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文章编号 １００６ －０８９８ ２０１９ ０２ －０１０６ －０３ 抽放瓦斯钻孔深封孔技术及其应用效果 靳晓军 山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司 慈林山煤矿ꎬ 山西 长治 ０４６０００ 摘要 为提高瓦斯穿层抽采钻孔的封孔效果ꎬ 保证瓦斯抽采率ꎬ 针对金岭煤矿原瓦斯抽采钻孔封 孔技术存在的问题ꎬ 在原封孔方法的基础上ꎬ 改进封孔材料ꎬ 采用高强度聚乙烯瓦斯抽放管进行 钻孔长护孔深封孔技术ꎬ 煤层全段护孔ꎮ 经试验数据对比 采用新的封孔方法后ꎬ 抽采期间ꎬ 有 效抽采时间延长 ２ ２ 倍ꎬ 钻孔漏气率下降 ５０％ꎬ 无效钻孔数量减少 ６０％ꎬ 瓦斯浓度提高 １ 倍左 右ꎬ 提高了煤巷的掘进速度和回采工作面的产量ꎮ 关键词 抽放钻孔ꎻ 长护孔深封孔ꎻ 瓦斯ꎻ 保护层ꎻ 工作面 中图分类号 ＴＤ７１２ ６文献标志码 Ｂ 收稿日期 ２０１８ －１１ －２９ ＤＯＩ １０ １４１８７/ ｊ ｃｎｋｉ ｃｐ１３ －１１８５/ ｔｎ ２０１９ ０２ ０３９ 作者简介 靳晓军 １９８９ꎬ 男ꎬ 山西长治人ꎬ 助理工程师ꎬ 从事煤矿通风技术管理工作ꎮ Ｅ － ｍａｉｌ １３４６７０２２２６７＠ １６３ ｃｏｍꎬ Ｔｅｌ １３４６７０２２２６７ꎮ 引用格式 靳晓军 抽放瓦斯钻孔深封孔技术及其应用效果 [Ｊ] 水力采煤与管道运输ꎬ ２０１９ ２ １０６ －１０８ 金岭煤矿主开采二１、 一７两层煤ꎬ 煤层自燃倾 向性Ⅲ类ꎬ 属不易自燃煤层ꎬ 煤尘具有爆炸性ꎮ 二１煤层倾角为 ２８ ３０ꎬ 开采深度 ３５０ ５００ ｍꎬ 矿井绝对瓦斯涌出量为 １７ ７５ ｍ３/ ｍｉｎꎬ 相对瓦斯 涌出量为 １７ ９２ ｍ３/ ｔꎬ 为煤与瓦斯突出矿井ꎮ 由于 二１煤层瓦斯含量高、 煤层松软透气性极差ꎬ 因 此ꎬ 根据矿井煤层和瓦斯的赋存条件ꎬ 矿井采用开 采保护层、 卸压瓦斯抽采技术的综合区域防突措 施[１ －３]ꎬ 即将低瓦斯的一７煤层作为下保护层提前 进行开采ꎬ 解放其上部的高瓦斯二１煤层ꎮ 同时ꎬ 在距二１煤层底板 １２ ｍ 位置的岩层中施工专用瓦 斯抽采巷ꎬ 打穿层钻孔对二１煤层卸压后的瓦斯进 行抽放ꎬ 达到区域瓦斯综合治理的目的ꎬ 从而保证 矿井的安全生产和经济效益的提高ꎮ １ 保护层立体方位确定 金岭煤矿主采煤层为二１煤层ꎬ 该煤层透气性 系数为 ０ ００１ ５ ０ ００２ꎬ 属于难抽采的 “ 三软” 煤层ꎬ 本煤层抽放效果差ꎮ 二１煤层下部层间距 ２０ ２２ ｍ 处为一７煤ꎬ 厚度 ０ ２９ ０ ８３ ｍꎬ 平均 ０ ５ ｍ左右ꎬ 赋存极不稳定ꎬ 属局部可采的低瓦斯 煤层ꎬ 瓦斯含量 ０ ５ １ ５ ｍ３/ ｔꎬ 两层煤的煤层倾 角均为 ２８ ３０ꎮ 根据煤矿保护层开采理论ꎬ 一７ 煤层如作为二１煤层的下保护层ꎬ 其最大有效保护 距离为 ９６ ７ ｍꎬ 最小保护垂距为 ６ １ ｍꎬ 一７煤层 和二１煤层层间距为 ２０ ２２ ｍꎬ 符合最大保护间距 和最小保护距离要求[４ －５]ꎮ 一７煤层走向方向开采 卸压角经测定 ＝ ５６０ꎬ 停采垮落有效保护角 ′ ＝ ６００ꎬ 当被保护层二１煤工作面走向长度为 ５００ ｍ 时ꎬ 一７煤保护层的开采走向长度必须大于 ５２５ ｍꎬ 即二１煤工作面开采切眼应布置在一７煤工作面始 采线 １３ ５ ｍ 以内ꎻ 二１煤工作面的停采在一７煤工 作面停采线 １１ ５ ｍ 以内ꎬ 如图 １ 所示ꎮ 图 １ 一７煤层走向开采范围示意图 ２ 原封孔技术存在的问题 抽采钻孔封孔质量是影响钻孔抽采效果的主要 因素之一ꎬ 矿井瓦斯抽采原来采用 ϕ ５０ ｍｍ 塑料 管作封孔管ꎬ 封孔深度为 ８ ｍꎮ 具体方法是 钻孔 成孔后ꎬ 下 ϕ ５０ ｍｍ 塑料管 ８ ５ ｍ 作为瓦斯引流 管ꎬ ϕ ２５ ｍｍ 塑料管作注浆管ꎬ 外露 ０ ５ ｍꎬ 钻孔 孔口段用１ ０ ｍ 长聚氨脂材料封孔并固定瓦斯引流 管ꎬ 待封孔聚氨脂达到使用强度后用自制注浆泵进 行注浆ꎬ 注浆段长度 ７ ｍꎬ 钻孔总封孔长度 ８ ｍꎮ 该封孔方式虽然容易操作ꎬ 封孔效率较高ꎬ 但保护 层开采卸压后抽采巷出现有个别钻孔容易产生漏 气ꎬ 特别在钻孔穿过软岩层或在破碎带内时ꎬ 这种 ６０１ 第 ２ 期 ２０１９ 年 ５ 月 水力采煤与管道运输 ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ ＣＯＡＬ ＭＩＮＩＮＧ ＆ ＰＩＰＥＬＩＮＥ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＡＴＩＯＮ Ｎｏ ２ Ｍａｙ ２０１９ 现象比较严重ꎬ 瓦斯抽采效果差ꎮ ３ 抽放钻孔封孔方法改进 针对原钻孔封孔技术存在的问题ꎬ 瓦斯引流管 采用 ϕ ５０ ｍｍ 高强度聚乙烯瓦斯抽放管和铁管ꎬ 聚乙烯瓦斯抽放管分为管壁带筛孔的引流管和不带 筛孔的封孔管两种ꎮ 进行封孔时ꎬ 先在钻孔中下带 有筛孔的引流管ꎬ 该段的主要作用是对钻孔进行护 孔ꎬ 防止钻孔松软煤 岩 壁塌孔或煤 岩 块 堵塞钻孔并通过筛孔引流瓦斯ꎻ 钻孔外段下不带筛 孔的封孔管ꎬ 孔口段用２ ｍ 铁管ꎬ 该段的主要作用 是用于对钻孔进行注浆封孔并作为引流瓦斯的通 道ꎮ 封孔时ꎬ 对于总深度 １５ ｍ 不带筛孔的封孔管ꎬ 使用钻孔封 孔长度≥１５ｍꎮ ４ 改进前后抽采效果对比 抽取 １７２３０２ 工作面抽采巷采用原封孔方法 １ １０ 号共 １０ 个抽采钻场ꎬ １７２２０２ 工作面抽采巷改 进后封孔方法 １ １０ 号共 １０ 个抽采钻场ꎬ 在钻孔 有效抽采时间、 抽采期间钻孔漏气率、 无效钻孔数 量、 钻场瓦斯抽采率等方面进行对比分析ꎮ 统计数 据见表 １、 表 ２ꎮ 表 １ 改进前后有效抽采时间、 漏气钻孔、 无效钻孔对比 地点钻场 有效抽采 时间/ ｄ 平均有效 抽采时间/ ｄ 漏气钻孔数/ 个 总漏气钻孔数/ 个 无效钻孔数/ 个 总无效钻孔数/ 个 封孔方法 １７２３０２ 抽采钻场 １９２ ２１１０ ３７９ ４７９ ５７６ ６８９ ７９３ ８１１５ ９１０８ １０９５ ９３ ６ １ ０ ０ ２ ０ １ ０ １ １ ０ ６ １ ０ ０ ０ １ １ ０ １ ０ １ ５ 塑料管封孔 封孔深度 ８ ｍ １７２２０２ 抽采钻场 １１６４ ２１５７ ３２４５ ４１７２ ５２２１ ６２０６ ７２６２ ８２６５ ９１７７ １０２３６ ２１０ ５ ０ ０ １ ０ ０ ０ １ １ ０ ０ ３ ０ ０ ０ １ ０ １ ０ ０ ０ ０ ２ 高强度聚氨 脂瓦斯抽放 管进行长护 孔深封孔 封孔深度 １５ ｍ 由表 １ 可知ꎬ 采用新的封孔方法后ꎬ 钻孔的平 均有效抽采时间由原来 ９３ ６ ｄ 提高到 ２１０ ５ ｄꎬ 抽 采时间增长 ２ ２５ 倍ꎬ 有效抽采时间延长ꎻ 抽采期 间钻孔漏气率下降 ５０％ꎻ 无效钻孔数量减少 ６０％ꎮ 由表 ２ 可知 通过在 １７２２０２、 １７２３０２ 抽放巷 的深孔封孔验证ꎬ 提高深度后的钻孔瓦斯浓度由原 来的 ３０％ ５０％ 提高到了现在的 ６０％ ８０％ꎬ 有 些孔内瓦斯浓度达到了 １００％ꎮ 通过此次长护孔深 封孔方法改进ꎬ 提高了瓦斯抽采率ꎬ 进一步降低了 抽采区域的残余瓦斯含量ꎬ 有效的控制了回采期间 的瓦斯涌出ꎬ 相应减少了采空区瓦斯涌出量ꎬ 有效 消除突出危险ꎬ 提高了煤巷的掘进速度和回采工作 面的产量ꎮ 同时通过采用采用长护孔深封孔方法ꎬ 瓦斯抽采率可提高 ８％左右ꎬ 按近几年平均年抽采 瓦斯 ３００ 万 ｍ３计算ꎬ 每年可多抽瓦斯 ２４ 万 ｍ３左 右ꎻ 按近几年平均每年保护煤量 ９０ 万 ｔ 计算ꎬ 可 使残余瓦斯含量再降低 ０ ２７ ｍ３/ ｔꎮ ５ 结论 １ 经计算ꎬ 被保护层二１煤工作面走向长度 为 ５００ ｍ 时ꎬ 二１煤工作面开采切眼应布置在一７ 煤工作面始采线 １３ ５ ｍ 以内ꎬ 其停采线在一７煤 工作面停采线 １１ ５ ｍ 以内ꎬ 满足煤矿保护层开采 理论ꎮ ７０１ 第 ２ 期 靳晓军 抽放瓦斯钻孔深封孔技术及其应用效果 ２０１９ 年 ５ 月 表 ２ 钻场瓦斯抽采率统计 地点钻场 控制煤量/ ｔ 控制范围内瓦斯 含量/ ｍ３ｔ －１ 抽采瓦斯量/ ｍ３ 瓦斯抽采率/ ％ 平均瓦斯 抽采率/ ％ 封孔方法 １７２３０２ 抽采钻场 １７ ４３６１０２７ ２８８３６ ６ ２７ ５７１１０２３ ０２９３０ ６ ３７ ３００１０２５ ７０２３５ ２ ４７ ９０９１０３４ １４３４３ １ ５７ ６３８１０３４ １３６４４ ６ ６７ ３６８１０２６ ７００３６ ２ ７７ ５０３１０２２ ８５７３０ ４ ８７ ７０６１０２６ ２０９３４ ０ ９７ ５７１１０２８ ５５３３７ ７ １０７ ６３８１０３１ ６６３４１ ４ ３６ ９ 塑料管封孔 封孔深度 ８ ｍ １７２２０２ 抽采钻场 １８ ６５２１２３５ ２７９３３ ９ ２８ ４５０１２３１ ６２２３１ ２ ３８ ３１４１２４２ ０４２４２ １ ４８ ５１７１２３３ ６４２３２ ９ ５８ ５８５１２６５ ４４３６３ ４ ６８ ３１４１２５５ ５８８５５ ７ ７８ １１２１２５８ ０２５５９ ６ ８８ ４４０１２４５ ９８３４５ ４ ９８ １００１２３８ １２９３９ ２ １０８ ７２０１２４３ ７８２４１ ８ ４４ ５ 高强度聚氨 脂瓦斯抽放 管进行长护 孔深封孔 封孔深度 １５ ｍ ２ 针 对 原 钻 孔 封 孔 存 在 的 问 题ꎬ 采 用 ϕ５０ ｍｍ 高强度聚乙烯瓦斯抽放管和铁管作为瓦斯 引流管ꎬ 抽放管下到煤层顶板ꎬ 对煤层进行全段护 孔ꎬ 防止钻孔漏气ꎮ ３ 采用新的封孔方法后ꎬ 抽采期间ꎬ 有效 抽采时间延长 ２ ２ 倍ꎬ 钻孔漏气率下降 ５０％ꎻ 无 效钻孔数量减少 ６０％ꎮ 瓦斯浓度提高 １ 倍左右ꎬ 提高了瓦斯抽采率ꎬ 有效的控制了回采期间的瓦斯 涌出及采空区瓦斯涌出量ꎮ 参考文献 [１] 杨翠婷 突出煤层 “两堵一注” 高水材料瓦斯封孔 技术研究及应用 [Ｊ] 能源技术与管理ꎬ ２０１７ ３ ２１ －２３ [２] 秦 杰 提高顺层钻孔瓦斯抽放效率技术措施研究 [Ｊ] 山东煤炭科技ꎬ ２０１８ ４ １８ －１９ [３] 王书明ꎬ 陈学习ꎬ 张 冲 考虑松动圈影响的钻孔 瓦斯抽放合理封孔长度确定研究 [Ｊ] 工业安全与 环保ꎬ ２０１６ １２ ５１ －５４ [４] 李 渊 浅析长治矿区瓦斯抽放存在问题及对策措 施 [Ｊ] 山东煤炭科技ꎬ ２０１７ ２ ２１ －２２ [５] 谭永福 抽采钻孔 “二堵一注” 带压封孔技术的研 究与应用 [Ｊ] 煤矿安全ꎬ ２０１７ ６ ６８ －７２ 上接第 １０５ 页 保了工作面的安全回采ꎬ 达到治理效果ꎮ 参考文献 [１] 李忠凯ꎬ 胡 杰 工作面顶板动态离层水治理研究 [Ｊ] 中国煤田地质ꎬ ２００７ ２ ３５ －３７ [２] 陈志成 白色东怀煤矿顶板水治理技术研究 [Ｊ] 煤矿现代化ꎬ ２０１５ ４ ５０ －５１ [３] 王双美 导水裂隙带高度研究方法概述 [Ｊ] 江苏 地质ꎬ ２００６ １ ６４ －６６ [４] 张卫东 矿井充水因素分析及水害防治 [Ｊ] 煤炭 与化工ꎬ ２０１３ １１ ４７ －４９ꎬ ５２ [５] 曹丁涛ꎬ 李文平 煤矿导水裂隙带高度计算方法研 究 [Ｊ] 中国地质灾害与防治学报ꎬ ２０１４ １ ６３ －６９ ８０１ 第 ２ 期 水力采煤与管道运输 ２０１９ 年 ５ 月
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