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64 煤 炭 科 技 COAL SCIENCE 2. Hen a n En erg y a n d Chemic a l Group, Zhen g zhou,Hen a n , 450000 Abstract In view of the f a c t tha t the c oa l qua l ity of some workin g f a c es in Yuwu Coa l In dustry is sof t a n d bro ken , whic h l ea ds to the tec hn ic a l probl em tha t the c on c en tra tion of sin g l e hol e in g a s dra in a g e borehol e is l ow or even bec omes wa ste hol e a f ter sea l in g , this pa per put f orwa rd the three-dimen sion a l “sec on da ry sea l in g “ tec hn ol og y of g a s dra in a g e borehol e, a n d expoun ded the ba sic prin c ipl e of the tec hn ol og y. The in dustria l test wa s c a rried out in N1101 return a irwa y of Yuwu Coa l In dustry. The resul ts showed tha t the three -dimen sion a l “sec on da ry hol e sea l in g “ tec hn ol og y c a n ef f ec tivel y sea l the c ra c ks a roun d the hol es where the hol es a re in series, preven t the surroun din g a ir f rom en terin g the extra c tion hol es, a n d improve the g a s extra c tion c on c en tra tion a n d the uti l iza tion ra tio of the hol es. Key words g a s dra in a g e dril l in g borehol es sec on da ry borehol es sea l in g CLC numberTD712 Document identification codeB 瓦斯灾害是国内煤矿事故中发生频率最高、 、危 害程度最大的灾害之一〔1-2], ,因此瓦斯治理是保障煤 矿安全生产过程中的重中之重叫瓦斯抽采目前是 治理瓦斯灾害最重要的手段， ，瓦斯抽采可以分为钻 孔抽采、 、巷道抽采和综合抽采, ,其中钻孔抽采是煤 矿治理瓦斯的主要手段之一叫国内煤矿的封孔技 术主要有封孔器封孔法叫聚氨酯封孔法问和“ “两堵 一注” ”式封孔法巾等， ，但以上技术 煤 - 抽采 ， ，其原因是钻孔 煤中 孔 范围过大，，造成裂隙的发育和扩展， ，最 终导致瓦斯抽采钻孔的串孔，，大的 瓦斯抽 采效率[8-9]o 此， ， 煤层瓦斯抽采钻孔 2020年第3期郭书明等瓦斯抽采钻孔立体式“二次封孔“技术研究 65 展立体式“二次封孔”技术研究，以提高钻孔密封质 量,避免串孔现象的发生。 余吾煤业公司地处山西省东南部,沁水煤田东 部边缘中段,矿井井田面积161. 205 km2,埋深500 〜700 m,地质储量12. 99亿t,可采储量6. 58亿t, 煤厚5. 00〜7. 25 m,平均厚5. 99 m,主采3煤,煤 层瓦斯基本参数如表1所列。 表 3煤瓦斯基本参数 瓦斯含量 /kg *m-3 坚固性 系数 钻孔量衰减系数 /d-1 性系数 /m2*MPa-2d-1 5. 41 23. 690. 41 - 0. 530. 14 0. 390. 23 0. 42 由表1可知,3煤坚固性系数f最小值低于 0. 5,属于松软煤层根据煤矿瓦斯抽采工程设计 标煤层瓦斯抽采 程 ,3煤 性系数 为0. 23 / 0. 42 m2MPa-2d-1,属于可抽采煤层，但其 性较差，再加上钻孔流量衰减快,故余吾煤业3 煤层属于低 性松软煤层。 1松软破碎区抽采概况 顺层钻孔预抽瓦斯具有钻进速度快、费用低、 有效抽采 。 ， 采 的 , 生 ，港道 边煤 孔、 。 ，由于地应 , 发、 ，最终会 边 、 中 如口 1所。 ， 发 , 钻孔封孔段处于 , 孔 有密封 的 , 钻孔 孔, 封孔 程中 封 , 钻孔 , 孔 的 ，会 孔 发 ,最 低钻孔的密封质 量， 钻孔的有抽采 ， 钻孔瓦斯 抽采的预 。 图1孔周应力分布区示意 余吾矿 地 以 主， 小 14. 5 MPa,水平向侧压力系数为0. 9,水平应力13. 1 MPa。N1101工作面标高为402〜445 m,北侧、西 侧 煤,煤层 均厚6.4 m，煤层倾角5。。风 方式为单U型通风,工作面供风量3 426 m3/min,可 解析瓦斯含量约6. 127 4 m3/t。N1101回风巷部 - 域存 钻孔 孔后就发生串孔现象， 瓦斯 抽采单孔浓度低、有抽采 问题。经析 发现,N1101回风 处于大规模松软 中,煤 容 发生变形、位移和 ，受邻近工作面回采的 影响， 场和破 伤 叠加， 生 变 甚至失稳破坏， 钻孔 施工过程中也 破坏有的 状态， 因素 瓦斯抽采钻 孔在成孔即变为废孔，严重影响了瓦斯抽采 率，给瓦斯治理工作 来 困难。 2立体式二次封孔“技术应用 余吾矿区决定对位于N1101回风巷区域的60 个废孔 行立 式“二次封孔”，即 有废孔的基 础上，用直径42 mm的钻头 废孔周围呈三角形 施工3个深15 m的钻孔，孔 注入膨胀水泥,待 水泥膨胀 凝固 立 式封孔，如 2所示。立 式“二次封孔”可以有封 废孔 的 ， 孔 固带,避免空气从 发的孔 进入钻孔。高强 的水泥材料在起到良好加固作 的同，也避免 的二次发。 图2立体式“二次封孔”示意 3效果分析 对N1101回风巷中发生漏气、串孔或单孔浓度 低的钻孔进行立 式“二次封孔”试验，跟踪观测 60个钻孔,N1101回风 部分低浓、乱 串孔钻孔 立 式“二次封孔”的 比如 3 所。 经现场验证,低浓度、漏气或串孔钻孔在“二次 封孔” 良好。试验共计60个钻孔，高了 40 个钻孔的瓦斯抽采浓， 率67。 立体式 “二次封孔”技术,减 以 处理的废孔和孔 量， 高钻孔单孔浓 和钻孔 率， 66 煤炭科技2020年第3期 延长了瓦斯抽采期， ，显著改善了瓦斯抽采效果o 钻孔号 钻孔号 参考文献 [1]程远平，付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J ].采矿与 安全工程学报,2009,262127 - 139. ⑵袁亮.我国深部煤瓦斯共采战略思考/J ].煤炭学报,2016,41 11 - 6. ⑶赵彤宇，杨胜强,王晓宁，等.赵官煤矿瓦斯地质逐级控制及主控 因素分析/J 0.煤矿安全,2020,51 2174 - 177,182. ⑷李江朋.煤矿瓦斯综合抽采技术 用[J ].能源与节能,201811 177 - 179. [5]马钱钱.瓦斯抽采钻孔封孔工艺研究及应用[J ] .内蒙古煤炭经济, 20191675 - 76. ⑹ ，张亚潮,王小军，等.囊袋式聚氨酯封孔器在松软煤层中 的应用[J ] .煤炭技术,2019,381279 - 81. [7] 徐宁武，孙炳兴.“两堵一注”封孔工艺在银北矿区的应用研究[J ] . 能源与环保,2019,41811 - 14. [8] 包若羽松软煤层抽采钻孔密封段失稳机理及新型加固密封技 术研究[D].西安西安科技大学,2019. [9] 梁旭,利敏.瓦斯抽采钻场模块化管理的研究与应用[J ] .煤炭 科技,2019,404114 - 116. 图3立体式“二次封孔”效果分析对比 此外, ,采用二次封孔技术之前, ,为降低巷道内 瓦斯浓度, ,需要在两个瓦斯抽采钻孔之间再增加钻 孔以提高瓦斯抽采量。。原计划在60个废孔附近重 新进行补打钻孔, ,每2. 5 补打1个钻孔, ,共需补 孔30个。每个钻孔深150 使用普通封孔水泥约 4袋, ,60个钻孔共计使用水泥约10 t 经计算利用 二次封孔注浆技术处理可节约成本约3万元, ,经济 效益显著。 作者简介郭书明1989,男，山西长治人2012年 毕业于内蒙古科技大学采矿工程专业，山西潞安集团余吾 煤业有限责任公司助理工程师。 4结语 1 采用立体式“ “二次封孔” ”技术可有效封堵 瓦斯抽采钻孔周围裂隙, ,提 瓦斯抽采钻孔 封 能， 能， 孔瓦斯浓度 6提 24, ,延 了有 效抽采 间, , 理瓦斯抽采钻孔 孔 有效 手段， ，保障了煤矿的安生。 2 采用立体式“ “二次封孔” ”技术有显著的经济 效益， ， 节约了经济成本。 。 收稿日期2019-11-12
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