低透气性三软煤层穿层钻孔封孔技术优化.pdf
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1、低透气性三软煤层穿层钻孔封孔技术优化赵先明(永煤集团股份有限公司河南 商丘)摘 要:针对安阳大众煤业存在封孔质量差、初始浓度低和有效抽采时间短等问题通过理论分析和现场试验从底板岩巷层位选择、封孔囊袋位置确定、下管工艺和浆液水灰比四个方面对囊袋式“两堵一注”注浆封孔技术进行优化并提出一种新型的封孔囊袋布置方法关键词:囊袋式两堵一注注浆封孔瓦斯抽采穿层钻孔中图分类号:.文献标识码:文章编号:()采矿工业是我国的基础工业在经济发展中有着不可代替的地位 煤炭是重要的能源和工业生产原料是我国一次能源的主要组成部分 我国的煤炭生产主要以井下开采为主由于地下复杂的地质结构和开采环境容易引发各类安全生产事故瓦
2、斯事故是造成伤害最严重的生产事故之一现阶段矿山开采规模扩大开采深度增加瓦斯治理难度相应增大 特别是低透气性的煤层、三软煤层及围岩裂隙发育的岩层穿层钻孔效果受到较大影响提升穿层钻孔预抽煤层瓦斯的效果需要采取一系列提升抽采浓度的重要措施 概况安阳大众煤业有限责任公司(以下简称“大众煤矿”)隶属安阳鑫龙煤业(集团)有限责任公司矿井始建于 年 年投产经 年、年两次技术改造后矿井核定生产能力为 万/年 月公司开始进行改扩建工作建设规模为./剩余服务年限为.矿井为立井上、下山开拓全井田开采水平标高 通风方式为中央边界式工业场地内布置有 个井筒副井、主井、新副井、新主井进风及北风井回风 采煤方法采用走向长壁
3、综采放顶煤采煤法安阳大众煤矿存在软煤层加之软岩层的低透气性煤层 年初在采用囊袋式“两堵一注”水泥带压封孔技术进行封孔的过程中发现新施工钻孔的初始浓度普遍不高大部分处于 且钻孔漏气容易造成钻孔废弃 经分析影响抽采效果因素主要有巷道岩层破碎、封孔囊袋位置、下管工艺以及浆液水灰比透气性煤层等 针对这四个影响因素不断摸索、试验和总结对封孔技术进行优化并取得了成效 囊袋式“两堵一注”注浆封孔技术原理囊袋式“两堵一注”注浆封孔技术的原理基于煤壁内存在的应力扰动沟通裂隙通过对钻孔两端封堵加压注浆有效封闭瓦斯抽采钻孔周围裂隙及底板巷围岩裂隙提高钻孔的密闭性封孔作业时首先对封孔段两端加设两个囊袋采用注浆泵对囊袋
4、注浆实现两堵然后对两个囊袋中间的空间注浆将注浆泵的注浆管连接至填充区域的注浆管注浆初期稳压慢注 当注浆压力达到.后停止 然后再补浆压力重新达到 后停止再进行补浆使压力达到.当封孔管出现返水水量由大到小且稳压时间不小于 后即可结束注浆 当注浆压力达到.稳压时间不小于 时封孔管出现返水水量由大到小无水泥浓浆流出同时要保证压力平衡后注浆泵停止工作方可确认注浆结束 浓度提升措施及优化.底抽巷施工及选择层位标准矿井选择底板巷层位时本着钻孔设计合理、便于冲孔水煤原则确定距离煤层底板 如果距煤层底板较近易造成层厚不稳定巷道裂隙较多为后期封孔注浆留下裂隙漏气的难题对 上 底抽巷的岩层层位进行优化制定准入标准底
5、板巷在满足钻孔施工要求的同时将底板巷层位选择在灰岩层中距离煤层 该岩层围岩稳定有利于钻孔的封孔密闭.封孔囊袋位置的确定根据矿井地质部门提供的资料及施工效果确定新副井上 底板巷岩层裂隙分布范围在 且靠近煤层处的岩层较为稳定 针对该情况提出一种新型的封孔囊袋布置方法根据抽采钻孔长度矿井采用“分段”封孔工艺保证封孔质量 一是采用“两堵两注一返水”带压封孔工艺对钻孔见岩段 分别采取三种注浆封堵方式二是钻孔带压封孔钻孔注浆压力达到.做到稳压并符合要求三是针对注浆期间锚索漏浆、注浆囊袋漏浆采取孔口“三堵三注”封堵措施保证封孔质量 改进后可有效避开围岩裂隙带提高了封孔严密性 封孔工艺示意图如图 所示图 封孔
6、工艺示意图.改进封孔管封孔工艺上 底板巷由于煤层较软采用水力冲孔后煤体容易塌孔造成筛管下不到底即便下到底塌孔后容易将封孔管堵死导致抽采浓度低废孔率较高 一是严格遵循钻孔施工顺序 应遵循先低瓦斯区域后高瓦斯区域、先低地应力后高地应力区域、先构造简单区后构造复杂区的原则二是优先推行预抽降压钻冲协调作业 即:先钻施工预抽孔见煤.后停止钻进预抽一定时间后再次透孔、冲孔施工 同时对下管工艺进行改进:一是将冲孔煤量控制在./保证冲孔均匀、到位二是将冲孔方式改为自上而下冲孔掌握冲煤段长度信息使不易出现堵孔卡钻现象三是洗孔时将钻杆退至见煤点外 洗孔完毕后将钻杆顺至孔底检查是否堵孔若堵孔则重复套孔 次直至钻杆能
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