试述瓦斯抽采钻孔封孔技术.pdf

基础研究 20190854 Modern Chemical Research 当代化工研究 合理的选择相应的措施，在净化达标后方可进行排放（表1）。 矿井污水类型主要污染成分净化处理方法 高浊矿井水煤岩粒、煤尘等 沉降、混凝、沉淀、过滤、 消毒灭菌 高矿化度矿 井水 重碳酸根、钙离子、 硫酸根、钾钠离子 软化处理（电渗析法、反电 渗析法） 酸性矿井水硫化矿物 化学中和法、微生物法、漫 地生态工程法 特殊污染物矿 井水 特殊污染物 （如煤泥水） 根据情况用不同方法处理 （如煤泥水闭路循环） 表1 矿井污水类型及净化办法 3矿区水污染灾害治理 ①要加强环保知识的普及，强化生态理念以及节约意 识，围绕“绿色可持续”的发展理念，实现水资源的合理保 护。②扩大资金投入的规模。煤矿既应该维护自身的经济效 益，还应该考虑到生态效益，需要增大在治水层面的资金投 入力度，按照污水排放量的要求展开，处理后的矿井污水可 以再次利用。③相关的部门要完善污水治理的制度，因地制 宜、因时制宜，避免盲目，要有针对性地提出治理的方案， 例如，矿区里面的生活垃圾要及时清理，另外可以适当植树 造林，改善矿区的生态环境；还能够对矿区所生产的灰渣进 行使用，将其填充到无实际使用意义的矿坑中。此外还应该 借助于地理信息系统来实现对矿区水体的动态监测，从而给 处理污水带来良好的理论参考。 结语 煤的水污染情况不容忽视，严重的情况会威胁到周围居 民的生命安全。因此作为煤矿的管理者，一定要严格执行国 家的相关治理政策，在保证自身经济效益的基础上，也兼顾 好社会效益以及生态效益，为可持续发展贡献自己的力量。 【参考文献】 [1]兰林.矿区环境治理技术的探讨与实践[J].煤矿安全, 2013,445224-227. [2]冯松涛.矿区地下水污染综合风险控制体系[J].现代商贸 工业,201629225-225. [3]陆治斌.贵州瓮福煤田矿井水污染防治研究[J].内蒙古煤 炭经济,201719115-116. 【参考文献】 张晓红（1984-），女，山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司； 研究方向环境工程。 试述瓦斯抽采钻孔封孔技术 ＊贺国强 （山西省阳煤寺家庄煤业有限责任公司 山西 045300） 摘要寺家庄公司15煤层结构松软、透气性差、瓦斯突出灾害危险程度高和瓦斯抽采难度大，严重制约了矿井的安全生产，因此其技 术急需改进。笔者根据长时间的工作经验以及积累的相关知识，对其状况进行了分析，并且探讨了其改进技术的应用。 关键词瓦斯抽采；钻孔；封孔；应用 中图分类号T 文献标识码A Discussion on Drilling and Sealing Technology in Gas Drainage He Guoqiang Shanxi Yangmei Sijiazhuang Coal Industry CO., LTD., Shanxi, 045300 AbstractThe 15 coal seam of Sijiazhuang Company has a soft structure, poor permeability, high risk of gas outburst disaster and great difficulty in gas extraction, which severely restricts the safe production of the mine. Therefore, its technology needs to be improved urgently. Based on long-term working experience and accumulated relevant knowledge, the author analyzed its situation and discussed the application of the improved technology for it. Key wordsgas drainage；drilling；sealing；application 1.瓦斯抽采钻孔封孔概述 1抽采钻孔漏气的探讨 从理论方面分析，封孔在不漏气的条件下，钻孔瓦斯抽 采浓度几乎是100。而现实情况为，国内大部分矿井的瓦斯 抽采浓度都无法达到可利用的需求，满足抽采浓度超过30 要求的矿井非常少，其既增加了瓦斯使用的难度，还抑制了 抽采系统的安全性。 瓦斯抽采钻孔的漏气方式存在如下两种第一，透过巷 道卸压带漏气；第二，顺着钻孔封孔段附近的裂隙进行漏气。 2封孔要求 建立在对钻孔漏气方式了解的基础上，基于提高封孔的 质量，瓦斯抽采钻孔封孔应该满足如下几点要求第一，封 孔深度应该比巷道卸压带深度大，防止抽采钻孔通过巷道卸 压带而漏气；第二，在封孔端对钻孔展开支护，避免其发生 形变，避免钻孔附近裂隙进一步发育，其中应该对钻孔附近的 煤体进行压实操作，以此来缩小钻孔附近漏气通道的截面积。 瓦斯抽采钻孔封孔的最合理地方是在巷道的应力增大的 区域中，应力增大区域的渗透率和渗流阻力相对于其他区域 要大，在这一区域中展开封孔，会取得良好的效果。明确应 力增高带的方式是多样的，譬如有数值模拟法、瓦斯含量法 上接第53页 下转第55页 基础研究 20190855 当代化工研究 Modern Chemical Research 与超声波法等。在还没有展开钻孔施工之前，煤体保持为应 力均衡的状态，在展开钻孔施工操作之后，应力均衡状态被打 破，使得钻孔附近的煤体应力重新划分。在该条件下，钻孔附 近煤体的渗透率、瓦斯压力等都出现了一定的变化。在塑性区 之中，钻孔附近的应力呈 现出进一步增大的趋势， 最终变成应力最大值，在 弹性区范围内，应力呈现 出降低的趋势，最终减小 到原岩应力。如右图为钻 孔周围应力分布示意图。 在展开封孔操作的过程中，若可以对钻孔带来相应的支 护力，那么钻孔附近的煤体就会从两向应力状态变成三向应 力的状态，并且应力会受到支护力的影响，呈现出变大的趋 势，钻孔附近的裂隙可以被压实，而其附近煤体渗透率会受 到应力的影响，两者之间表现为负相关的变化趋势；在其处 于三向应力状态下时，钻孔附近的媒体强度会增大，从而能 够抑制裂隙的发育。 3实例状况 本设计基于寺家庄原先的瓦斯抽采设计，在煤层条带两 侧分别增加一个瓦斯抽采钻孔，如果底抽巷和煤层间的距离 比7米大时，那么煤巷条带右端可以不增加钻孔。该次钻孔 设计剖面图如下图 （a）5m层间距钻孔布置示意图 （b）6m层间距钻孔布置示意图 （c）7m层间距钻孔布置示意图 2.抽采钻孔封孔工艺优化研究 1封孔工艺的完善 在已有钻孔工艺的前提下，基于寺家庄矿煤层有着松软 与易塌陷的特点，给出了满足王坡矿设计要求的封孔工艺。 图1 钻孔周围应力分布示意图 完善之后的封孔工艺流程主要体现为①钻孔在成孔之后， 需要展开封孔操作，在展开封孔操作的过程中，需要把10米 PVC管装进钻孔，孔的一端需要使用锦纱围在其8米的地方发 挥出阻挡的作用，另一侧需要利用木塞来套住；②通过棉布 对棉纱进行包裹，对于棉布两端需要有所固定，接着通过棉 线来将该段的棉布分成四段，以此来产生可以装下液体的四 个槽；③将聚氨酯中的液体按照11的比例倒进小桶之中， 与此同时还应该及时的进行搅拌，接着需要将其倒进棉布槽 之中。其中需要关注到，在棉纱端中应该适当的多倒一些， 从而来达到深部密封的要求；④迅速使用木塞来对孔口进行 塞紧操作，避免其中的液体外溢，之后与抽采系统建立联 系，以此来展开瓦斯抽采的操作。 2地面封孔工艺试验分析 基于给出科学有效的封孔试剂用量，在地面针对聚氨酯 封孔效果展开了具体的分析和实验，在实验的过程中，主要 利用的试剂为发泡倍数为12的聚氨酯。 ①实验步骤。把4米长的塑料管依据442的方式来形 成10米长的钻孔，之后把PVC封孔按照63的方式来接成9米 长的孔，还应在封孔管前部1米处位置利用棉纱来围成约束 聚氨酯，之后进行膨胀的操作。按照计算得出的环形空间体 积是34升与实验所采取的聚氨酯，使得试剂用量中的黑和白 料依次是2000毫升。在实验前，需要把黑白料放进搅拌桶之 中进行搅拌，接着再放进棉布槽中展开钻孔操作。②实验结 果。打开塑料管，达到了预期的充填期望。③实验结论。通 过地面实验，能够发现现阶段所采用的聚氨酯发泡倍数其实 是5.31，封孔长度8米所使用到的聚氨酯是9升。 3.改进后的封孔工艺效果考察 1完善之后的封孔工艺实验 采取完善之后的封孔工艺，使其在A工作面运输顺槽 1600米的位置封10个抽放钻孔，与此同时还需要装配孔板流 量计；另外，在运输顺槽中使用多个抽放钻孔，相对于完善 之后的封孔工艺取得了良好的效果。 2封孔效果的研究 试验钻孔施工完成后，均采用改进后的封孔工艺进行封 孔。按照现场数据新工艺封孔的钻孔在2017年3月10时的 负压为6-6.2kPa；原工艺封孔的钻孔在2017年3月5日时的负 压为3.7～6.5kPa，从中能够看出新封孔工艺在负压比原封 孔工艺大的前提下下平均浓度增大了2到3倍，由此表明新工 艺的封孔效果较大。 结语 综上所述，在经过一系列技术方面的改造之后，新工艺 的封孔效果很明显，而且抽放量以及瓦斯浓度都有了相应的 提高，也使得寺家庄煤矿的环保工作更完善，综合效益有了 新的提升。 【参考文献】 [1]段康廉,冯增朝,赵阳升.低渗透煤层钻孔与水力割缝瓦斯 排放的实验研究[J].煤炭学报,2002,27150-53. [2]胡杰,隆清明,李建功.顺煤层钻孔瓦斯抽采时空演化规律 研究[J].煤炭科学技术,2016,450283-88. [3]刘磊.高应力突出松软煤层封孔技术研究与应用[J].煤炭 与化工,2017,40452-55. 【作者简介】 贺国强（1987-），男，山西省阳煤寺家庄煤业有限责任公 司；研究方向煤矿瓦斯抽采。