不同封孔工艺技术经济对比.pdf

收稿日期２０１９ －０６ －１３ 作者简介刘秀保１９８３ － ꎬ男ꎬ山西临县人ꎬ毕业于中国矿业大学ꎬ本科学历ꎬ工程师ꎬ现在晋能集团有限公司工作ꎮ 不同封孔工艺技术经济对比 刘秀保１ 王松２１. 晋能集团有限公司ꎬ山西 太原 ０３００００ꎻ２. 中煤科工集团 重庆研究院有限公司ꎬ重庆 ４０００３７ 摘 要根据目前矿井抽采封孔工艺现状ꎬ对原有封孔工艺进行改进ꎬ现场试验了传统封孔工艺与改进的简化“两堵 一注”封孔工艺抽采效果ꎬ并对两者进行抽采效果与经济对比ꎬ简化“两堵一注”封孔工艺比原工艺具有更好的发展前景ꎮ 关键词简化“两堵一注”ꎻ经济比较 中图分类号Ｆ４０６. ３ꎻＴＤ７１２ 文献标志码Ｂ 文章编号１００８ －０１５５２０１９１３ －０１２０ －０２ 目前ꎬ我国瓦斯治理的主要措施为瓦斯抽采ꎮ 瓦斯抽采主要有地面抽采和井下抽采ꎮ 井下抽采 技术操作简单、成本较低ꎮ 根据相关规定ꎬ高瓦斯 矿井必须建立瓦斯抽采系统ꎬ井下瓦斯抽采技术 几乎涵盖整个高瓦斯矿井ꎮ 井下瓦斯抽采技术中 顺煤层抽采技术又占据绝大部分ꎬ相对于穿层瓦 斯抽采技术ꎬ顺煤层抽采技术成本低ꎬ但抽采效果 不如穿层瓦斯抽采ꎬ主要表现在顺层钻孔抽采浓 度偏低、抽采效果差、抽采不稳定ꎮ 封孔工艺是保证钻孔瓦斯抽采效果的重要技 术手段ꎮ 抽采瓦斯浓度除受煤层瓦斯生成及赋存 条件影响外ꎬ还受瓦斯抽采工程质量影响ꎬ其中钻 孔密封技术和封孔深度的确定是控制抽采瓦斯浓 度采用的主要技术和方法ꎮ 封孔质量的好坏和抽 采负压是否合理ꎬ不仅影响瓦斯抽采效果ꎬ甚至影 响整个抽采系统的工作情况ꎮ 目前ꎬ封孔工艺主要有带压注浆封孔工艺和 传统工艺两类ꎮ 带压注浆封孔工艺主要采用具有 膨胀效果的水泥类无机膨胀材料ꎬ传统工艺主要 采用没有膨胀效果的水泥或膨胀率较高的有机化 学材料ꎮ 带压注浆封孔工艺在注浆过程中采用一 定注浆压力ꎬ有利于浆液渗入钻孔周边的裂隙ꎬ在 材料凝固过程中能够压实钻孔周边裂隙ꎬ降低煤 层透气性ꎬ阻碍煤层瓦斯向外涌出ꎬ封孔效果好ꎮ 传统工艺采用水泥或膨胀率高的有机化学材料ꎬ 不能封堵钻孔周边裂隙ꎬ有机化学膨胀材料使用 一段时间后容易和煤壁脱节产生裂隙ꎬ抽采 １ ２ 个月后抽采浓度和流量衰减很快ꎬ抽采效果差ꎮ 目前ꎬ“两堵一注”封孔工艺自带的囊袋封孔 器价格较贵ꎬ比传统工艺封孔成本高ꎬ因此本次对 “两堵一注”封孔工艺进行改进ꎬ采用膨胀率较高、 价格便宜的有机化学材料代替囊袋封孔器ꎬ从而 降低钻孔封孔成本ꎬ同时抽采效果不受影响ꎮ １ 封孔工艺介绍 １传统封孔工艺ＡＢ 料 ＋ 普通水泥ꎮ 传统 封孔工艺采用 ＡＢ 料 ＋ 普通水泥ꎬ封孔深度 １３ｍꎬ 采用 ４ 节抽采管ꎻ堵头材料采用 ＡＢ 料ꎬ孔内堵头 为棉纱或 ＡＢ 料ꎬ孔口堵头为 ＡＢ 料ꎻ注浆管采用 四分铁管ꎮ 为规范封孔操作ꎬ本次封孔两端堵头 均采用袋装聚氨酯ꎬ待堵头材料凝固后通过预留 的注浆管和返浆管实现注浆ꎮ ２简化“两堵一注”封孔工艺ＡＢ 料 ＋ 膨胀 封孔材料ꎮ 简化“两堵一注”封孔工艺主要针对堵 头材料进行改进ꎬ考虑封孔器成本较高ꎬ该工艺与 传统封孔工艺基本一致ꎬ仅将注浆材料更换为膨 胀型的封孔材料ꎬ同时封孔操作时提高注浆压力ꎬ 材料用量相同ꎮ ２ 现场试验及分析 在工作面顺槽选择一段瓦斯赋存稳定、地质 构造简单的地点ꎬ分别施工两种不同封孔工艺的 抽采钻孔ꎬ每组布置 ９ 个孔ꎬ封孔深度 １３ｍꎬ施工 完成后ꎬ每天观测 １ 组瓦斯抽采浓度ꎬ后期每隔几 天观测 １ 次ꎮ 试验结果如图 １、图 ２ 所示ꎮ 图 １ 两种封孔工艺单孔抽采浓度变化图 ０２１ 图 ２ 两种封孔工艺单孔抽采浓度分布规律图 从单孔抽采浓度看简化“两堵一注”初始 １ 个月内瓦斯浓度在 ４０％ ８５％ 波动ꎬ之后瓦斯抽 采浓度基本在 ３０％ ７０％ 波动ꎻ传统封孔工艺初 始 １ 个月内瓦斯浓度在 １５％ ８０％ 波动ꎬ之后抽 采浓度在 １０％ ５０％之间ꎮ 从单孔瓦斯抽采浓度 来看ꎬ简化“两堵一注”工艺抽采浓度稳定性好于 使用水泥封孔的传统封孔工艺ꎮ 从钻孔抽采浓度分布看简化 “两堵一注”瓦 斯抽采浓度 ５０％以上的占 ８７. ３３％ꎬ传统封孔工 艺瓦斯抽采浓度 ５０％ 以上的占５３. ３３％ꎮ 可知 简化“两堵一注” 传统封孔工艺ꎮ ３ 不同工艺经济比较 两种封孔工艺所需材料及价格如表 １ 所示ꎮ 传统封孔工艺单孔封孔成本约 ７５６ 元ꎬ简化“两堵 一注”封孔工艺单孔封孔成本约 ８３７ 元ꎬ两者成本 相差 ８１ 元ꎬ相差不大ꎮ 表 １ 传统封孔工艺单孔封孔成本明细表 ４ 结论 １从瓦斯抽采效果看ꎬ简化“两堵一注”封 孔工艺抽采浓度高ꎬ抽采浓度分布也较集中ꎬ抽采 效果明显好于传统封孔工艺ꎮ ２从瓦斯抽采效果及经济对比看ꎬ两者经济 成本相差不大ꎬ一个抽采孔相差约 ８１ 元ꎬ但抽采 效果简化“两堵一注”封孔工艺明显好ꎬ具有更广 阔的市场前景ꎮ责任编辑陈文明 １２１