抽放技術(shù)的完善奠定基礎(chǔ)。

1 煤礦瓦斯抽放封孔鉆孔技術(shù)研究

1.1 在煤礦抽放和鉆孔過(guò)程中常用的技術(shù)

義煤集團(tuán)孟津煤礦屬高瓦斯雙突礦井，普遍使用聚氨酯封孔技術(shù)：首先都進(jìn)行打孔措施（94鉆頭）鉆孔在施工之后進(jìn)行封孔，應(yīng)該先用113鉆頭把鉆孔開(kāi)口處擴(kuò)大為113直徑，長(zhǎng)度大約15m，利用1m編織袋套在一根2m長(zhǎng)的pvc實(shí)管上，一頭扎緊倒入聚氨脂膠再把另一頭扎緊，同時(shí)也要提前插入三根2寸pvc花管，再把加膠的2m長(zhǎng)的pvc實(shí)管連接上，后邊在加三根2m長(zhǎng)的pvc實(shí)管，快速安插在已經(jīng)擴(kuò)好的孔內(nèi)，空口用黃泥填實(shí)，之后完成封孔。因?yàn)榫郯滨サ淖饔脮r(shí)間最好控制在10min～15min，滿(mǎn)足聚氨酯封孔技術(shù)的時(shí)間規(guī)定，整個(gè)封孔的操作大約在15min即可完成。

1.2 實(shí)際封孔過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題

使用水泥砂漿填充技術(shù)的缺點(diǎn)在于水泥發(fā)生沉降容易漏氣、操作當(dāng)中人工成分比較大、很難保證施工質(zhì)量、封孔時(shí)間非常長(zhǎng)。普通聚氨酯封孔方法使用簡(jiǎn)單，成本便宜，但缺點(diǎn)聚氨脂膨脹段容易造成膠混合不均勻和膨脹不完全導(dǎo)致鉆孔漏氣，瓦斯抽出率低，造成封孔的整體質(zhì)量下滑。

1.3 對(duì)技術(shù)效果進(jìn)行分析

對(duì)于上述封孔技術(shù)，在最后環(huán)節(jié)有點(diǎn)區(qū)別，前者在封孔持續(xù)過(guò)程中需要進(jìn)行最后一項(xiàng)維持15min的擴(kuò)孔。在節(jié)約時(shí)間，降低成本，在不使用麻袋片進(jìn)行封堵時(shí)，可在施工過(guò)程中減少一個(gè)步驟，使用的導(dǎo)氣管數(shù)量降低，反應(yīng)時(shí)間加快，整個(gè)操作維持在半個(gè)小時(shí)上下。在有積水的礦井中使用特別有效，因?yàn)榉磻?yīng)的時(shí)間短，受積水影響較小，可以在很短時(shí)間完成堵水封孔的任務(wù)。

2 煤礦瓦斯抽放鉆孔設(shè)備

在煤礦的鉆孔技術(shù)中，普遍使用的是ZYW系列全液壓鉆機(jī)。ZYW-4000型鉆孔泵和ZYW-1200 全液壓鉆機(jī)的特點(diǎn)是：1）使用液壓卡盤(pán)和液壓夾持器，可以自動(dòng)進(jìn)行鉆桿的裝卸；2）回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)以通孔為主線(xiàn)，在動(dòng)力頭的前方和后端裝卸鉆桿，根據(jù)角度的不同進(jìn)行鉆孔角度的調(diào)整；3）采用集成設(shè)備的液壓系統(tǒng)可以使工作人員遠(yuǎn)程操作，更為安全；4）主泵和輔助泵都可獨(dú)立工作，相互之間沒(méi)有直接的影響；5）動(dòng)力輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行無(wú)極調(diào)節(jié)；6）油缸可以根據(jù)需求自動(dòng)調(diào)整高度和角度；在施工當(dāng)中提供了方便；7）具有很強(qiáng)的聯(lián)動(dòng)功能，在退鉆的時(shí)間上進(jìn)行縮短，工作效率得到改善。

3 在鉆孔和封孔的技術(shù)創(chuàng)新

使用封孔段封孔的措施，在孔內(nèi)留出注料管以及排氣管，從注料管中注入聚氨酯封孔劑，使其單孔的抽放濃度和數(shù)量均有大幅度提升。

3.1 具體操作分析

1）場(chǎng)地和準(zhǔn)備

（1）選擇合適的場(chǎng)地進(jìn)行試驗(yàn)；（2）可以選取鉆場(chǎng)為3×3m工字鋼支護(hù)，高為2m，長(zhǎng)為4.5m；（3）鉆孔的布置：可以在場(chǎng)地下布置六個(gè)試驗(yàn)鉆孔，鉆孔的傾角在-4°為宜，孔口之間的距離設(shè)置為半米，終孔間距為4m。在1、3、4、6號(hào)鉆孔中使用新封孔措施，在2、5號(hào)鉆孔中使用封孔封段封孔措施，看看兩者的不同。

試驗(yàn)鉆孔布置示意圖

2）鉆孔封孔方式

（1）1、2、3鉆孔封孔方式。采用傳統(tǒng) 聚氨酯封孔技術(shù)，首先將調(diào)制好的聚氨酯倒在毛巾上，然后將毛巾包裹在封孔管上送入抽放鉆孔內(nèi)，待聚氨酯膨脹完畢后，并人抽放管路內(nèi)進(jìn)行抽放；

（2）4、5、6鉆孔封孔方式：采用新型合成樹(shù)脂定位封孔技術(shù)，第1組為2袋，對(duì)稱(chēng)捆綁在距花管1m的位置。第2組為2袋 ，對(duì)稱(chēng)捆綁在距第 2組 2m的位置，依此類(lèi)推。每個(gè)鉆孔共使用6組。封孔完畢后，并入抽放管路中進(jìn)行抽放。

3.2 封孔準(zhǔn)備

使用的封孔設(shè)備是ZYW-1200型注漿泵，使用的材料有：封孔管36根，直徑為12mm的注漿管，長(zhǎng)約40m，聚氨酯封孔劑80kg，黃泥約20kg。

3.3 封孔措施

將封孔段封堵和給料管穿入的措施，封孔的深度在10m，在每個(gè)鉆孔完成之后，封孔采用PVC封孔管，在第2根3m的地方封孔管上用棉紗配聚氨酯封孔劑封1m長(zhǎng)封孔段，同時(shí)用膠帶纏繞1根直徑12mm的注漿管與封孔管同時(shí)穿入鉆孔內(nèi)，在剩余距離1m處，用棉紗配聚氨酯封孔劑封1m長(zhǎng)封孔段，同時(shí)用膠帶纏繞1根直徑12mm的注漿排氣管與封孔管同時(shí)穿入鉆孔內(nèi)。之后注入聚氨酯封孔劑，在注入封孔劑的時(shí)候保持注漿泵風(fēng)壓在2MPa～3MPa之間，在使用黃泥對(duì)孔口進(jìn)行封堵。

3.4 結(jié)果分析

經(jīng)過(guò)封孔處理之后，分析封孔結(jié)果，使用新封孔方法的1、3、4、6號(hào)孔濃度大約在99.9%，平均瓦斯純流量0.106m3/min。在2、5號(hào)孔中的濃度都交之前相比有所下降，平均瓦斯?jié)舛群屯咚辜兞髁糠謩e是23.25%和0.041m3/min，因?yàn)?、3、4、6號(hào)鉆孔封孔技術(shù)在材料使用上要比2、5鉆孔封孔消耗多。這樣可以看出使用新技術(shù)的封孔技術(shù)可以減少材料消耗，達(dá)到更好的效果，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響下，施工的成本也有所降低。

4 結(jié)論

綜上所述，煤礦的瓦斯抽放技術(shù)關(guān)系著施工的質(zhì)量和安全，選擇先進(jìn)的設(shè)備也是重要的，隨著抽放技術(shù)的不斷加深，會(huì)使我國(guó)煤礦開(kāi)采事業(yè)走向一個(gè)新的高度，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利益，本文對(duì)封孔鉆孔的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的研究介紹，希望對(duì)今后的抽放施工帶來(lái)正面的影響，為我國(guó)煤礦開(kāi)采事業(yè)貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

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[3]張永安.煤礦井下瓦斯抽放鉆孔新型封孔工藝研究[J].科學(xué)之友：下旬，2008(10)：22-23.