煤層瓦斯抽采封孔工藝研究與應(yīng)用

周匯超+龐博

（龍煤集團(tuán)佳木斯瓦斯地質(zhì)研究院有限公司）

摘 要：在煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程之中，不可避免的會(huì)遇到瓦斯所帶來(lái)的安全隱患，為了能從根本上解決這一問(wèn)題，開(kāi)采人員往往會(huì)使用瓦斯抽采技術(shù)來(lái)消除瓦斯所帶來(lái)的安全隱患，在這過(guò)程中需要技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到瓦斯抽采的重要性，并在掌握封孔關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，提升瓦斯抽采效果。本文就煤層之中瓦斯抽采相應(yīng)的封孔工藝進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：煤礦；安全；瓦斯；抽采

煤礦之中提供的煤炭能源是維持社會(huì)正常運(yùn)行的關(guān)鍵能源，并且在社會(huì)長(zhǎng)時(shí)間帶發(fā)展以來(lái)，社會(huì)對(duì)于煤炭產(chǎn)量一直有較高要求，這就需要煤炭企業(yè)在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高煤炭產(chǎn)量，但是在實(shí)際的煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，煤炭生產(chǎn)往往伴隨著較大的危險(xiǎn)性，尤其是煤礦之中的瓦斯，如果在處理不好的情況下就會(huì)給煤礦帶來(lái)施工人員中毒甚至是爆炸的安全隱患，這樣也就需要施工人員能夠全面的處理好瓦斯抽采各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)。

1 抽采階段經(jīng)常使用到的封口技術(shù)

在煤礦之中進(jìn)行抽采環(huán)節(jié)的時(shí)候，抽采孔的封閉施工是一個(gè)較為關(guān)鍵的施工點(diǎn)，并且抽采環(huán)節(jié)相應(yīng)的抽采效率在很大程度上就是由封孔質(zhì)量所決定的，所以封孔施工也就成為了人們較為關(guān)注的施工環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)有研究人員的不斷探索，最終在基于實(shí)際封孔實(shí)際的情況的基礎(chǔ)上探索出了多種有效的封孔方式。

1.1 固體材料類型的封孔技術(shù)

在使用固體材料進(jìn)行封孔的時(shí)候，最為常用的固體材料類型的為水泥砂漿材料，不僅具有快捷的施工效果，還能夠有效的保證施工質(zhì)量。在實(shí)際的施工過(guò)程中，為了達(dá)到良好的施工效果，需要施工人員在打孔的時(shí)候能夠?qū)⒖孜淮蛟诤兔簩颖３钟幸欢ň嚯x的巖石層中，接著將鉆孔直接打入到煤層之中，其深度應(yīng)該保持在零點(diǎn)五米左右，在完成了這一施工之后就要對(duì)鉆孔進(jìn)行全面清理工作并按照相應(yīng)的操作規(guī)范進(jìn)行封孔。水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后，將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔，可以封孔段較長(zhǎng)的鉆孔。其封孔材料在注入時(shí)為液態(tài)，等其凝固后為固態(tài)，能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙，從而能較好的封實(shí)鉆孔。其檢驗(yàn)封孔長(zhǎng)度的時(shí)候只需要用一根回漿管即可，操作既簡(jiǎn)單又節(jié)省時(shí)間。

1.2 高分子聚氨酯材料類型的封孔技術(shù)

在煤礦之中進(jìn)行封孔施工的過(guò)程中，也將當(dāng)前時(shí)代下的先進(jìn)技術(shù)不斷融入了封孔施工的過(guò)程中，而其中的高分子聚氨酯材料就是其中比較有代表性的材料，通過(guò)它的使用進(jìn)一步提升了瓦斯抽采過(guò)程中相應(yīng)的封孔質(zhì)量。在實(shí)際使用這種材料進(jìn)行封孔施工的時(shí)候，一般會(huì)使用到兩種材料進(jìn)行混合，更為重要的是為了能夠是使得這種材料能夠最大程度上符合工程需要，所以需要技術(shù)人員能夠在進(jìn)行的時(shí)候?qū)κ┕がF(xiàn)場(chǎng)之中的封孔實(shí)際長(zhǎng)度以及具體的封孔方式類型進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)而確定實(shí)際施工過(guò)程中所需要達(dá)到的發(fā)泡倍數(shù)、大致膨脹體積，之后在這些數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上確定出這種材料最為合適的調(diào)配比例，在完成了施工原材料的調(diào)配工作之后，將封孔材料倒到麻袋片上，并使用鐵釬迅速的將麻袋片送入到鉆孔的內(nèi)部，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，封孔材料就會(huì)由于其自身的發(fā)泡變化而將整個(gè)組鉆孔封住，在完成了這一系列操作之后，就可以將瓦斯抽采管和相應(yīng)的抽采系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密的連接，以方便抽采操作的進(jìn)行。這種封孔技術(shù)在實(shí)際施工中的應(yīng)用較為廣泛，無(wú)論是穿層類型的瓦斯抽采或者是順層類型的瓦斯抽采都能夠發(fā)揮出良好的效果，并且由于這種封孔材料在遇到水的時(shí)候會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹，并且還能夠具有優(yōu)質(zhì)的抗壓能力，也正因?yàn)檫@些特點(diǎn)使得這種材料在含水量比較大并且開(kāi)采過(guò)程擾動(dòng)頻繁的煤礦之中使用的次數(shù)比較多。從整體而言這種封孔材料具有的操作流程較為簡(jiǎn)便、發(fā)泡數(shù)量突出、質(zhì)量可靠的特點(diǎn)，但是在另一方面相對(duì)于市面上其他的封孔材料而言，這種材料在價(jià)格方面較為昂貴，也這就提升了煤礦在進(jìn)行封孔施工時(shí)候的成本。

1.3 注漿以及高分子聚酯類材料相結(jié)合的封孔方式

這種施工方式在進(jìn)行施工的過(guò)程中完全融合了注漿材料以及高分子聚酯類材料的特點(diǎn)，并成功的將這兩種施工方式結(jié)合到了一起，這項(xiàng)封孔技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是在施工的過(guò)程中首先要使用高分子聚酯類物質(zhì)將鉆孔的兩端完全進(jìn)行封堵，待其發(fā)泡完全將鉆孔堵死之后，使用注漿管道對(duì)鉆孔的中段進(jìn)行注漿施工。

2 封孔工藝優(yōu)化選擇

選擇合適的封孔工藝對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采，對(duì)降低煤層瓦斯含量、壓力，降低煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，防止開(kāi)采期間瓦斯超限爆炸，保證煤炭安全高效開(kāi)采意義重大。因此，需對(duì)影響瓦斯抽采封孔效果的因素進(jìn)行分析，主要從抽采時(shí)間、治理成本、鉆孔布置方式、煤層開(kāi)采方式及地質(zhì)情況等方面考慮進(jìn)行優(yōu)化選擇，結(jié)合煤礦瓦斯治理的具體情況選擇封孔工藝，對(duì)于降低瓦斯治理成本、提高瓦斯抽采效果、保證煤炭安全高效開(kāi)采具有一定的參考。

2.1 抽采時(shí)間

煤層瓦斯抽采治理時(shí)間長(zhǎng)短需具體而定，如區(qū)域性瓦斯治理時(shí)間較長(zhǎng)，而局部瓦斯抽采時(shí)間較短。對(duì)于抽采時(shí)間較長(zhǎng)可選擇封孔效果長(zhǎng)時(shí)間較好的工藝，抽采時(shí)間短的瓦斯抽采鉆孔其封孔工藝一般選擇短時(shí)間封堵嚴(yán)密較好的封孔工藝。

2.2 治理成本

瓦斯治理成本直接關(guān)系到煤炭企業(yè)的盈利情況，一旦瓦斯治理效果不佳而瓦斯治理成本高對(duì)于企業(yè)的威脅是顯而易見(jiàn)。瓦斯治理成本主要由封孔材料、人力成本及鉆孔數(shù)量、封孔長(zhǎng)短等直接體現(xiàn)，由抽采時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、抽采效果不佳等而增加的治理成本則為隱形體現(xiàn)。

2.3 鉆孔布置方式

鉆孔布置方式主要有穿層鉆孔和順層鉆孔組成，不同的封孔工藝對(duì)于其適用的鉆孔布置方式也不相同。如注漿封孔對(duì)于順層鉆孔在鉆孔的上部分易產(chǎn)生裂隙，而采用聚酷類封孔工藝則效果較好。

2.4 煤層開(kāi)采方式

煤層開(kāi)采方式的不同對(duì)于瓦斯抽采鉆孔封孔效果的影響也不同，如用炮采的開(kāi)采方式對(duì)注漿封孔的鉆孔由于爆炸沖擊波等擾動(dòng)下易產(chǎn)生過(guò)多裂隙，造成抽采漏氣。

2.5 地質(zhì)情況

瓦斯抽采鉆孔區(qū)域地質(zhì)不同，對(duì)于封孔工藝的選擇也不同。經(jīng)歷大強(qiáng)度的構(gòu)造區(qū)域煤巖破碎裂隙發(fā)育，如采用注漿封孔難封堵鉆孔周圍裂隙，易采用注漿以及高分子聚酯類材料相結(jié)合的封孔方式對(duì)鉆孔壁周圍的裂隙進(jìn)行充填封堵。

結(jié)束語(yǔ)

采用新型封孔工藝封孔，提高了采掘工作面的瓦斯預(yù)抽率，減少了煤體向采掘空間的瓦斯涌出量，同時(shí)也降低了采掘工作面的瓦斯超限、“三級(jí)報(bào)警”的次數(shù)及發(fā)生煤與瓦斯突出的可能性，大幅提高了采掘過(guò)程中的安全性；抽采孔的抽采效果提升后，增加瓦斯利用量，減少瓦斯對(duì)大氣的污染。對(duì)于掘進(jìn)工作面，減少了抽采時(shí)間，增加了有效掘進(jìn)時(shí)間，從而緩解了杉木樹(shù)煤礦綜采工作面采掘接替緊張的局面。

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