順層長鉆孔封孔安全高效抽采技術(shù) 2

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1、順層長鉆孔封孔新工藝抽采技術(shù)潘三礦一、問題的提出潘三礦的13槽1792（3）、1562（3）、1271（3），11槽1492（1）、17171（1）等突出危險(xiǎn)區(qū)綜采工作面回采前均采用順層鉆孔預(yù)抽消突，因抽采濃度低，合茬抽采后單孔濃度普遍在15%以下，而且衰減后，下降到5－10%，還經(jīng)常出現(xiàn)CO達(dá)到或超過24ppm，造成90%以上鉆孔間歇性抽采。為盡早實(shí)現(xiàn)工作面預(yù)抽達(dá)標(biāo)，我礦采取將順層鉆孔施工間距由10m加密為5m，甚至2.5m,靠增加鉆孔量或延長抽采時(shí)間提高抽采量。不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)財(cái)，還因?yàn)槌椴沙霈F(xiàn)CO存在自然發(fā)火重大安全隱患，不能實(shí)現(xiàn)快速安全消突。分析順層

2、長鉆孔停抽原因，主要是是封孔不嚴(yán)，封孔工藝不過關(guān)造成鉆孔漏氣，鉆孔在煤層中施工，周圍煤體相對比較松軟，裂隙發(fā)育程度較高，傳統(tǒng)封孔工藝很難解決抽采漏氣問題。鉆孔漏氣導(dǎo)致單孔瓦斯?jié)舛人p快，而且強(qiáng)抽易引起煤體提前氧化，出現(xiàn)CO。為了達(dá)到抽采濃度最大化、抽采時(shí)間持續(xù)化，最終實(shí)現(xiàn)采煤工作面快速消突，潘三礦將改進(jìn)封孔工藝提高封孔質(zhì)量列為2011年重點(diǎn)攻關(guān)課題。成立了以總工程師為組長，通風(fēng)副總工程師直接負(fù)責(zé)，通防科、勘探處、抽排隊(duì)專人負(fù)責(zé)具體落實(shí)的課題小組，在1762（3）綜采工作面實(shí)施。二、工作面概況1762（3）工作面標(biāo)高-640m～-584m，處于13煤突出危險(xiǎn)

3、區(qū)域，瓦斯原始?jí)毫?.5MPa，瓦斯含量8.2m3/t。軌道順槽及切眼采用底板巷穿層鉆孔掩護(hù)，運(yùn)輸順槽為沿空掘進(jìn)。工作面走向長度為870m，傾斜長度為242m，煤層平均厚度為4m，工作面內(nèi)煤層角度6～11°，平均為7°。工作面回采前，采用順層長鉆孔預(yù)抽消突，分別在軌、運(yùn)順垂直巷幫開孔，相向施工，間距10m，軌順設(shè)計(jì)81個(gè)，長110m，為下向順層孔。運(yùn)順設(shè)計(jì)80個(gè)，長140m,為上向順層孔。選擇1792（3）工作面為比對面。主要是1762(3)工作面與1792（3）工作面屬于同采區(qū)同煤層，工作面消突措施相同。1762（3）工作面防突鉆孔布置示意圖見圖1。三、

4、創(chuàng)新順層長鉆孔封孔新工藝封孔新工藝主要特點(diǎn)：選擇初凝時(shí)間可調(diào)，流動(dòng)性強(qiáng)的速凝膨脹封孔劑；實(shí)現(xiàn)帶壓封孔，注漿壓力達(dá)到2MPa,對鉆孔周邊松散的煤體和裂隙加強(qiáng)密封；增加封孔長度，由12m加長為14m，以減少穿層鉆孔影響；加強(qiáng)現(xiàn)場組織管理，嚴(yán)格執(zhí)行鉆孔驗(yàn)收制度，出現(xiàn)問題及時(shí)問責(zé)，確保封孔質(zhì)量。（一）封孔工藝設(shè)計(jì)1、封孔材料選擇以往潘三礦順層長鉆孔采用聚氨酯這種有機(jī)發(fā)泡材料作為封孔劑，初凝時(shí)間不可調(diào)，封孔長度不易控制，聚氨酯反應(yīng)速度太快，不能使鉆孔周邊松散煤體和縫隙充分密封，且反應(yīng)過程中散發(fā)大量熱。為了解決聚氨酯封孔劑帶來的弊端，潘三礦“一通三防”部門經(jīng)過反復(fù)調(diào)研

5、，考察，確定選用JD-WFK-2型速凝膨脹水泥封孔劑做為新的圖1工作面及防突鉆孔布置示意圖封孔材料。速凝膨脹封孔劑外觀為灰色粉末，無毒、無污染、無腐蝕性。產(chǎn)品按比例1:1兌水施工，制料過程中發(fā)生單純的物理絡(luò)合反應(yīng)，反應(yīng)不劇烈，無明顯熱量放出，無有毒有害氣體生成。初凝時(shí)間可調(diào)，封孔長度容易控制，流動(dòng)性強(qiáng)，帶壓注時(shí)能夠密封鉆孔周邊松散煤體和縫隙，膨脹系數(shù)為8%0—12%0，凝固膨脹后不析水，密封嚴(yán)實(shí)。2、封孔設(shè)計(jì)如圖2所示，采用2m花管、12m實(shí)心雙抗管和2m實(shí)心鐵管，花管放置在鉆孔前段用于護(hù)孔，雙抗管與花管連接，末端2m包裹棉紗與聚氨酯混合物，用鐵絲將棉紗固

6、定在雙抗管上做為前端堵板。采用速凝膨脹封孔材料或聚氨酯混合物封堵鉆孔孔口段，孔口段封孔深度1.5m，凝固時(shí)間10min。封孔段配置兩路4分鐵管，在孔口安設(shè)球閥，外露300mm，分別做為注漿管和返漿管，注漿管長4m,返漿管上向孔長12m,下向孔長4m。（二）封孔工序1、掃孔下套管前，利用鉆桿將封孔段內(nèi)的煤粉采用壓風(fēng)全程清掃干凈。2、下套管及堵孔將雙抗管與花管連接，雙抗管末端2m包裹棉紗與聚氨酯混合物，用鐵絲將棉紗固定在雙抗管上。將底部敷設(shè)棉紗的雙抗管送至孔中預(yù)定深度后，反復(fù)抽動(dòng)雙抗管路，使底部棉紗與孔壁充分接觸。在孔口位置，將4分鐵管分兩路鋪設(shè)孔中，做為注漿

7、管及返漿管，外露0.3m，孔口連接球閥，注漿管長度4.0m,返漿管上向孔長12m，下向孔4.0m。采用速凝膨脹封孔材料或聚氨酯混合物封堵鉆孔孔口段，孔口段封孔深度1.5m，孔口段凝固時(shí)間不低于10min。3、壓注封孔材料采用型號(hào)OZB-50-6風(fēng)動(dòng)注漿泵注漿，將速凝膨脹封孔劑與水按1:1比例混合后注入孔中，當(dāng)預(yù)埋返漿管有漿液流出時(shí)，鉆孔內(nèi)漿液已滿，此時(shí)關(guān)閉返漿管路球閥繼續(xù)注漿。我們經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，確定了帶壓注漿的壓力和時(shí)間最佳值，即注漿泵壓力達(dá)到2MPa，保持注漿5分鐘后停止注漿并關(guān)閉注漿管，此時(shí)鉆孔內(nèi)裂隙已經(jīng)得到充分封堵。由于速凝膨脹封孔劑具有凝固膨脹后不

8、析水，膨脹系數(shù)高的特點(diǎn)，因此在停泵后，漿液凝固過程中，材料將繼續(xù)膨