順層孔封孔新工藝在國投新集二礦的應用

2012-08-16 06:29:10裴文洲

科技視界 2012年22期

程田裴文洲

（國投新集二礦安徽淮南 232181）

0 引言

國投新集二礦是我國突出礦井之一，目前主采煤層已接近突出危險區或者非突出煤層高瓦斯區域，順層預抽鉆孔是該礦解突及瓦斯治理的主要措施之一，封孔工藝主要采用傳統分段聚氨酯封孔及注漿封孔。分段聚氨酯封孔具有封孔時間短的優點但存在封孔有效長度短及煤層破碎帶漏氣嚴重的缺點，注漿封孔具有封孔嚴密的優點但存在封孔時間長且只適用于上、下向鉆孔對水平鉆孔無效和不能完全侵入微小裂隙的缺點，另外，以上兩種方法在煤層破碎帶尤其是在軟分層封孔時均存在塌孔和漏氣嚴重的現象。新集二礦結合兩種方法的優缺點，采用鉆孔全程下花管的方法克服塌孔問題，提出了聚氨酯充填全程下花管的封孔工藝，在現場實踐中與分段封孔工藝進行了對比，效果顯著。

1 聚氨酯分段封孔與充填封孔工藝

1.1 順層鉆孔原封孔工藝（聚氨酯分段封孔）

鉆孔封孔工藝主要分為兩個部分。第一部分：鉆孔通暢檢查；第二部分：管路下置。

第一部分：鉆孔通暢檢查

（1）鉆孔收尺起鉆完成后，將?63mm 孔徑的聚乙烯管連接成8m/段（巷道內在鉆場處寬度為9m），共計3 段，向孔內下入，下置的深度可以達到24m。

（2）第一趟?63mm 孔徑的聚乙烯管下置完成后，然后從?63mm 孔徑的聚乙烯管內下入第二趟?32mm 的篩型聚乙烯管，孔底一根底端安裝錐形的導向器，確保?32mm 的聚乙烯管可以下到孔底。

（3）上述兩趟管路均可以下到設計要求后，將孔內的兩趟聚乙烯管全部取出，證明鉆孔內通暢，無需下鉆透孔。

第二部分：管路下置

（1）鉆孔通暢檢查結束后，對三段封孔管注明標記以區分里中外三段。在距里段的前端4m、7m 處（即孔深20m 處）用鐵絲扎緊一個雙層的編織袋，袋底朝向孔底方向，防止聚氨酯在孔內沒有發泡就出現滲漏）；在中間段距前端3m、6m處用鐵絲扎緊一個雙層的編織袋，袋底朝向孔底方向，在外段距前端3m、6m 處用鐵絲扎緊一個雙層的編織袋，袋底朝向孔底方向，（因處于試驗階段，可以多扎或少扎，現場扎緊的段數和聚氨酯的注入量必須記錄清楚，為后期試驗的總結提供數據）。

（2）每段倒入的聚氨酯需要提前做好計量，每段的聚氨酯倒入量單液為800mL（即一桶的三分之一，地面做過實驗800mL 的聚氨酯發泡段達到2m）。

（3）待前期工作準備完成后，開始陸續向孔內送入?63mm孔徑的聚乙烯管，為防止聚氨酯滲漏，在編織袋送到孔口處在倒入聚氨酯，現場操作室要求迅速、熟練。

（4）待?63mm 孔徑的聚乙烯管外部的聚氨酯充分凝固后，從?63mm 孔徑的聚乙烯管內下入?32mm 的聚乙烯管到孔底，為了節省材料可將?63mm 孔徑聚乙烯管內的?32mm 的聚乙烯管拆除，即在?32mm 的聚乙烯管距孔口22m 處不用束結連接。超出?63mm 孔徑聚乙烯管到孔底段的?32mm 的聚乙烯管為篩型管，?32mm 的聚乙烯管外露不得超過50mm，否則影響束結安裝和連接管路。

（5）最后在?63mm 孔徑的聚乙烯管管口安裝束結和閘閥聯管抽放。

1.2 順層鉆孔新封孔工藝（聚氨酯充填封孔）

鉆孔封孔工藝主要分為三個部分。第一部分：鉆孔通暢檢查；第二部分：管路下置；第三部分：聚氨酯充填和聯管抽采。

第一部分：鉆孔通暢檢查（可根據鉆孔施工或起鉆情況不做通常檢查）

（1）鉆孔收尺起鉆完成后，將?63mm 孔徑的聚乙烯管連接成8m/段（巷道在鉆場處寬度一般不少于8m），共計3 段，向孔內下入，下置的深度達到24m。

（3）上述兩趟管路均可以下到設計要求后，證明鉆孔內通暢，將孔內的兩趟聚乙烯管全部取出，無需下鉆透孔。

第二部分：管路下置

俯角孔下置方案：

（1）鉆孔通暢檢查結束后，對三段封孔管注明標記以區分里中外三段，同時準備好充填用的PVC 增強管（事先在管壁上均勻的打好篩眼，篩眼?10mm，篩眼間距10mm）。在距里段的前端4m 處（即距孔口20m 處）用鐵絲扎緊一個雙層的編織袋，袋底朝向孔底方向，防止聚氨酯在孔內沒有發泡就出現滲漏），同時在距里段的前端5m 處將PVC 增強管（事先在前端5m 范圍內的管壁上均勻的剪好篩眼，篩眼?10mm，篩眼間距20mm）牢固的捆綁在封孔管上，并將PVC 增強管的里段用鐵絲扎緊，防止聚氨酯從PVC 增強管前端滲漏。

（2）編織袋內和充填段倒入的聚氨酯需要提前做好計量，編織袋內的聚氨酯倒入量單液為800mL，其發泡長度達到2m，確保充填的聚氨酯不向孔底滲漏。充填段的聚氨酯注入量單液為7500mL，即充填段長度為18m（距孔口1～19m 段）。

（3）待前期工作準備完成后，開始陸續向孔內送入?63mm孔徑的聚乙烯管和充填管，現場操作時要求迅速、熟練。

（4）待編織袋內聚氨酯充分凝固后，從?63mm 孔徑的聚乙烯管內下入?32mm 的聚乙烯管到孔底，?32mm 的聚乙烯管外露不得超過?63mm 聚乙烯管50mm，否則影響閘閥安裝和聯管抽采。

圖1 俯角鉆孔示意圖

圖2 仰角鉆孔示意圖

仰角孔下置方案：

（1）鉆孔通暢檢查結束后，將?63mm 孔徑的聚乙烯管陸續向孔內下入，同時準備好充填用的PVC 增強管（事先在管壁上均勻的打好篩眼，篩眼?10mm，篩眼間距10mm）。在封孔管下入20m 后（外露4m 左右），將PVC 增強管（軟管）牢固的捆綁在?63mm 孔徑的聚乙烯管外部（距外端4m 左右），并將PVC 增強管的前端端部用鐵絲扎緊，防止聚氨酯從PVC增強管前端滲漏；在距?63mm 孔徑的聚乙烯管外端0.5-1.5m 處用鐵絲扎緊一個雙層的編織袋，袋底朝向孔口方向（防止聚氨酯在孔內沒有發泡就出現滲漏），然后向編織袋內倒入800mL 聚氨酯，聚氨酯倒入完成后，將?63mm 孔徑的聚乙烯管陸續送入孔內，外露不超過300mm。

（2）待編織袋內聚氨酯充分凝固后，從?63mm 孔徑的聚乙烯管內下入?32mm 的聚乙烯篩型管到孔底，?32mm 的聚乙烯管外露不得超過?63mm 孔徑的聚乙烯管50mm，否則影響束結安裝和連接管路。

第三部分：充填聚氨酯

（1）待孔內封堵用聚氨酯凝固后，開始將事先計量好的聚氨酯分別倒入充填器內，利用壓風將聚氨酯陸續送入孔內。

（2）待充填的聚氨酯凝固后，孔口處用水泥糊實并聯管抽采。