松藻煤礦穿層鉆孔封孔工藝優化實踐

杜文輝

（重慶松藻煤電有限責任公司松藻煤礦通風科重慶市綦江區　401442）

松藻煤礦穿層鉆孔封孔工藝優化實踐

杜文輝

（重慶松藻煤電有限責任公司松藻煤礦通風科重慶市綦江區401442）

松藻煤礦保護層工作面兩巷采用臨近層穿層孔塑料管封孔工藝抽采瓦斯，在工作面采過鉆場后鉆孔抽采瓦斯存在時間較短的問題，對鉆場穿層孔封孔工藝進行改進，由塑料管封孔改為鐵管封孔，考察封孔深度，提高了鉆場瓦斯卸壓抽時間和瓦斯抽采量。

瓦斯抽采；鉆場布置；抽采量；抽采時間

前言

松藻煤礦設計生產能力為110萬t，屬于煤與瓦斯突出礦井，可采煤層K1、K2b、K3b均有突出危險性，作為主采煤層的K3b煤層原始瓦斯含量最高、突出危險性最大，為治理K3b煤層瓦斯，礦井采用以K2b煤層作為保護層開采，在K2b工作面的運輸巷、回風巷布置穿層鉆孔抽采K3b煤層瓦斯，鉆場采用75m深鉆場為主的布置方式。目前穿層瓦斯抽采鉆孔預抽濃度相對較低，具體情況為預抽K3b的穿層孔鉆場總測點濃度只有10%左右，預抽濃度低嚴重制約了我礦的瓦斯抽采利用和礦井的生產進度，而預抽濃度低主要是由于封孔工藝落后等原因造成的。現有封孔工藝采用塑料管封孔，鉆孔位于工作面垮落帶內，工作面采過鉆場幾米后，鉆場的部分鉆孔因礦壓擠壓塑料管而造成瓦斯抽采濃度急劇下降，造成工作面鉆場卸壓抽、殘抽采時間短，不能有效地處理K3b及以上臨近層瓦斯，為增加瓦斯抽采時間、提高瓦斯抽采效果，必須改進封孔工藝。

1　試驗區概況

試驗區選擇在2225采煤工作面回風巷。2225工作面位于K2b煤層，本煤層為單傾斜構造，地質構造較復雜，煤層傾角平均30°，煤厚平均0.67m。k2b煤層原始瓦斯含量為8.25～11.38m3/t，依據重慶煤科院對松藻煤礦煤層鑒定，k2b煤層自然發火傾向為Ⅱ類，無煤塵爆炸危險。

2225工作面位于二水平二采區+100～+175階段的N1#～S2#石門之間，工作面標高在+106.0～+177.7m之間。2225工作面東面的2223工作面和南面的2210-2工作面均已回采結束，西為二水平與三水平的隔離煤柱，北為斷層隔離煤柱。底部K1煤層及頂部K3b煤層均未回采，如圖1所示。

2　現有封孔工藝

2.1抽采鉆場布置方式

2225回風巷鉆場（主石門～S1#石門）布置方式為每隔75～100m向K3b煤層底板施工1個深鉆場（鉆場深20m左右）在鉆場內向K3b煤層施工瓦斯抽采鉆孔，鉆孔為扇形布孔方式，鉆孔終孔間距走向和傾向均為10m，每個鉆場內鉆孔控制鉆場南、北方向K3b煤層30～50m，鉆孔傾角在-3～81°之間，鉆孔孔深16～60m之間，鉆場布置如圖2所示。

2.2封孔工藝及存在問題

圖1　2225工作面位置關系圖

圖2　5#和6#鉆場布置圖

（1）鉆孔內送入長度為8m的DN40mm返漿塑料管、長度為6m的DN15mm注漿塑料管。孔口0.5m段用面紗捆綁注漿管與返漿管并撒馬麗散膨脹預堵孔口，預堵完成1d后采用注漿泵間隔1d先后兩次向孔內灌漿，材料均為水泥、水不漏、石膏（比例：10：1：1）混合物（料水混合比控制在2.5：1左右）。

（2）由于K2b煤層工作面在回采過程中頂板管理采用緩慢下沉法，回風巷隨采隨回，隨著K2b煤層工作面的推進，回風巷抽采鉆場將進入采空區，鉆孔處于K2b煤層冒落帶，冒落帶破壞了鉆孔封堵的致密性，同時由于塑料管強度小，冒落帶使塑料管受到擠壓變形堵塞鉆孔瓦斯涌出通道，導致鉆孔卸壓抽時間短、抽采量小。

2.3現有封孔工藝抽采效果

松藻煤礦2225風巷6#鉆場共計45個鉆孔，鉆孔總進尺為2455m，采用原有工藝封孔，封孔完成后立即進行了接抽，為考察效果，定期測定了相關抽采參數，其中預抽采狀態下共抽采124d，泄壓抽采狀態下共抽采27d，具體效果見表1。

從表1可以看出，原有封孔工藝封孔的6#鉆場卸壓抽時間短，只有27d，且抽放量、抽采濃度衰減快。

表1　2225風巷6#鉆場瓦斯抽采情況表

3　封孔工藝改進及效果考察

3.1封孔工藝改進

回風巷鉆場鉆孔封孔工藝改進方法：鐵管封孔，封孔深度不小于7m。

具體封孔工藝為：鉆孔內送入長度為8m、內徑40mm的鐵管（鐵管每根長2m，兩頭套絲，采用管箍連接，孔外0.5m，孔內7.5m），4分注漿管（孔外1m，孔內5m）。采用毛巾和AB膠預堵，預堵段末端離孔口的距離為0.5m左右，AB膠封堵長度為0.5m，然后采用注漿泵間隔一天先后兩次向孔內灌漿，初次封孔材料為水泥、水不漏、石膏（比例為10：1：1）混合物（料水混合比控制在2.5：1左右），二次灌漿材料為水泥、水不漏、石膏、細石粉（比例為10：1：1：1）混合物（料水混合比控制在2.5：1左右）。

圖3　封孔示意圖

3.22225回風巷5#鉆場瓦斯抽采情況

2225風巷5#鉆場孔數為45個，鉆孔進尺為2298m，采用新封孔工藝后立即進行了接抽，定期測定了相關抽采參數，其中預抽采狀態下共抽采199d，泄壓抽采狀態下共抽采75d，具體效果見表2。

從表2可以看出，新封孔工藝封孔的5#鉆場卸壓抽時間較長，達75d，且抽放量、抽采濃度衰減慢。

4　抽采效果對比

2225采面風巷6#鉆場從2013年5月20日開始卸壓抽采，到6月16日基本上卸壓抽采結束，周期長27d，卸壓抽時間短，抽采濃度衰減快；5#鉆場從2013年8月2日開始卸壓抽采，截至10月16日，抽采純流量還保持在8m3/min，卸壓抽時間長，卸壓抽采純流量衰減緩慢。詳見對比圖4和圖5。

表2　2225回風巷5#鉆場瓦斯抽采效果

圖4　新舊工藝抽采濃度衰減對比

圖5　新舊工藝抽采純流量衰減對比

5　結論

（1）K2b煤層工作面回風巷鉆場采用鐵管封孔工藝后，卸壓瓦斯抽采時間大大增加，由原來的27d提高到75d以上，且瓦斯抽采純流量衰減速度明顯降低，直到80d后瓦斯純流量才降為3.12m3/min，顯著的提高了瓦斯抽采量。

（2）從現場的效果分析，改善封孔質量能夠顯著地提高瓦斯抽采效果，是提高瓦斯抽采效果途徑中容易實現的方法。

TD712

A

1673-0038（2015）13-0158-02

2015-3-10

杜文輝（1986-），男，助理工程師，大學本科，主要從事瓦斯抽采技術研究及管理工作。