基于瓦斯抽采钻孔封孔成套技术及应用研究.pdf

2020 年第 11 期2020 年 11 月 物性参数参数值物性参数参数值 初凝时间/h5耀8膨胀率/逸15 终凝时间/h14耀20抗压强度/MPa6耀20 稠度/mm12.4水灰比1.2颐2.0 表 1无机封孔材料物性参数表 要想避免瓦斯灾害的发生，最主要的是采取科学、 合理的瓦斯抽采技术。目前，中国煤矿瓦斯抽采技术 取得的效果并不理想，根据现场实际调查发现，回采 工作面大部分瓦斯抽采的体积分数小于 30。出现这 种情况主要取决于煤层地质赋存条件或者煤层渗透率 等，还有抽采钻孔封孔质量，所以，要想完善抽采效 果，就要控制抽采钻孔的封孔质量，实现企业经济效 益最大化。 1瓦斯抽采的发展趋势 瓦斯抽采在煤矿企业工作过程中起着十分重要的 作用，抽采钻孔技术在煤矿企业中的应用，实现了瓦斯 防治安全性和利用率的提高。瓦斯抽采是采取钻孔、抽 采、打孔等方式对煤层内瓦斯进行抽取，将井下瓦斯输 送到地面，降低井下瓦斯浓度[1]。煤矿开采强度随着开采 技术的不断发展，先进设备的不断应用，取得了一定的 成绩，瓦斯生产效率得到了提升，保障了煤矿生产量。 随着矿井瓦斯量的不断增加，对煤矿生产安全的要求越 来越高，标准越来越严格，这样才能提高瓦斯抽采效率。 2常见带压注浆封孔技术 两堵一注带压注浆封孔技术在工作实践中是十分普 遍的，其在煤层开采过程中发挥着重要的作用。在巷道 掘进过程中会受到地应力作用的影响，导致周边的煤岩 体出现变形问题，直接影响裂缝在一定范围内的发育。 通过对抽采钻孔施工影响因素的分析，不断完善带压 注浆封孔技术方案，找到破坏地面应力平衡的关键点， 有效保护钻孔周边的地层，防止过多裂缝的产生。裂缝 产生过多就会增加漏气通道，对实际采掘状况产生影响， 尤其是在钻孔过程中，很容易出现地面的蠕变变形，因 此，施工过程中保障抽采钻孔的应力平衡十分重要。 在两堵一注封孔技术操作过程中，需要分析封堵状 况，研究封孔材料，了解封堵钻孔裂缝的支撑作用。与 传统机械式封孔相比较，该技术有明显的优势，对钻孔 周边裂缝进行有效性封孔，瓦斯衰减速率下降，抽采的 源头控制更加方便、快捷，优化抽采工作策略，控制瓦 斯浓度，实现瓦斯抽采效益的提升。 封孔材料和封孔设备的应用在该技术操作过程中 十分重要，要优先选择无机封孔材料。要想提高带压注 浆封孔技术效益，封孔材料的选择是重中之重，需要分 析和研究水泥砂浆凝固过程中经常出现的流动性与易 收缩性问题，一定要检查无机封孔材料的质量，使其满 足标准化、规范化要求。通过实际研究发现，在选择无 机封孔材料时，一定要重点考虑其膨胀性、流动性、阻 燃性，才能符合瓦斯抽采的工作要求[2-3]。在材料质量 实验过程中，重点检查抽采钻孔封孔材料的强度、密实 性等数据参数，只有保障无机封孔材料具有较强的流动 性，才能有效控制钻孔煤体裂缝，充分结合煤岩体与封 孔材料，最大程度保障钻孔微小裂缝被及时封堵，满足 现场实际密封需求。无机封孔材料物性参数如表 1 所示。 收稿日期2020-05-06 作者简介张波，1984年生，男，山西平定人，2015年毕业于中 国矿业大学采矿工程专业，工程师。 基于瓦斯抽采钻孔封孔成套技术及应用研究 张波 （ 山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000 ） 摘要 随着科技的不断发展，目前对瓦斯抽采钻孔工作提出了更高的要求，需要完善封孔成套技术体系，制订科学、 合理、安全的战略性方案，促进煤矿通防工作的可持续发展，实现钻孔封孔技术的进一步提升。简要阐述了瓦斯抽放的 发展趋势，介绍了几种瓦斯抽采钻孔封孔成套技术。 关键词 瓦斯抽采；钻孔封孔；成套技术 中图分类号 TD712.6文献标志码 A文章编号 2095-0802-202011-0142-02 Research on Complete Set Technology and Application of Gas Drainage Borehole Sealing ZHANG Bo Shanxi Xinjing Mine Coal Industry Co., Ltd., Yangquan 045000, Shanxi, China Abstract With the continuous development of science and technology, higher requirements are put forward for gas drainage drilling work at present. It is necessary to improve the complete set of hole sealing technology system, ulate scientific, reasonable and safe strategic plan, promote the sustainable development of coal mine ventilation and prevention work, and realize the further improvement of borehole sealing technology. This paper briefly expounded the development trend of gas drainage, and introduced several complete sets of borehole sealing technologies for gas drainage. Key words gas drainage; borehole sealing; complete set technology （总第 182 期） 实践运用 142 2020 年第 11 期2020 年 11 月 （上接 135 页） 图 9车门手动触动阀实物图 经使用发现，该功能正常，可有效防止溜车事故的 发生。 4结语 防爆柴油机无轨胶轮车成为井下辅助运输的主力 军后，随之暴露出来的环保和安全问题众多。不怕它 的出现，只怕无法有效地应对，必须正视之、明辨别、 细应对。古城煤矿通过采取上述措施，有效地控制了 扬尘、溜车等安全风险、隐患，对于改善工作环境、提 高胶轮车的安全系数具有实用价值。 （ 责任编辑刘晓芳 ） 在两堵一注封孔技术中，高分子聚合物的应用比 较常见，其主要是作为封孔段两端的挡板。在煤矿开 采过程中，应用了注浆封孔器，各种高分子聚合物在 两堵一注封孔技术中的应用十分广泛，大多数为聚氨 酯材料。聚氨酯材料的缺点就是抗压性能比较差，膨 胀方向不够明确，成功率不高，优点就是具有很好的 渗透性与膨胀性。通常情况下，使用新型矿用注浆封 隔器将封孔材料通过注浆泵等设备注入到注浆管内。 当注浆压力升高到一定的数值时，需要打开开关，封 孔器内浆体随之注入，随着注入量的不断增加，压力 不断升高，实现孔隙与囊壁的相互作用。 3其他煤矿封孔技术 随着瓦斯抽采工作越来越复杂，相关要求也越来 越高，需针对不同煤矿的实际情况选择有针对性的封 孔技术措施。一体式胶囊封孔技术得到了广泛应用后， 在实施过程中需要做好相应的保护工作，这样才能实 现井下封孔操作效益的提升，而且整个操作流程简单。 在该技术实施过程中，一定要注意瓦斯抽采的相关工 作，尤其是注浆泵设备的使用，它发挥着重要的作用。 要想适应目前比较复杂的煤层钻孔工作需求，新 材料的使用必不可少。目前，使用比较多的就是将高 分子发泡作为钻孔材料，通过充分搅拌高分子发泡材 料，在封孔过程中将毛巾、棉布、棉纱等缠绕在封孔 管上，将高分子发泡材料插入钻孔内，待其达到一定 的深度后就会发泡膨胀，实现对钻孔的封堵。在选择 高分子发泡材料时，一定要注意选择正确的发泡倍数， 保证钻孔良好的封闭性。但是，高分子发泡材料也存 在一些问题，即抗压强度比较低，压缩量比较大。一 些比较特殊的高瓦斯矿井深度都比较深，存在较大的 地应力，煤层强度在钻孔时会受到地应力的影响产生 一定的蠕变，钻孔周边的煤体在受到蠕变时会产生一 定的松动，甚至出现裂缝，这时就需要采取适当的措 施解决漏气通道的问题。要想解决这个问题，可以应 用机械弹性封孔技术，使用弹性胀圈封孔器或者弹性 串球式封孔器。弹性胶桶在外力的作用下会膨胀，实现 墓壁封孔，而受到的外力一旦消失胶桶就会恢复原状。 另外，封隔器的使用还能不断提升采煤工作的封孔水 平，但是，其在一些煤层长效性钻孔或者封孔施工中效 果不理想，有比较严重的漏气现象，密封性不好[4-5]。 4封孔技术的发展新趋势 随着科技的不断进步，优化了瓦斯抽采方案，完善 了加压注浆封孔技术，并将树脂材料应用其中。树脂 材料有硬度强、膨胀性能好的特点，封堵效果很好。树 脂包在水泥灌入以后，能够很好地承受水泥的重量， 及时填补钻孔周围的裂缝，降低开孔过程中漏气通道 出现裂缝的概率，保障钻孔施工中的稳定性，避免后 期产生新的透气通道影响施工效率。该方法在各种地 质情况的钻孔工作中都比较适用，操作简单，尤其是 在钻孔倾斜角比较大的情况下，效果比较明显，瓦斯抽 采钻孔水平有所提升，但也要注意漏浆问题的发生，抽 采管一定要固定牢固。抽采管内灌入砂浆时，会在空间 内形成一定的封孔，抽采作业要等到砂浆凝固之后，根 据实际情况适当加入一些速凝剂，加速凝固过程。 5结语 通过研究和分析发现，随着中国社会经济的飞速 发展，煤矿瓦斯治理工作在煤矿企业中被人们高度重 视，在实际工作中需引进先进技术，使用先进设备，提 高瓦斯抽放工作的效率和准确性，促进煤矿企业经济 效益的可持续发展。 参考文献 ［1］ 王建民， 张海波， 许杰.矿井瓦斯综合治理成套技术应用 ［J］ . 煤炭与化工， 2016， 393 29-31. ［2］ 杨遇春.煤层瓦斯抽采钻孔封孔成套技术在高瓦斯矿井的探 索与应用 ［J］ .山东煤炭科技， 20168 60-61. ［3］ 戎立帆， 柏发松， 车志飞.下向穿层瓦斯抽采钻孔新型封孔方 法及应用 ［J］ .中国安全生产科学技术， 2014， 108 64-68. ［4］ 单佳勇.深井强突出煤层揭煤下向钻孔瓦斯抽采成套技术 ［J］ . 煤炭科学技术， 2015， 431 66-69. ［5］ 廖小明， 李志红， 周忠国， 等.单一松软低透气性煤层带压封孔 成套技术及工艺研究 ［J］ .水力采煤与管道运输， 20191 9-12. （ 责任编辑白洁 ） 张波 基于瓦斯抽采钻孔封孔成套技术及应用研究 143