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钻屑回填式封孔技术

新义工作面主要采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突。主采的二1煤层,煤层松软、极易发生孔壁坍塌,钻孔施工困难,且钻孔变形严重、收缩率高、瓦斯抽采衰减较快的现象。

针对新义煤层松软、极易发生孔壁坍塌,且钻孔变形严重、收缩率高、瓦斯抽采衰减较快的现状,防突部实验并应用了钻屑回填式封孔技术。

在普通的封孔工艺中,不可避免出封孔液反应不完全、与钻孔壁结合补严密进而导致钻孔漏气,其有效抽采效果大大降低。

二、技术方案

瓦斯抽采钻孔的钻进过程中,在一定范围改变了煤体的原应力平衡状态,钻孔周围形成人为的扰动裂隙带场,产生大量次生裂隙,加之煤体原本的原生裂隙,使得钻孔周围的裂隙较为发育。而一般工艺的封孔,只是将钻孔端封堵,忽略钻孔本身周壁的裂隙封堵。

(一)、回填式钻孔封孔工艺(两堵一注封孔工艺)原理:

通过带压注浆方式将钻孔周壁裂隙内充填,从根本上改变钻孔周围应力状态,从而减小裂隙发育程度,增加钻孔密闭性,达到有效提高瓦斯抽采浓度的目的。

钻屑回填式封孔管示意图:

(二)、回填式封孔工艺专用封孔管的工作原理:

连接隔膜注浆泵—加压(0. 5MPa )--囊袋膨胀注满—压力冲破爆破阀(0.3MPa )—对两个囊带之间进行注浆(同时对孔壁裂隙进行充填)。

(三)、钻屑回填式封孔应用材料:

1、设备:注浆泵、瓦斯抽放管、改进囊袋式注浆管。

2、材料:钻屑(煤粉)、水泥、添加剂、水。

3、经计算每个钻孔需要60L左右浆液,为起见,准备85L水和钻屑浆液(水灰比为0。8:1)

(四)、封孔过程:

1、将注浆管固定在瓦斯抽放管上,送入抽放钻孔;

2、开动注浆泵,将水、水泥、钻屑、添加剂等按比例倒入注浆泵,搅拌均匀;

3、向抽放钻孔内注浆,开始阶段,在浆液注满两端囊袋之前,注浆压强逐渐增大,当囊袋注满,压强冲破爆破阀,注浆压力会突然减小,在注满两个囊袋之间部位过程中逐渐增大。

4、停止注浆,封闭注浆管。

三、完成效果

该技术与其他封孔技术有以下特点:

名 称Pvc管封孔 (一次封堵)封孔液封孔 (两堵一注)钻屑回填式封孔 (两堵一注)备注
封孔材料Pvc双抗管、封孔液Pvc双抗管、封孔液、水泥Pvc双抗管、钻屑、 添加剂
封孔深度8米26米26米
封孔工艺毛巾、封孔液囊袋、注浆管囊袋、注浆管
封 孔(注浆)次 数一次两次一次
浓度下降一个月以上两个月以上两个月以上
抽放效果5%7.3—11.6%9.4—20.5%
孔壁结合松散致密致密
封孔成本530元/孔1000元/孔300元/孔
简易程度简单中等简单

瓦斯抽采钻孔的钻进过程中,改变了煤体的应力状态,在钻孔周围形成一定范围的扰动裂隙场,加之煤体的原生裂隙,钻孔周围的裂隙较为发育。两堵一注封孔工艺是通过带压注浆方式改变钻孔周围应力状态,从而减小裂隙发育程度,增加钻孔密闭性。

(六)、瓦斯抽采效果(12050轨道本煤层8个孔,因钻屑回填式封孔在本煤层封孔实验时,选择的比对钻孔已连管抽放23天,因此以下所有抽放数据均为封孔连管抽放23天后至今瓦斯抽放数据(理工大学:5月15日至6月11日;新义矿:5月5日至6月1日)。

从上表可以看出:钻屑回填式封孔在瓦斯抽采过程中,具有较好的封堵效果,浓度在连续测量51天后,仍在9.4—20.5%;相比采用水泥浆液封孔的钻孔,瓦斯抽采浓度得到有效提高。

1、该工艺操作方法简单,可实现化要求。

2、性价比较高,操作简单易学,现场使用简便。

3、性价比较高,实用性强,可以达到有效封孔杜绝孔壁漏气的目的。

4、经使用,该技术有效提高抽采瓦斯浓度,可实现两个月以上瓦斯抽采浓度达到9。4-20。5%。

该方法经井下现场进行实验应用后,工艺简便、可操作性和实用性强、封孔材料低廉,降低封孔成本和工人劳动强度,可有效提高瓦斯抽采浓度等优点。


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