邹庄煤矿穿层钻孔封孔技术研究.pdf

收稿日期２０１９ －０７ －１２ 作者简介周加庆１９８３ － ꎬ男ꎬ江西抚州市人ꎬ２００７ 年毕业于安徽理工大学安全工程专业ꎬ工程师ꎬ现在安徽神源煤化 工有限公司邹庄煤矿从事煤矿安全技术管理工作ꎮ 邹庄煤矿穿层钻孔封孔技术研究 周加庆安徽神源煤化工有限公司 邹庄煤矿ꎬ安徽 淮北 ２３５１００ 摘 要本文分析邹庄煤矿石门揭煤穿层钻孔瓦斯抽采效果ꎬ通过改进封孔技术ꎬ提高瓦斯抽采效果ꎬ为石门安全揭 煤提供了可靠保障ꎮ 关键词石门揭煤ꎻ穿层钻孔ꎻ封孔技术 中图分类号Ｆ４０６. ３ꎻＴＤ７１２ 文献标志码Ｂ 文章编号１００８ －０１５５２０１９１４ －０１１０ －０２ 随着大功率钻孔施工设备越来越多ꎬ钻孔施 工深度越来越深ꎬ从几十米到上千米ꎮ 虽然很多 钻孔按设计要求施工到位ꎬ但瓦斯抽采浓度低、抽 采流量少ꎬ瓦斯抽采效果达不到预想效果ꎬ严重制 约着矿井的接续ꎬ如何提高瓦斯抽采效果显得非 常重要ꎮ １ 概况 １. １ 矿井概况 邹庄煤矿位于宿州市西南ꎬ隶属淮北市濉溪 县ꎬ其中心距宿州市约 ２５ｋｍꎮ 井田内主要含煤地 层为二叠系的上、下石盒子组和山西组ꎬ区内揭露 地层总厚约 ９７４. ２０ｍꎮ 自上而下含 １、２、３、４、５、６、 ７、８、１０ 和 １１ 等 １０ 个煤层组ꎬ含煤 ３０ 余层ꎬ含 煤平均总厚２３. ３９ｍꎬ其中３２、６２、７２、８２为主要可采 煤层ꎬ５１、５２、１０ 为次要可采煤层ꎬ主要可采煤层平 均总厚 １１. ６９ｍꎬ占可采煤层平均总厚的 ８４. ３０％ꎮ １. ２ ８７ 轨道及回风石门概况 １. ２. １ 巷道工程概况 ８７ 轨道石门设计长度 ８９５ｍꎬ主要担任 ８７ 采 区的进风及运料任务ꎬ采用锚网索喷注支护ꎮ 巷 道揭 ７２、８２煤标高分别为 － ７１７. ９ｍ、 － ７２３. ６ｍꎮ ８７ 回风石门设计长度 ８９２ｍꎬ主要担任 ８７ 采区的 回风 任 务ꎮ 巷 道 揭 ７２、 ８２煤 标 高 分 别 为 －７０４. ０ｍ、 －７１１. ４ｍꎮ １. ２. ２ 揭煤区域煤层瓦斯情况 在 ８７ 轨道石门距 ７２煤法距 １１ｍ 时ꎬ施工了 ３ 个测压钻孔ꎬ其中 ３＃孔终孔位于 ８７ 回风揭煤区 域ꎬ瓦斯压力０. ９４ＭＰａ见煤标高 －７１４. ２ｍꎬ实测 ７２ 煤最大瓦斯含量 ９. ７ｍ３/ ｔꎬ取样标高 －７１１. ６ｍꎮ 在 ８７ 回风石门距 ７２煤法距 １３ｍ 时ꎬ实测 ７２煤层 最大瓦斯含量 １０. ２４ｍ３/ ｔꎬ取样标高 －７０３. ６ｍꎮ １. ３ ８７ 轨道石门揭煤钻孔施工及封孔情况 在 ８７ 轨道石门法距 ７ｍ 前ꎬ通过两帮钻场及 迎头施工揭煤穿层钻孔ꎬ孔径 １１３ｍｍꎬ共计施工 １３０ 个钻孔ꎬ总工程量 ７２４０ｍꎮ 钻孔实际控制石门 轮廓线左侧 １５ｍ、右侧 １７. ５ｍ、上侧 １２ｍ、下侧 １０ｍꎮ 根据钻孔实际施工填图分析ꎬ对部分区域进 行了补孔ꎮ 每个钻孔施工结束后均进行水力冲 孔ꎬ冲煤量共计 ２５２ｔꎮ 采用简易的“两堵一注”封 孔ꎬ即在盘管前后端用编织袋配合 ＡＢ 胶进行封 堵ꎬ然后再注浆ꎮ １. ４ ８７ 轨道石门抽采效果分析 穿层钻孔施工结束后ꎬ定期观测总管瓦斯抽 采参数ꎬ按月度平均数据统计ꎬ具体见下表ꎮ 由上表可以看出ꎬ瓦斯抽采浓度和流量均不 高ꎬ反映出钻孔封孔质量不高ꎬ抽采效果差ꎮ ２ 封孔技术研究 总结 ８７ 轨道石门揭煤穿层钻孔抽采效果差 的经验教训ꎬ必须改进钻孔封孔工艺ꎬ提高瓦斯抽 采效果ꎮ 通过采用“二堵一压”带压注浆封孔工 艺ꎬ利用注浆泵通过注浆管将封孔器两端囊袋快 速充填、膨胀ꎬ与钻孔壁紧密接触ꎬ形成密闭区域ꎬ 达到爆破压力１. ０ＭＰａ时ꎬ开始充填两囊袋中间 的封闭段ꎬ直至注浆压力达到所要求１. ２ＭＰａ 以 上过程ꎬ称之为“二堵一压”ꎬ从而实现多层封孔ꎬ 保证良好的密封效果ꎮ ２. １ 管路铺设 如下图所示ꎬ根据地质构造和钻孔的设计要 求铺设封孔管路ꎬ达到最佳封孔长度要求ꎮ 首先ꎬ 将直径 ５０ｍｍ、长度１８ｍ 的 ＰＥ 盘管前端２ｍ 为花 管穿过封孔器ꎬ在距花管向外 ０. ５ｍ 位置处敷设 前端矿用封孔器ꎬ距前段矿用封孔器 ５ｃｍ 处铺设 回浆管路ꎬ前端、后端矿用封孔器和回浆管路均通 过透明胶带或铁丝紧敷在封孔管路上ꎬ再将封孔 管路送至孔中预定的深度ꎬ后端矿用封孔器的铺 设距孔口 ５０ｃｍ 处ꎬ封孔管路外露孔口 ２０ｃｍꎮ ０１１ ２. ２ 封孔步骤 １达到封孔设计所需长度的要求ꎮ ２前端 矿用封孔器通过透明胶带紧缚在距筛管 ５０ｃｍ 位 置处ꎮ ３回浆管路通过透明胶带紧缚在前端矿用 封孔器下部 ５ｃｍ 处ꎮ ４后端矿用封孔器的铺设距孔口 ５０ｃｍ 处ꎬ 抽放管路外露孔口 ２０ｃｍꎮ ５材料按水灰质量比 １∶ １ 进行配比ꎬ搅拌均 匀ꎬ将浆液缓慢注入囊袋ꎬ当预留的爆破阀爆破 时ꎬ可适当加快注浆的速度ꎬ注浆过程中须不停搅 拌ꎮ ６回浆管路必须达到返浆ꎬ当回浆管路回浑 浊浆液时ꎬ停止注浆 ３ｍｉｎ 后继续注浆排除钻孔 内的气体ꎬ当回浆管路再次回浑浊浆液时ꎬ关闭 回浆管路并继续缓慢注浆ꎬ当压力达到 １. ２ＭＰａ 时ꎬ停止注浆ꎮ ３ 效果分析 ８７ 回风穿层钻孔采用囊袋“二堵一压”带压 注浆封孔工艺后ꎬ按月度平均数据统计ꎬ具体见下 表ꎮ 通过上表分析ꎬ与 ８７ 轨道穿层钻孔相比ꎬ８７ 回风钻孔瓦斯抽采浓度和流量均有了大幅提高ꎮ ４ 结论 采用囊袋“二堵一压”带压注浆封孔工艺后ꎬ 钻孔瓦斯抽采浓度和流量均有大幅提高ꎬ大大缩 短了瓦斯抽采时间ꎬ并且有效降低了煤层中原始 瓦斯含量ꎬ为矿井的安全发展提供了可靠保障ꎮ 责任编辑张春玲 上接第 １０２ 页 如此一来ꎬ若执行山西标准ꎬ也极可能造成分区混 乱ꎮ ２. ２ 山西省内哪些煤矿应进行分区管理 山西标准要求ꎬ全省所有煤矿按照本矿区水 文地质查明程度和防治措施到位情况对全井田进 行“三区”划分ꎮ 若执行山西标准ꎬ山西省内所有 煤矿均应进行分区管理ꎮ 国家标准要求ꎬ煤矿应 对受老空水影响的煤层按威胁程度编制分区管理 设计ꎮ 若执行国家标准ꎬ山西省内目前不受老空 水影响的煤矿可暂不进行分区管理ꎮ 事实上ꎬ目 前山西省内在建的深部矿井一般不存在历史遗留 的老窑和报废井巷ꎬ加之未形成采空区ꎬ所以暂时 不受老空水影响ꎬ此类煤矿在基建期间可暂不进 行分区管理ꎬ但转入生产后ꎬ随着采空区不断充 水ꎬ就应进行分区管理了ꎮ 需要强调的是ꎬ兼并重 组矿井即便在基建期ꎬ也应进行分区管理ꎬ因为历 史上小窑破坏导致井田内存在大量的老空水ꎮ 笔者建议执行国家标准ꎬ受老空水影响的煤 矿应进行分区管理ꎬ不受老空水影响的煤矿可暂 不进行分区管理ꎮ ３ 结论与建议 １山西省 ２０１７ 年开始实施的煤矿防治水分 区管理ꎬ提高了山西省煤矿防治水工作整体水平ꎬ 并在一定程度上得到国家煤矿安全监察局的认 可ꎮ 但国家煤矿安全监察局 ２０１８ 年印发的细 则并未完全采用山西省的做法ꎬ仅基于老空水这 一影响因素进行分区ꎮ ２山西标准在分区时同时考虑老空水、承压 水等多种水害类型ꎬ为多种水害类型老空水、承 压水等分区方案ꎻ国家标准在分区时只考虑老空 水ꎬ属于单一水害类型老空水分区方案ꎮ 山西 标准明显严于国家标准ꎮ ３山西标准在效力层级上低于国家标准ꎬ且 针对性和可操作性较国家标准弱ꎬ在一定程度上 增加了煤矿企业负担ꎬ还容易导致分区混乱ꎮ ４建议统一执行国家标准ꎬ在分区时只考虑 老空水这一单一水害类型ꎻ受老空水影响的煤矿 应进行分区管理ꎬ不受老空水影响的煤矿可暂不 进行分区管理ꎮ 参考文献 [１]李文文. 防治水分区划分在麦地掌煤矿的应用 [Ｊ]. 现代矿业ꎬ２０１８ꎬ３４３２３４ －２３６. [２]谭龙泉ꎬ袁昌军. 明鑫煤矿防治水分区及水害防治 措施[Ｊ]. 西部探矿工程ꎬ２０１８ꎬ３０８１６４ －１６６ꎬ１７０. [３]张旭清. 余吾煤业防治水分区划分及防治措施 [Ｊ]. 煤ꎬ２０１８ꎬ２７９５７ －５８. [４]陈敏. 煤矿防治水分区管理论证 以镇城底矿 为例[Ｊ]. 华北国土资源ꎬ２０１８ꎬ５７６ －７８. 责任编辑张春玲 １１１