利用注漿封孔技術(shù)提高瓦斯抽采效率的研究

張樹豐

（晉城煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)通風(fēng)管理部，山西長(zhǎng)治 046000）

利用注漿封孔技術(shù)提高瓦斯抽采效率的研究

張樹豐

（晉城煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)通風(fēng)管理部，山西長(zhǎng)治 046000）

針對(duì)趙莊煤礦的具體情況，通過(guò)對(duì)煤體注漿的方法來(lái)降低煤體的透氣性，以達(dá)到提高抽采效率的目的，并對(duì)不同的注漿方式進(jìn)行了對(duì)比研究，選出了效果最佳的注漿工藝。

瓦斯抽采；趙莊煤礦；透氣性；注漿工藝

1 概述

趙莊煤業(yè)位于長(zhǎng)子縣慈林鎮(zhèn)，井田面積約144 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為800萬(wàn)t/a，為高瓦斯礦井。趙莊煤業(yè)井下煤質(zhì)較軟，透氣性差，地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯賦存情況不均勻[1]。受到井下煤質(zhì)條件的制約，長(zhǎng)鉆孔的施工成孔率和抽采效果均得不到保證，致使煤層瓦斯本煤層預(yù)抽比較困難。從根本上解決趙莊的瓦斯問(wèn)題，必須提高本煤層的瓦斯抽采效率和效果。

為了研究并掌握趙莊井下由于煤體內(nèi)裂隙和支護(hù)等因素對(duì)抽采鉆孔瓦斯抽采的影響[2-3]，提高本煤層的瓦斯抽采效率和效果，從而更好的服務(wù)于井下生產(chǎn)工作，我們通過(guò)噴漿和注漿將煤體和外界隔絕，并通過(guò)收集分析鉆孔瓦斯抽采數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，分析各種參數(shù)的噴漿、注漿工藝對(duì)鉆孔瓦斯抽采效果的提升效果，從中選擇出效果最佳的工藝。

2 研究?jī)?nèi)容

為研究出能夠達(dá)到預(yù)先抽放要求的鉆孔及注漿工藝[4]，選取1306工作面的掘進(jìn)工作面和順槽巷道進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中掘進(jìn)工作面有2個(gè)（5號(hào)、7號(hào)探巷的工作面），各選取了23個(gè)鉆孔，跟蹤監(jiān)測(cè)了1個(gè)月的瓦斯抽采數(shù)據(jù)。本煤層鉆孔則選擇在13063巷7-10號(hào)橫貫之間，共選取了23個(gè)鉆孔，跟蹤監(jiān)測(cè)了2個(gè)月的瓦斯抽采數(shù)據(jù)。

2.1 掘進(jìn)工作面試驗(yàn)

由于5號(hào)、7號(hào)探巷迎頭處發(fā)育有F258和F372斷層，見圖1，煤體裂隙發(fā)育較多,煤層瓦斯含量較高,在巷道迎頭和兩幫各5m進(jìn)行了噴漿注漿。而6號(hào)探巷迎頭則未進(jìn)行噴漿注漿，作為參照分析噴漿注漿是否可提高鉆孔瓦斯抽采效率、縮短瓦斯抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間和提高的效果。

對(duì)于6號(hào)探巷，鉆孔施工完成接抽后,煤壁漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重,鉆孔的瓦斯抽采濃度很低，基本上在10%以下，瓦斯抽采混量大，衰減速度快，日瓦斯抽采量基本保持在10m3以下,說(shuō)明大量的空氣通過(guò)裂隙等漏氣點(diǎn)進(jìn)入鉆孔和瓦斯抽采系統(tǒng)內(nèi)，抽采效果不理想。5號(hào)、7號(hào)探巷迎頭均有地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，煤體內(nèi)裂隙發(fā)育較多。5號(hào)、7號(hào)探巷迎頭的鉆孔施工完成后，連續(xù)監(jiān)測(cè)了半個(gè)月的瓦斯抽采數(shù)據(jù)。從瓦斯抽采數(shù)據(jù)看，鉆孔負(fù)壓保持在15～20 kPa之間,噴漿注漿后的鉆孔較普通鉆孔瓦斯抽采濃度要高，在接抽初期瓦斯抽采濃度能達(dá)到50%以上，然后逐漸衰減；日瓦斯抽采量則較普通鉆孔高，7號(hào)探巷單孔瓦斯抽采量能夠達(dá)到30～50m3以上。

2.2 本煤層試驗(yàn)

本煤層試驗(yàn)選取三種鉆孔做對(duì)比分析，第一種是未注漿噴漿區(qū)域的鉆孔，第二種是先施工鉆孔再噴漿注漿，第三種則是先噴漿注漿再施工鉆孔。根據(jù)鉆孔施工和噴漿注漿的情況，第一種模式選取6個(gè)鉆孔，第二種模式選取7個(gè)鉆孔，第三種模式選取10個(gè)鉆孔。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，所有鉆孔的負(fù)壓保持在15～20 kPa之間,第一種鉆孔的瓦斯抽采濃度保持在20%以下，日瓦斯抽采量基本保持在10m3以下，在2個(gè)月內(nèi)共抽采瓦斯2 372m3，鉆孔的平均百米流量0.004m3/（min·hm）；第二種鉆孔的瓦斯抽采濃度基本保持在20%～30%左右，日瓦斯抽采量基本保持在20m3以下，在2個(gè)月內(nèi)共抽采瓦斯6 226m3，鉆孔的平均百米流量0.008m3/（min·hm）；第三種鉆孔的瓦斯抽采濃度基本保持在2%～40%左右，最高濃度達(dá)到80%,日瓦斯抽采量基本保持在20～ 50m3范圍內(nèi)，最高達(dá)到100m3以上，在2個(gè)月內(nèi)共抽采瓦斯1 4760m3，鉆孔的平均百米流量0.012m3/（min·hm）。三類鉆孔的抽采情況，見圖2。

由圖可見，噴漿注漿后的鉆孔在長(zhǎng)期瓦斯抽采的過(guò)程中瓦斯抽采濃度比一般鉆孔要高10%～ 20%，而鉆孔的日瓦斯抽采量則明顯比一般鉆孔高，甚至能達(dá)到1.5～5倍左右，同樣在2個(gè)多月的時(shí)間內(nèi)，在鉆孔施工完成后再噴漿注漿，對(duì)提升鉆孔瓦斯抽采效果更好，百米流量則平均提升了3倍左右。

3 瓦斯抽采情況分析

6號(hào)探巷迎頭發(fā)育有地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，煤體松軟導(dǎo)致裂隙發(fā)育較多，由于未進(jìn)行提前噴漿注漿,鉆孔施工完成接抽后,煤壁漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重,加上在迎頭施工鉆孔間距比較近，鉆孔接抽后，時(shí)常與煤體的裂隙溝通，導(dǎo)致煤壁多處存在漏氣點(diǎn)，并且會(huì)影響多個(gè)鉆孔。鉆孔的瓦斯抽采濃度很低，基本上在10%以下，瓦斯抽采混量大[5-6]，衰減速度快，日瓦斯抽采量基本保持在10m3以下,說(shuō)明大量的空氣通過(guò)裂隙等漏氣點(diǎn)進(jìn)入鉆孔和瓦斯抽采系統(tǒng)內(nèi)，抽采效果不理想。

而1306區(qū)域探巷5號(hào)、7號(hào)工作面，與6號(hào)探巷相同，迎頭發(fā)育有地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，煤體松軟導(dǎo)致裂隙發(fā)育較多，但是在煤壁噴漿注漿之后，有效杜絕了煤壁裂隙的漏氣，由于煤體瓦斯含量較高，瓦斯儲(chǔ)量充足，因此可長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)高瓦斯抽采量和高濃度，衰減時(shí)間明顯較未噴漿注漿的鉆孔要長(zhǎng)，有效降低瓦斯抽采時(shí)間，縮短掘進(jìn)周期。噴漿注漿后的的巷道迎頭施工的鉆孔與未噴漿注漿迎頭的鉆孔相比，瓦斯抽采濃度要高，在接抽初期瓦斯抽采濃度能達(dá)到50%以上，然后逐漸衰減；日瓦斯抽采量則更高，單孔瓦斯抽采量能夠達(dá)到30～50m3以上，與未噴漿注漿迎頭的鉆孔相比，能提高2～4倍。

13063巷噴漿注漿區(qū)域的本煤層鉆孔同樣比未噴漿注漿區(qū)域的鉆孔瓦斯抽采效果好，在長(zhǎng)期瓦斯抽采的過(guò)程中瓦斯抽采濃度比一般鉆孔高10%～ 20%，而鉆孔的日瓦斯抽采量則明顯比一般鉆孔高，甚至能達(dá)到1.5～5倍左右。在研究中發(fā)現(xiàn)，先施工鉆孔后進(jìn)行噴漿注漿的工藝瓦斯抽采效果最好，在同樣2個(gè)多月的時(shí)間內(nèi)，百米流量則平均提升了3倍左右，平均百米流量達(dá)到0.012m3/（min·hm）。

4 結(jié)論

1)注漿區(qū)域的鉆孔在經(jīng)過(guò)注漿后封堵煤層中瓦斯的逸散通道，由于本礦為高瓦斯礦井，瓦斯儲(chǔ)量充足，所以長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有效提高了抽采量。

2)先施工鉆孔后進(jìn)行注漿的巷道瓦斯抽采量要明顯高于先鉆孔后施工的巷道，是抽采效果最好的工藝。

3)注漿后的巷道明顯提高了瓦斯的日抽采量，而且瓦斯抽采量衰減緩慢，不僅使巷道內(nèi)瓦斯抽采總量得到了提升，而且有效的提高了巷道的掘進(jìn)速度。

[1]李勁松.趙莊煤業(yè)3號(hào)煤層瓦斯賦存規(guī)律研究[J].技術(shù)與市場(chǎng),2014（12）:56-57,59.

[2]李堯斌,朱丹.鉆孔抽采瓦斯量影響因素分析與工程實(shí)踐[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014（11）:124-128.

[3]劉明星.高瓦斯礦井抽放條件下采空區(qū)防滅火技術(shù)實(shí)踐[J].煤礦安全，2013（11）:134-136.

[4]劉春,宋小林,周福寶,劉應(yīng)科.帶壓定向注漿封孔技術(shù)在比德煤礦的應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭，2011（4）:105-108.

[5]徐小兵.高瓦斯礦井瓦斯抽采參數(shù)及抽采量確定[J].山東煤炭科技，2014（6）:80-82.

[6]王劍光.煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)及應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭，2014（3）:111-115.

Grouting Sealing Technology Increasing Gas Drainage Efficiency

ZHANG Shufeng
(Ventilation Department,Zhaozhuang Mine,Jincheng Coal Group,Changzhi 046000,China)

Based on the situation of Zhaozhuang Mine,grouting was used to reduce air permeability and increase gas drainage efficiency.The different groutingmethods were compared and the best grouting technique was selected.

gas drainage;ZhaozhuangMine;air permeability;groutingtechnology

TD712

A

1672-5050（2015）05-0008-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.004

（編輯：樊敏）

2015-04-08

張樹豐（1979-），男，山西晉城人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦通風(fēng)管理工作。