囊袋封孔器“兩堵一注”帶壓封孔技術(shù)在耳海煤礦瓦斯抽采中的應(yīng)用

楊建峰　厲洪衛(wèi)

【摘 要】瓦斯一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患，因此對(duì)瓦斯進(jìn)行綜合治理尤為重要。目前應(yīng)用較廣，效果較好的技術(shù)是瓦斯預(yù)抽采措施，但是鉆孔抽采濃度偏低，嚴(yán)重影響煤層瓦斯抽采效果。造成鉆孔抽采濃度偏低的因素有很多，（1）鉆孔卸壓圈裂隙漏氣（鉆孔半徑的5～10倍）;（2）巷道卸壓帶裂隙漏氣（巷道寬度的3～5倍）;（3）煤層節(jié)理裂隙發(fā)育導(dǎo)流;（4）封孔充填不實(shí)漏氣;（5）塌孔堵孔;（6）煤塵或水堵塞抽放管。

【關(guān)鍵詞】囊袋式注漿封孔器;瓦斯抽采

中圖分類號(hào)： TD712.63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）21-0156-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.071

【Abstract】Gas has always been a major hidden danger in coal mine safety production，so it is particularly important to carry out comprehensive gas control. At present， the technology of gas pre-extraction is widely used and the effect is better，but the low concentration of borehole extraction seriously affects the effect of gas extraction in coal seam. There are many factors contributing to the low concentration of drilling and pumping.（1）the leakage of fissures in the borehole relief zone（5-10times of the borehole radius）;（2）the leakage of fissures in the roadway relief zone（3-5times of the width of the roadway）;（3）the development and diversion of coal seam joint fissures;（4）improper sealing and filling of the holes;（5）the collapse and plugging of the holes;（6）coal dust or water.Block the drain pipe.

【Key words】Bag grouting sealing device;Gas extraction

0 引言

我礦原采用馬麗散封孔工藝，存在抽采瓦斯?jié)舛鹊?、抽放效果差?wèn)題，針對(duì)我礦瓦斯抽采鉆孔封孔現(xiàn)狀，為提高鉆孔瓦斯抽采濃度，盡可能封堵鉆孔周圍煤巖松動(dòng)裂隙，自2019年2月起由通防科制定具體帶壓注漿試驗(yàn)方案，由抽采隊(duì)負(fù)責(zé)落實(shí)，通防科管理人員及礦帶班人員全程監(jiān)督試驗(yàn)過(guò)程。

1 囊袋式兩堵一注帶壓注漿封孔器介紹

圖1

囊袋式注漿封孔器的工作原理是：首先通過(guò)注漿泵將水泥漿液經(jīng)注漿管對(duì)2個(gè)囊袋注漿，待2個(gè)囊袋注漿膨脹后封堵鉆孔并支撐孔壁，囊袋間形成密閉的注漿空間，然后待注漿壓力升到一定值，注漿段的出漿閥打開(kāi)，漿液帶壓注入注漿段并充填孔壁周圍裂隙。

當(dāng)注漿泵注漿時(shí)先脹大兩端過(guò)濾布囊濾出清水留下高濃度水泥漿在兩端內(nèi)脹大堵死孔壁，當(dāng)兩端的布囊緊貼孔壁而密封后，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.3-0.4Mpa時(shí)漿液擠壓開(kāi)中間段的彈簧式開(kāi)啟壓力單向閥向中間段注漿。由于彈簧式開(kāi)啟壓力單向閥和兩端布囊密封的壓力差作用而形成兩端布囊的密封脹壓永遠(yuǎn)大于中間段注漿壓力0.3Mpa以上，使得漿液不向兩端布囊泄漏，隨著注漿壓力的升高所注漿液只能向中間段的煤巖縫隙擠壓進(jìn)入，即使鉆孔內(nèi)有水也會(huì)被所注水泥漿液擠壓進(jìn)煤巖縫隙，不會(huì)造成漿液濃度過(guò)稀現(xiàn)象而出現(xiàn)中間段中空及縫隙充填不實(shí)現(xiàn)象，但注漿壓力不得超過(guò)布囊的最高承脹壓力2.5Mpa以上.但一般的封孔泵最高注漿壓力在1.6-2.0Mpa之間，不需要擔(dān)心脹破布囊的可能。

2 帶壓注漿試驗(yàn)方案

2.1 下井前準(zhǔn)備

在下井封孔前，在地面首先確認(rèn)下井封孔所需的囊袋、水泥、抽采管的數(shù)量是否準(zhǔn)備充足、是否已到達(dá)井下指定位置;確認(rèn)封孔所需的接頭、管子等工具是否準(zhǔn)備齊全;確認(rèn)封孔地點(diǎn)的水、風(fēng)、注漿泵是否到位。

2.2 封孔前準(zhǔn)備

①鉆孔施工

鉆孔施工到終孔后，不能立即退鉆，對(duì)于穿層孔和順層孔，應(yīng)繼續(xù)用水或風(fēng)將鉆孔內(nèi)的鉆屑沖洗干凈，防止鉆屑過(guò)多阻塞囊袋下入鉆孔。

②檢查封孔器

檢查囊袋封孔器是否有破損，對(duì)于封孔器包裝有破損的，應(yīng)采取少量注水法試驗(yàn)封孔器是否損壞，禁止使用破損的封孔器進(jìn)行封孔。

③檢查封孔機(jī)具

連接水源，全面檢查注漿泵、攪拌器和注漿管是否處于正常狀態(tài)。

④檢查注漿材料

a.準(zhǔn)備封孔用水泥材料和膨脹劑，并檢查是否有結(jié)塊現(xiàn)象，不得使用失效的水泥和膨脹劑。

b.插入囊袋封孔器，對(duì)于易塌孔地段，要求成孔之后及時(shí)插入抽放管及囊袋封孔器，否則可能出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象而造成封孔失敗。計(jì)算插入篩管長(zhǎng)度，根據(jù)囊袋封孔器的長(zhǎng)度計(jì)算插入篩管的長(zhǎng)度，按照要求，封孔要實(shí)現(xiàn)全程下套管，首先將所需篩管的長(zhǎng)度插入鉆孔，然后在篩管后接入套管繼續(xù)插入鉆孔，待剩余套管的長(zhǎng)度與囊袋封孔器的長(zhǎng)度一致時(shí)將套管套入囊袋，并用膠帶將囊袋和套管固定牢固后一起插入鉆孔，待囊袋封孔器和套管完全插入到鉆孔，插入囊袋工作結(jié)束。

c.聯(lián)接注漿泵，囊袋和抽采管一起插入鉆孔后，將囊袋的注漿管和注漿泵相連，準(zhǔn)備注漿。

⑤水泥漿配制

水泥漿配制與攪拌是注漿成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，不僅事關(guān)注漿工作的順利進(jìn)行，而且直接決定封孔效果。將一袋水泥和100斤水同時(shí)倒入封孔注漿通內(nèi)，攪拌均勻，待水泥沒(méi)有團(tuán)狀結(jié)塊，可認(rèn)為漿液攪拌完畢。注漿前添加6斤膨脹劑，在攪拌3-5分鐘，待與注漿水充分均勻后準(zhǔn)備注漿。

2.3 注漿封孔

①先緩慢打開(kāi)注漿閥門，待管路穩(wěn)定后，再增大注漿壓力，此時(shí)可以觀察到出漿口的壓力表壓力逐漸增大。

②待2個(gè)囊袋注滿后，此時(shí)可以觀察到出漿口的壓力表壓力突然降低，此時(shí)表明中間的逆向閥已打開(kāi)。

③開(kāi)始對(duì)中間段進(jìn)行注漿，隨著漿液的注入，待漿液從反漿管反漿后，表明鉆孔內(nèi)漿液已滿。

④對(duì)折反漿管后繼續(xù)注漿，觀察出漿口壓力表壓力，待壓力表壓力大于0.4Mpa停止注漿。

⑤對(duì)折注漿管，釋放注漿管內(nèi)壓力拔出注漿管再與反漿管連接，繼續(xù)從反漿管注漿，待表壓在0.5-0.8MPa波動(dòng)，此時(shí)暫停注漿觀察壓力表，若壓力表的讀數(shù)穩(wěn)定在0.5Mpa以上，則可停止注漿。

3 帶壓注漿試驗(yàn)效果

抽采鉆孔封孔工藝采用囊袋封孔工藝后，達(dá)到的效果如下。

（1）能即時(shí)退鉆即時(shí)封孔，又能使鉆孔周圍的煤巖裂隙得到填充，消除掘進(jìn)及鉆孔時(shí)形成的裂縫漏氣通道。

（2）鉆孔得到可靠的支護(hù)，保證鉆孔的穩(wěn)定，減少了瓦斯突出事故的發(fā)生，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

（3）采用囊袋封孔后，各鉆孔始抽濃度最高達(dá)到80%（平均抽采濃度50%），比采用馬麗散封孔提高30%，且抽采濃度及流量的衰減時(shí)間增加近20天，大大提高了瓦斯抽采的效果，保證了瓦斯發(fā)電站發(fā)電機(jī)組運(yùn)行所需的濃度與數(shù)量。

4 小結(jié)

囊袋封孔器“兩堵一注”帶壓封孔技術(shù)能夠有效封閉鉆孔漏風(fēng)通道，是提高煤層瓦斯抽采濃度的有效方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ 1026—2006煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)，2006-11-02國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布，2006-12-01實(shí)施.

[2]中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ 1027—2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范，2006-11-02國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布，2006-12-01實(shí)施.