“两堵一压”封孔新技术在盘江矿区的应用.pdf

科技信息化 I Science Technology I Inatization “两堵一压”封孔新技术在盘江矿区的应用 。文/旷永华 矿井瓦斯灾害是煤矿五大灾 害之一，高效的煤矿瓦斯抽采技术 和材料应用对于煤矿安全生产和 能源利用有着重要意义。我国西南 地区矿井瓦斯治理中，主要存在封 孔效果不佳，抽采量小的问题。而 通过改进钻孔封孔技术，选用合理 的封孔工艺和封孔材料，可以有效 地提高钻孔封孔质量及瓦斯抽采 效果。贵州盘江精煤股份有限公司 在矿井瓦斯治理中，通过开展“两 堵一压”新技术、新工艺及新材料 的工程实践，有效解决了原来存在 抽采效果差、抽采浓度低等问题， 取得了明显效果，为矿井安全发展 提供了根本保障。 一、 传统煤层瓦斯抽采钻孔 封孔工艺的缺陷 目前，煤层瓦斯抽采钻孔封 孔工艺主要包含水泥砂浆封孔、聚 氨酯封孔等方法。现场应用情况 表明，水泥砂浆封孔易产生漏气通 道，而聚氨酯封孔受封孔长度及材 料强度所限，抽采寿命会因钻孔坍 塌、断面收缩变形产生新裂隙而大 大缩减。 二、 “两堵一压”封孔新技 术的方法及特点 1.技术方法 “两堵一压”封孔新技术根据 瓦斯治理十二字方针中“孔封严、 管到底”的要求及各矿煤层贮存 情况、地质构造设计封孔的深度， 封孔深度不低于2 0m,封孔注浆段 不低于12 m,将O32 mm套管至孔 底。具体工艺如下。 1 首先，将封孔器前端套在 封孔管路①50m m实管距抽放口 5cm位置处，平行钻孔回浆管铺设 在距后端矿用封孔器里端15m处 钻孔的角度不同，回浆管路的铺 设位置不同，然后铺设前端矿用 封孔器里端及回浆管路，送入钻 孔内，送至12m处再铺设后端矿用 封孔器外端，最后将抽放管路送 至孔中封孔深度不低于2 0m处，后 端矿用封孔器铺设在距孔口不超 过8m处，封孔管路距孔口 15cm, 方便于合茬。 2 采用ZBQ2 8/0.5型气动注 浆泵，将速凝膨胀封孔剂材料JD- WFK-3型与水按11进行配比， 在搅拌桶内进行充分混合，再接 入注浆泵进行注浆，注入的浆液先 图1 “两堵一压”平行钻孔封孔示意图 对钻孔两端进行加固，使两端先密 封，密封的压力达到1.2 MPa,自动 爆破阀门自行打开，然后注入密封 端以内的空白区和钻孔周围的裂 隙区，当空白区和裂隙区完全密封 时，预留的排气管路有浑浊液体排 出，此时，关闭注浆泵暂停lmin后 继续注入浆液，当排气管路再次有 浑浊浆液排出时，关闭排气管路继 续注入浆液，根据煤层的坚固性系 数和岩性情况确定注浆压力。当煤 层注浆压力不低于0.5MPa,岩性 穿层钻孔注浆压力不低于1. OMPa 时，停止注浆泵工作，此时表明钻 孔内空白区和裂隙区已经得到充 分密封。该封孔剂材料具有凝固后 微膨胀、不析水、凝固速度快等特 点。“两堵一压”平行钻孔封孔示 意图工艺实例如图1所示。 2.技术特点 1操作简单，节省时间。该 工艺采用金鼎安全自主研发的 FKJW-50/0.5型矿用封孔器和 62 China Coal Industry 2020/01 Science Technology I Inatization 丨科技信息化 ZBQ 2 8/0.5型矿用气动注浆泵， 具有体积小、重量轻的特点，可实 现钻孔的自动封孔，同时对松软煤 层钻孔起到支护作用，简化了操作 工序，大大节约了封孔时间。 （2）严堵裂隙，质量优良。封 孔器中间部位压注的JD-WFK-3 型速凝膨胀封孔剂凝固速度快， 无污染不助燃，抗压强度高，同时 具有微膨胀效果，能够有效进入 钻孔周围微小裂隙中，封堵钻孔 漏风通道的同时与松软煤体紧密 结合，提高了煤体强度，有利于保 护抽采钻孔。 三、矿区应用效果分析 隶属于贵州盘江精煤股份有 限公司的七对矿井在煤层顺层瓦 斯抽采时，普遍存在抽采效果差、 抽采浓度低下等问题。为了解决 此问题，盘江股份开展了 “两堵 一压”新技术、新工艺及新材料 的工程实践，采用JD-WFK-3型 速凝膨胀封孔剂、FKJW-50/0.5 型矿用封孔器、ZBQ 2 8/0.5型矿 用气动注浆泵，在七对矿井的试 验采区进行了工业试验，并将现场 实际应用效果与原封孔工艺进行 对比分析。 实际工作中，将盘江股份 旗下7对矿井的2个采区数据进 行对比，考察周期均为两个月， 取平均浓度，预抽钻孔的负压为 13KPao具体对比分析结果如表1 和图2所示。 对比分析结果显示，各个矿 井在原工艺条件下，试验采区平均 瓦斯抽采浓度为9.52 4.7,采 用新工艺后试验采区平均瓦斯抽 表表4盘江各矿区瓦斯平均抽采浓度数据对比盘江各矿区瓦斯平均抽采浓度数据对比 矿井名称 原工艺平均浓度（％）“两堵一压”新工艺平均浓度（％） 采区A（原）采区B（原）采区A（新）采区B（新） 土城煤矿16.39.555.843.9 山脚树煤矿13.92 2 .953.268.8 火铺煤矿2 3.212.465.568.9 金佳煤矿17.916.862 .639.7 月亮田煤矿15.32 4.742 .855.1 松河煤业 13.72 3.96558.2 盘江公司17.2 13.643.840.8 ■采区A ■采区B 图2试验采区瓦斯平均抽采浓度增长倍数 采浓度为39.7 68.9o七对矿 井在采用新工艺后平均瓦斯抽采 浓度均大幅度上升，上升幅度为 1.2 -4.5倍，其中月亮田煤矿B采 区上升幅度最小，但也达到了原始 浓度的1.2倍，上升幅度最高的为 火铺煤矿B采区，达到原始浓度的 4.5 倍。 综上所述，采用“两堵一压” 新技术，利用囊袋式矿用封孔器 （FKJW-50/0.5型）、矿用气动注浆 泵（ZBQ 2 8/0.5型）、速凝膨胀封孔 剂（JD-WFK-3型）等新材料，在 试验采区开展瓦斯抽采工业试验， 体现出瓦斯抽放钻孔密封密实、抽 采效果好等优点，提高了抽采负 压，缩短了煤层瓦斯的消突时间。 四、结论 针对目前盘江股份旗下所有 矿井封孔及抽采存在的问题，结 合各矿井（采区）抽放钻孔的封孔 深度、封孔段的分析，采用“两 堵一压”封孔新工艺、新材料 开展瓦斯抽采工业试验，各试验 矿井（采区）钻孔瓦斯抽采平均浓 度由原来的9.5-2 4.7提高到 39.7〜68.9,与原始平均瓦斯 抽采浓度相比均提高了 1.2〜4.5倍， 大大提高了采区瓦斯的抽采浓度， 提高了矿井瓦斯治理效果，具有良 好的推广应用价值。 （作者单位贵州盘江精煤股份 有限公司） （责任编辑庞永厚） 中国煤我工业2020/01 63