囊袋式封孔技术在探水钻孔中应用_秦斌.pdf

煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 0引言 探放水施工是采掘工作面消除水患重要技术手 段， 它主要采用专用钻机向积水区域施工若干个探水 孔， 然后进行放水， 为了保证放水安全， 需对钻孔进行 封孔处理，封孔质量直接关系着放水施工安全几效 率；但是目前我国多数煤矿钻孔封孔存在很多问题， 主要表现在封孔长度确定盲目性大，封孔工艺落后， 封孔质量差等，从而严重威胁着探放水施工安全； 本 文以漳村煤矿 2301 运巷为例，对传统封孔工艺进行 优化， 提出了囊袋式封孔技术， 并进行实际应用。 1概述 潞安集 团 漳 村 煤 矿 2301 风 巷 设 计 长 度 为 1054m，巷道设计断面规格为宽高 5.03.3m， 施 工巷道掘进煤层为二叠系山西组下部的 3 煤层， 平 均厚度为 6.43m。 2301 风巷采用综合机械化掘进施工 工艺， 截止 2018 年 7 月 23 日施工巷道已掘进 370m。 2301 运巷位于奥灰承压区，承受最大水头高度 为 118m。 另据瞬变电磁勘探结果显示， 工作面掘进中 南部为顶板 7 含水层富水区， 层间距为 34m， 预计含 水量为 5842m3，预计巷道掘进过程中最大涌水量为 140m3/h， 平均涌水量 100m3/h。 为了保证巷道掘进安全， 2301 运巷掘进前期通 过超前钻探施工进行顶板水患排除， 工作面每排布置 3 个探水钻孔， 钻孔深度为 100m， 钻孔与顶板成 10 仰角布置，钻孔扩孔深度为 12m，扩孔直径为 105mm， 采用水泥砂浆进行封孔处理； 但是由于水泥 砂浆渗透能力、 胶结能力差， 封孔质量差， 在巷道前期 探放水施工时经常出现孔口管窜动现象， 其中发生两 次封孔不合格， 导致透水事故， 不仅降低了工作面探 放水施工效率， 而且严重威胁着巷道施工安全。 对此， 地测科矿通过技术研究提出了囊袋式封孔技术。 2囊袋式封孔技术应用 为了提高钻孔封孔质量， 保证巷道后期掘进过程 中探放水施工安全，决定采用煤屑量法确定封孔长 度， 采用囊袋式封孔封孔工艺。 1 ）封孔长度确定为了保证封孔长度满足探放 水施工要求， 采用煤屑量法确定封孔长度， 即在工作 面施工三个实验钻孔， 钻孔深度为 30m， 其它参数与 探水钻孔参数相同， 每个实验钻孔施工期间详细记录 囊袋式封孔技术在探水钻孔中应用 秦斌 （潞安集团漳村煤矿 ，山西 长治 046031 ） 摘要 为了提高探水钻孔封孔质量， 保证掘进巷道探放水施工安全， 避免因探水钻孔封孔不合格， 造成放水过程中出现窜孔现象， 导致透水事故发生， 潞安集团漳村煤地测科矿通过技术研究， 对传统 探水钻孔封孔工艺进行优化， 提出了囊袋式封孔技术， 并在 2301 风巷探放水施工过程中进行应用， 取 得了显著应用成效。 关键词 探水钻孔 ； 封孔技术 ； 囊袋式 ； 两堵一注 ； 应用分析 中图分类号 TD712.6文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 03- 0172- 03 Study on Technical Measures for Improving Safety of Drift Water Exploration and Drainage Construction QIN Bin （Zhangcun Coal Mine ofLuan Group , Changzhi 046031 , china ） Abstract In order toimprove the sealingquality ofwater exploration boreholes, ensure the safety ofwater exploration and drainage construc- tion in tunnels, avoid the phenomenon ofchanneling in the process of water drainage due to the unqualified sealing of water exploration bore- holes, and lead to the occurrence of water leakage accidents, Zhangcun Coal Geological Survey Mine of Luan Group optimized the traditional sealing technology of water exploration boreholes through technical research, put forward the bag sealing technology, and explored water drainage in 2301 wind tunnel. The application in the construction process has achieved remarkable results. Key words water exploration drilling; sealingtechnology; sack type; twoplugs and one injection ; application analysis 172 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 每米产生的煤屑量， 根据煤屑量多少确定煤体原岩稳 定区， 封孔底端必须保证位于原岩稳定区内； 通过现 场记录发现， 2301 运巷施工的 3 个实验钻孔， 在 0- 5m范围内平均产生的煤屑量为 4.4kg/m， 在 5- 13m 范围内平均产生的煤屑量为 3.6kg/m，在 13- 30m 范 围内， 平均产生的煤屑量为 2.93.6kg/m， 且趋于稳定， 由此可见在钻孔 13m 后为原岩稳定区，最终确定封 孔长度为 14m。 2 ） 封孔设备 ZY- 750D 矿用钻机一台， 电机功率 问哦 20KW， 油泵功率为 25Mpa； 导向合金钻头 3 个， 直径为 75mm；三翼扩孔钻头 1 个，直径为 130mm； PVC 孔口管 4 根， 每根长度为 4.0m， 直径为 105mm； PKN 型封孔器 2 个； 16mm 注浆软管一根； 2zbq- 6/4 注浆泵一台； XZFKL- I 矿用封孔注浆材料， 该注浆材 料在缓慢膨胀过程中能够向钻孔周边裂隙逐渐渗透 封堵， 使得材料与煤体紧密粘合在一起， 粘接效果好， 凝固时间为 2h （达 80以上 ） ， 粘接强度为 45MPa， 膨 胀倍率为 12。 图 12301 运巷探水钻孔囊袋式封孔施工平面示意图 3 ） 施工工艺 ①首先在指定位置采用 ZY- 750D 矿用钻机进行导向钻孔施工，钻孔施工深度为 15m， 导向钻孔施工到位后更换为三翼扩孔钻头进行扩孔 处理， 扩孔后孔径为 130mm， 深度为 14m； ②钻孔扩 孔后依次想钻孔内埋入 4 根 PVC 孔口管，相邻两节 管之间采用丝扣式连接； ③孔口管安装后， 向钻孔底 部注入膨胀水泥进行封堵， 底部封堵长度为 0.8m， 底 部封堵后在距孔底 0.8m处安装一个 PKN 型封孔器； 在距孔口 0.8m处同样安装一个 PKN 型封孔器， 从而 使两封孔器之间形成环形空间， 如图 1 所示； ⑤将注 浆软管埋入环形封堵空间内，孔口管外露端与 2zbq- 6/4 注浆泵， 然后采用注浆泵向环形空间高压注 入 XZFKL- I 矿用封孔注浆材料，注浆平均压力为 1.8MPa， 注浆时先高压后低压， 注浆时发现煤壁有浆 液渗出时立即停止注浆， 然后在封孔器与孔口之间采 用膨胀水泥进行封堵， 在孔口处安装压力表、 阀门等， 并采用锚索将其与煤壁固定； ⑥钻孔封孔 2h 后， 对钻 孔封孔质量进行注水耐压试验， 注水压力为 1.2MPa， 注水时间为 10min， 注水时间未发现孔口管窜动或煤 壁渗水现象视为封孔合格。 3钻场加固措施 为了保证探放水施工安全，提高钻场煤壁稳定 性， 放水施工前决定对钻场煤壁采取 “注浆 L 型钢 棚” 进行联合维护。 3.1注浆加固技术 1 ） 首先采用手持式钻机在钻场煤壁施工两排注 浆钻孔，每排 4 个，钻孔直径为 30mm, 钻孔深度为 5.0m， 所有钻孔垂直煤壁布置， 第一排钻孔施工在距 顶板 0.5m处，第二排钻孔施工在距顶板 2.0m处， 如 图 2 所示。 2 ）注浆钻孔施工完后，采用高压注浆泵向钻孔 内注入聚氨酯粘合剂， 注浆压力为 1.2MPa， 注浆期间 发现邻孔出现窜液时及时停止注浆， 并对下个钻孔进 行注浆施工。注浆 1h 后工作面方可放水施工。 3.2架设 L 型工字钢棚 1 ） 钻场注浆加固后， 在钻场架设 3 架 L型工字钢 棚， L型钢棚主要由棚腿、 底座、 顶梁等部分组成。 2 ） 钢棚架设间距为 1.5m， 第一架钢棚架设在距 巷帮 0.5m，首先将钢棚底座与巷道顶板采用地锚进 行固定， 钢棚底座固定采用连接螺母将棚腿与底座进 行固定， 并在棚腿中部采用固定锚杆将其余煤壁进行 固定， 如图 2 所示。 3 ） 棚腿安装后采用卡缆将顶梁与棚腿进行固定， 顶梁与煤壁垂直布置， 三架钢棚架设完后， 在钢棚与 煤壁之间间隙采用水泥背板填塞， 确保三架钢棚受力 均匀。 图 22301 运巷钻场煤壁 “注浆 L 型钢棚” 联合加固示意图 4结束语 潞安集团漳村煤地测科矿通过技术研究，针对 2301 风巷前期探放水施工期间钻孔封孔质量问题， 对原封孔工艺进行优化， 提出了囊袋式封孔技术， 通 （下转第 176 页 ） 173 ChaoXing （上接第 173 页 ） 过实际应用效果发现， 该技术合理确定了钻孔封孔长 度， 解决了传统封孔时封孔长度不合理、 盲目性大灯技 术难题， 提高了钻孔封孔质量， 保证探放水效果， 2301 风巷在后期掘进中共计放水量为 5644m3， 在放水过程 中未发生一起因封孔质量不合格， 导致透水事故。 参考文献 [1] 任胜文. 井下高压突水钻孔引流注浆封孔方法研究简[J]. 煤炭科学技术， 2019 （06） 213- 218 [2] 贾世真.煤矿探水钻孔联合封孔技术研究与应用[J].煤矿 现代化.2019 （02） 62- 63 [3] 郝乐.团柏煤矿 301 掘进面超前探测设计与应用[J].山东 煤炭科技.2018 （10） 189- 191 [4] 谭千钟. 茶陵县沙坪煤矿项目 ZK405 涌水钻孔封孔方法 的探讨[J].西部探矿工程.2016 （02） 45- 46 [5] 姚兴柏.高家堡项目 15- 1 号涌水钻孔封孔探讨[J].陕西煤 炭， 2009 （04） 40- 41 作者简介 秦斌 （1985.04-） ， 男， 山西潞城人， 毕业于中国矿业大学 地质工程专业， 本科， 助理工程师， 现就职山西潞安集团漳村 煤业有限公司地测科， 从事地质防治水工作。 （收稿日期 2019- 7- 1） 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 行操作。 后台系统管理人员的用户名和密码也同样存 储在系统数据库的数据表中， 验证成功后才能成功登 陆， 进行后台的管理操作， 而且这个密码自己要经常 变化， 以免密码泄露， 给系统带来大的损失。 2运行界面及实现 目前， 矿用物资采购平台已在集团公司内各矿级 单位推广使用。 截止到 2019 年 6 月份， 矿用物资采购 平台共上线供应商 646 家，产品覆盖 27 大类，共计 123656 项。具体如图 5 平台运行界面所示。 图 5平台运行界面 自 2017 年 8 月矿用物资采购平台上线后，公司 实现销售收入 19 亿元， 年均销售收入 10 亿元， 销售 利润约 4100 万元。 每年节省线下比质比价费用约 35 万元， 且供应商入驻矿用物资采购平台后， 分别下调 价格 2至 5不等， 平均下调 3， 年采购成本降低， 年节支金额约 650 万元， 为公司创造了较高的经济效 益。 3结语 矿用物资采购平台实现了供应商、 公司及矿级用 户的多赢。 为供应商提供一个自由比价公平竞争的平 台， 增强了供应商之间的竞争； 平台通过图片展示产 品， 直观清晰， 价格透明， 减少了矿级用户错误提报计 划的机率， 提高了采购效率， 满足其对产品与服务的 个性化需求， 从而提升客户满意度； 对于公司， 平台减 少计划提报物资采购不必要的中间环节， 矿级用户可 以直接与供应商对接， 有效降低了廉洁风险， 节省公 司人力资源， 降低了采购成本。 矿用物资采购平台的启用， 迎合公司 “一基一链” 的商业模式，改革了传统的计划提报与采购方式， 标 志着矿级用户单位由原来产品使用者转变为产品挑 选者， 公司由传统的采购方转变为高效的服务商。随 着矿用物资采购平台的完善， 除内部供应外， 公司的 外部贸易也在矿用物资采购平台广泛开展， 平台在提 升公司形象的同时， 也为公司带来更多的发展机遇。 参考文献 [1] 李淑娣.基于 PHP 技术的网上购物系统的设计与实现[J]. 科学咨询科技管理,2019 （03） 50. 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