防突鉆孔護(hù)壁硬管恒壓抽放封孔抽采技術(shù)的研究與應(yīng)用

張瑩通　介鐵栓

摘? 要： 目前，突出礦井中普遍存在瓦斯抽采鉆孔預(yù)抽濃度低、衰減快，抽采效果不明顯的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了礦井安全生產(chǎn)。而瓦斯預(yù)抽濃度低的 主要原因是由于封孔工藝落后等原因造成的，煤與瓦斯突出礦井防突鉆孔封孔注漿技術(shù)有待進(jìn)一步提高。本著優(yōu)化封孔注漿效果，提高防突鉆孔瓦斯抽 采濃度的目的，需要進(jìn)一步研究，總結(jié)較為完善的封孔注漿技術(shù)體系。

關(guān)鍵詞： 封孔工藝;護(hù)壁;恒壓抽放

煤與瓦斯突出是影響煤礦安全生產(chǎn)的重大因素之一，對(duì)于煤與瓦斯 突出礦井，在工作面掘進(jìn)和回采之前都必須對(duì)工作面進(jìn)行區(qū)域瓦斯治理。 當(dāng)前，煤與瓦斯突出礦井采取的區(qū)域防突措施主要以底板預(yù)抽巷施工穿層 預(yù)抽鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯為主要內(nèi)容。而穿層鉆孔封孔注漿工藝對(duì)鉆孔瓦斯 抽放濃度及效果又起著至關(guān)重要的作用。目前，突出礦井中普遍存在瓦斯 抽采鉆孔預(yù)抽濃度低、衰減快，抽采效果不明顯的問(wèn)題，嚴(yán)重制約了礦井 安全生產(chǎn)。而瓦斯預(yù)抽濃度低的主要原因是由于封孔工藝落后等原因造成 的，煤與瓦斯突出礦井防突鉆孔封孔注漿技術(shù)有待進(jìn)一步提高。

1 傳統(tǒng)封孔工藝的演變、現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

義安礦業(yè)穿層鉆孔封孔注漿工藝從起初的“一堵一注”封孔注漿，在 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中不斷摸索、改進(jìn)、優(yōu)化，演變到后來(lái)的“兩堵一注”封孔 注漿、“兩堵兩注”封孔注漿，一直到現(xiàn)在使用的“兩堵兩注”硬管直連 封孔注漿工藝，基本趨于穩(wěn)定成熟?！皟啥聝勺ⅰ庇补苤边B封孔注漿工藝 為全孔深封孔，巖段全部下入φ40mmPE實(shí)管， 煤段全部下入φ50mm花管 （2m/根） ，實(shí)管與花管采用插接方式連接。具體如下： ①鉆孔封孔前， 封孔段內(nèi)的煤、巖粉、積水必須用壓風(fēng)進(jìn)行清理，確保鉆孔通暢，穿層鉆 孔封孔之前必須對(duì)鉆孔內(nèi)的煤泥進(jìn)行清理。②封孔人員封孔前應(yīng)檢查封孔 囊袋及注漿管是否有明顯破口，如果有破口，則必須更換。③封孔人員封 孔前將孔口金屬網(wǎng)等雜物剪掉，最里端花管末端安裝堵頭，每根抽放管 接口處必須抹pvc膠粘接，一側(cè)敲打緊固，煤孔段全程下花管，實(shí)管進(jìn)入 煤孔段斜長(zhǎng)為1-2米。見(jiàn)煤孔深（巖段） ≥18m時(shí)， 封孔注漿段位于第11- 18m，封孔段長(zhǎng)度為8m;10m < 見(jiàn)煤孔深（巖段） < 18m時(shí)， 封孔器里側(cè) 囊袋位于煤巖結(jié)合處，封孔深度為見(jiàn)煤孔深（巖段長(zhǎng)度），封孔段長(zhǎng)度 為8m。④當(dāng)見(jiàn)煤孔深（巖段） ≤ 10m時(shí)， 封孔器里側(cè)囊袋位于煤巖結(jié)合 處，將封孔器2個(gè)囊袋中間的注漿管剪斷并用快接恢復(fù)連接，并保證外囊 袋位于孔口向里2m以上。⑤穿層鉆孔封孔時(shí)，必須加裝一根二次注漿管， 二次注漿管固定在兩個(gè)囊袋中間，具體位置為里側(cè)囊袋下側(cè)，距離里側(cè)囊 袋10-20cm處。囊袋兩端用扎帶緊固，注漿管、二次注漿管緊貼封孔管每 間隔2米用扎帶緊固在封孔管上（注：囊袋中間嚴(yán)禁捆扎）。⑥花管布置 在整個(gè)煤孔段，偏差不得少于2米。該封孔工藝在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作應(yīng)用中有 效提高了鉆孔瓦斯抽放濃度及效果。但該封孔工藝在地面試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng) 花管長(zhǎng)度超過(guò)4m時(shí)，因抽放負(fù)壓被花管上的抽放孔分流，花管末端基本無(wú) 負(fù)壓。另外，義安礦所采煤層為“三軟”煤層，鉆孔沖孔后煤段極易塌孔 埋壓抽放管堵塞瓦斯抽放通道，且塌孔后的煤體易將抽放花管上的抽放孔 糊住，造成瓦斯抽放效果差，負(fù)壓低。

2 護(hù)壁硬管恒壓抽放封孔工藝技術(shù)研究

義安礦所采煤層為“三軟”煤層，鉆孔沖孔后孔內(nèi)極易塌孔壓壞抽放 管及堵塞抽放花管上的抽放孔，造成瓦斯抽放效果差，負(fù)壓低。如何保護(hù) 鉆孔內(nèi)煤段瓦斯抽放通道，保證抽放負(fù)壓成為提高瓦斯抽放濃度及效果的瓶頸。

2.1? 技術(shù)原理

為進(jìn)一步提升穿層鉆孔瓦斯抽放負(fù)壓及效果，根據(jù)瓦斯密度和在空氣 中的賦存特性（瓦斯比空氣輕，在密閉空間中存在于頂部），通過(guò)反復(fù)摸 索試驗(yàn)，我們優(yōu)化封孔工藝，將φ32mmPE實(shí)管全段套入φ50mm花管內(nèi)， 用φ50mm封孔花管來(lái)保護(hù)φ32mm抽放管不受煤巖體擠壓， φ32mmPE實(shí)管 末端距花管底部10cm位置，以提高抽放負(fù)壓和抽放效果，能夠更有效抽取 游離在管壁頂部和裂隙中的瓦斯。

2.2? 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

我們?cè)诹x安礦業(yè)12160工作面軌道底抽巷進(jìn)行護(hù)壁硬管恒壓抽放封孔 工藝改進(jìn)試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容（護(hù)壁硬管恒壓抽放封孔工藝）：用φ32mmPE實(shí)管代替φ40PE實(shí)管，將φ32mmPE實(shí)管全段套入φ50mm花管內(nèi)，末端距花管 底部10cm位置，以提高抽放負(fù)壓和抽放效果，能夠更有效抽取游離在管壁 頂部和裂隙中的瓦斯。操作流程：以20米巖段， 10米煤段鉆孔為例，首先 確定下入花管（ φ50mm ）長(zhǎng)度為8米，花管連接好后，將φ32mm的PE實(shí)管 竄入φ50mm花管內(nèi)距花管底部10cm位置，用鐵絲將32實(shí)管與花管進(jìn)行捆 綁并固定牢固，將捆綁好的50花管與32實(shí)管下入孔底，其余步驟仍按原要 求進(jìn)行操作（將里囊袋固定在煤巖結(jié)合面向外2米位置，外囊袋固定在孔 口向里10米位置，采用“兩堵兩注”注漿法進(jìn)行注漿連貫抽放）。

2.3? 注漿工藝

①注漿桶直徑為58cm。桶內(nèi)要求標(biāo)記刻度，每個(gè)刻度為10cm。所用水 泥每袋15千克，水泥漿液的水灰質(zhì)量比為1：1.2，具體操作辦法是：注漿桶 內(nèi)每10cm高度的水配置2袋共計(jì)30千克水泥。②自注漿開始到結(jié)束，需不間 斷攪拌，保證漿液均勻。③先將注漿泵連接封孔器注漿管，管路安設(shè)完成 后，利用注漿泵壓力由注漿管向鉆孔內(nèi)注入膨脹水泥漿液，注漿壓力達(dá)到 1.2Mpa，停止注漿;將二次注漿管與注漿泵連接，利用注漿泵向封孔器里、 外囊袋中間注膨脹水泥漿液，注漿壓力達(dá)到1.2Mpa，并持續(xù)穩(wěn)壓1至2分鐘， 停止注漿。④該孔注漿完畢后，將注漿管接入清水，使用清水涮洗注漿泵和 注漿管路。⑤注漿后鉆孔孔口使用水泥抹平，確?？卓趪?yán)密不漏氣。

2.4? 施工安全注意事項(xiàng)

①鉆孔施工完畢后，要立即封孔，避免鉆孔內(nèi)煤段塌陷。②封孔前， 檢查封孔管等設(shè)備是否完好，保證封孔質(zhì)量。③注漿前及注漿過(guò)程中應(yīng)檢 查注漿所用高壓膠管，發(fā)現(xiàn)有變形、開裂及接頭密封圈破損現(xiàn)象時(shí)，要及 時(shí)更換。④注漿時(shí)，所有注漿人員必須站在注漿管較安全一側(cè)，嚴(yán)禁人員 站在注漿管正前方或注漿管連接處，以防管裂傷人。⑤施工人員注漿時(shí)， 必須佩帶防塵口罩，耐酸堿皮手套，嚴(yán)防水泥、化學(xué)藥劑進(jìn)入眼睛或腐蝕 皮膚等。⑥注漿時(shí)，應(yīng)有專人觀察現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注漿情況，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿，應(yīng) 立即停止注漿并處理。⑦注漿過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)注漿泵壓力與孔口壓力不相 符，應(yīng)檢查壓力表是否失靈，并立即更換壞表。

結(jié)束語(yǔ)： 該項(xiàng)目通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)改進(jìn)穿層鉆孔封孔注漿工藝，總結(jié)出一 套完善的封孔注漿抽放技術(shù)體系，有效提高了瓦斯抽采濃度及效果。項(xiàng)目 封孔所使用的封孔管，材料來(lái)源廣泛，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益高，成本投入 低，施工對(duì)環(huán)境無(wú)污染，具有良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。該技術(shù)對(duì)煤與瓦斯突 出礦井穿層鉆孔封孔注漿提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為礦井重大災(zāi)害治理發(fā)揮了積 極作用，應(yīng)當(dāng)引起人們對(duì)該技術(shù)保持足夠的關(guān)注和推廣。

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