瓦斯抽采钻孔封孔工艺技术研究及应用.pdf

第2步孔口端用一个圆台形的木塞 （ 如无木塞也可用棉 纱缠绕替代 ） 做封堵装置并可固定孔口防止碰撞松动，这样 聚氨酯在相对有限的空间内膨胀，易与孔壁紧密接触，有利 于提高封孔质量。 第3步在棉纱与木塞之间用约3m长的棉布包起，用铁 丝或棉线绑成四个或三个槽，以盛装聚氨酯。 第4步尽快将搅拌好的聚氨酯倒入槽里，同时快速将封 孔管推入抽放钻孔内，塞紧木塞。 3 工作面封孔效果考察 图2实验钻孔在8401进顺位置 在该矿8401工作面进风顺槽进行改进封孔工艺试验，试 验地点在距停采线200m的进风顺槽处，施工9个抽采钻孔， 某煤矿矿井瓦斯抽采主要为邻近层抽采和本煤层抽采， 其中邻近层瓦斯和本煤层瓦斯涌出比例约为90和10。该矿 地面泵站抽采的瓦斯浓度仅为5左右，井下预抽抽采钻孔单 孔平均瓦斯浓度还不到10，抽采系统的能力明显不足，严 重影响了矿井的瓦斯治理工作。结合现有钻孔封孔工艺的研 究情况[1-4]，分析发现造成该矿目前困境的原因是抽采钻孔 的封孔长度短，而巷道掘进造成煤层裂隙较为发育，封孔段 正处于巷道破坏影响范围之内，漏气严重。根据该矿井的抽 采钻孔封孔现状及存在问题，急需对其抽采钻孔封孔工艺进 行改进。 1 工程背景 该矿8401工作面地面标高905～1028.5m，平均标高为 966.8m。本面所采15煤层，属无烟煤种，工作面走向长 1104m，倾斜长度220m，硬度系数为f2.5～3，煤层总厚为 7.4～10.85m，平均厚度8.74m，一般含矸2层。采煤方法采用 走向长壁后退式综采放顶煤工艺，一次采全高，顶板采用全 部冒落法管理。工作面采用“UI”通风方式，工作面设计 通风量2520m3/min，实际通风量2660m3/min，工作面瓦斯最 大涌出约175.75m3/min，相对瓦斯涌出量39.74m3/t。 2 工作面抽采钻孔封孔工艺改进 封孔工艺影响钻孔抽放效果，根据矿井实际情况，原有 的封孔效果并不理想，在分析该封孔工艺的同时对钻孔封孔 材料、钻孔封孔长度、钻孔封孔步骤等提出改进措施，确保 矿井工作面的瓦斯抽放效果。 2.1 钻孔封孔材料 根据实际情况，封孔所需材料为聚氨酯、白布、铁丝和 65mmPE封孔管。 2.2 钻孔封孔长度 根据其他煤矿现场等经验，通过试验矿井实际情况和实 测数据，决定利用8m封孔管封孔。 2.3 钻孔封孔步骤 封孔材料选用聚氨酯膨胀液，它是由两种液体按1∶1比 例均匀混合，通过棉布将混合液引入孔内达到其封孔的目的。 具体的做法如下 第1步将8m长的封孔管伸入孔内1m，在距前端1m处绑 上棉纱做阻挡装置，防止聚氨酯溢到前端。因为聚氨酯在一 个前后端没有封堵装置的相对自由的空间反应膨胀，这样聚 氨酯与钻孔壁接触不够紧密，容易漏气。如图1所示。 瓦斯抽采钻孔封孔工艺技术研究及应用 杨利平 1,2 （1中煤科工集团 重庆研究院有限公司，重庆400037；2国家煤矿安全技术工程研究中心，重庆400037） 摘要院 针对某煤矿瓦斯抽采效果不理想的现状，提出对现有瓦斯抽采钻孔封孔工艺技术进行改进，主要涉及钻孔封孔材 料、钻孔封孔长度、钻孔封孔步骤等，并在某煤8401工作面进行了应用。研究结果表明该矿采用新的封孔工艺后，抽采钻孔 瓦斯浓度提高了4倍以上，取得了较好的瓦斯抽采效果。 关键词院 瓦斯抽采；钻孔；封孔工艺；应用 中图分类号院 F406.3曰 TD712.6文献标识码院 B文章编号院 1008-0155 2020 06-0068-02 图1改进后钻孔封孔流程 68 渊上接67页冤 支撑升起顶棚，挡煤皮将产生区域半封闭，防止截割产生煤 尘扩散的同时防止截割煤块飞溅。 5.3 干式除尘设备，防止工作面作业产生粉尘扩散，污 染整个掘进巷道，为维护职工健康安全环境，工作面增加干 式除尘设备，干式除尘设备组成有除尘风机、干式除尘箱、 负压风筒，除尘风箱、风机安装至破碎转载机后，由负压风 筒链接至工作面，在作业期间开启抽出式除尘设备，工作面 空气通过除尘设备进入巷道。对作业环境空气进行整体净化。 6 结语 总之，掘锚机可以实现掘进、支护、装载、运输同时作 业，实现短掘短支，掘进与支护同时作业，在掘进中极大地 提高了作业速度，在现代化特大型煤矿生产采掘接续中起着 至关重要的作用。 参考文献院 [1]谢荣.掘锚一体技术在煤巷快速掘进中的应用探索[J].中 国高新技术企业,20140979-80. [2]马力,回新冬,姚强岭.恒源煤矿采区轨道下山机械化作 业线优化及应用[J].煤炭工程,2020,520348-52. [3]李青山.掘锚机在矿井煤巷快速掘进中的应用[J].内蒙古 煤炭经济,20150844-45. [4]徐晓宏.基于多臂掘锚一体机的快速掘进应用研究[J].煤 炭技术,2020,3901168-170. [5]杨健健,张强,王超,常博深,王晓林,葛世荣,吴淼.煤矿掘 进机的机器人化研究现状与发展[J/OL].煤炭学报1-12[2020- 04-26]. 003.html. 作者简介院 李奇峰 渊1990-冤袁 男袁 中天合创葫芦素煤矿掘锚三队生 产副队长袁 本科袁 助理工程师袁 从事矿井开采技术研究工作遥 实验钻孔布置如图2所示；封孔后每个钻孔均安装孔板流量 计，安装完毕后进行抽采参数观测，同时在该进风顺槽的实 验孔附近地点选择4个用原封孔工艺封的抽采钻孔，与新封孔 工艺实验钻孔同时进行抽采效果考察，确定这两种封孔方式 的优劣。新封孔工艺9个实验钻孔布置参数如表1所示。 表1实验钻孔布置参数 从管道安装完毕接抽后开始原封孔工艺与改进封孔工艺 的对比考察，观测抽采数据。数据测定时间为7天以上，其平 均浓度如表2和图3所示。 表2新老工艺浓度对比表 由表2和图3可知与原封孔工艺相比较，该矿实施新的 封孔工艺抽采钻孔瓦斯浓度大幅度提高。原工艺钻孔抽采瓦 斯浓度在311，平均为8左右，新工艺钻孔瓦斯浓度在 29.363.4，平均约为37，与原封孔工艺相比，抽采浓度 提高了4倍以上。 图3新老封孔工艺浓度效果对比 4 结论 对某煤矿现有瓦斯抽采钻孔封孔材料、钻孔封孔长度、 钻孔孔封步骤等工艺进行了改进，在8401工作面实施新的封 孔工艺后，抽采钻孔瓦斯浓度提高了4倍以上，取得了良好的 效果。 参考文献院 [1]孙文德,李子全,周军,等.瓦斯抽采中新型封孔材料及工 艺的应用研究[J].煤炭科学技术,2012,400460-63. [2]王新伟.新型水泥基封孔注浆料的制备及应用研究[D]. 河南理工大学,2015. [3]刘延保.瓦斯抽采钻孔封孔成套技术及应用研究[J].煤炭 工程,2017,490432-35. [4]赵鑫磊.瓦斯抽采钻孔新型封孔方法的研究与应用[J].山 东煤炭科技,20181293-9497. 作者简介院 杨利平 渊1980-冤袁 男袁 湖北应城人袁 硕士袁 副研究员袁 现从事煤矿瓦斯灾害防治研究工作遥 69