石门揭煤瓦斯抽放钻孔封孔方法的改进研究

2022-09-11

众所周知, 钻孔瓦斯抽放效果的好坏, 关键是钻孔的合理布置, 其次是钻孔孔口的封孔质量。无论是本层抽放, 邻近层抽放或采空区抽放, 在合理设计钻孔参数的基础上, 增加有效封孔长度, 封孔质量好, 孔口严密不漏气, 才能抽出较高浓度的瓦斯提高抽放效果。瓦斯抽放钻孔要保持较高的抽放负压, 增加封孔长度, 确保封孔严密是关键, 特别是采用锚网喷支护的巷道孔口破碎有裂隙的岩石孔更是如此。五沟煤矿西翼轨道下山及中部车场揭煤抽放钻孔采用大家普遍认同的聚胺脂进行封孔, 结果有60%左右的抽放钻孔由于锚喷巷道围岩裂隙大、封孔有效长度短, 导致钻孔出现不同程度的漏气, 降低了抽放钻孔的负压抽放效率仅为15%~19%。目前如何解决高负压抽放条件下的钻孔漏气问题, 提高抽放效率, 已经成为当前瓦斯抽放技术的一道难题。通过对西翼轨道下山和西翼回风下山揭煤抽放钻孔的抽放工艺和原始资料分析总结, 笔者认为, 要想提高抽放效率, 首先应该解决钻孔封孔质量问题, 在钻孔封孔方法上应采取措施加以改进。

1 传统封孔方法和存在的缺陷

抽放钻孔封孔最常用的方法是使用聚胺脂进行封孔。该方法使用聚氨酯, 按1∶1比例进行配比, 先将棉纱缠绕在PVC套管上, 再把配好的A、B胶均匀涂抹在棉纱上, 涂抹后必须迅速把PVC套管送入抽放钻孔孔内, 聚胺脂发生化学反应而膨胀, 从而达到钻孔封孔的目的。具体的封孔方法如图1所示。

在使用聚胺脂封孔的过程中, 笔者发现存在以下缺点:

(1) 由于棉纱必须先缠在PVC套管上, 在涂抹药液时, 必须涂抹均匀、快速, 要求多人配合才能完成, 工效底。

(2) 封孔后易受到顶板的挤压易出现裂缝, 导致钻孔漏气, 降低抽放效果。

(3) 钻孔封孔长度有限, 不能实现长距离封孔。

(4) 在采用锚网喷支护的巷道, 钻孔封孔段易出现导通通道, 如可以通过锚杆或锚索漏气。

2 封孔方法的改进和应用效果

为了提高瓦斯抽放效果, 一般矿井普遍采用“高负压”的抽放方式, 而井下采用聚胺脂封孔, 抽放率低, 不能很好的降低工作面的瓦斯, 实现不了“本质安全”。经过对各种封孔方法的分析和比较, 通过现场检验, 最终确定抽放钻孔封孔采用“水泥锚固剂配合聚胺脂加水泥浆”的方法。该方法的实质是将抽放钻孔的封孔段用水泥浆代替聚胺脂, 聚胺脂不是封孔段的主要材料, 仅作为水泥浆的辅助材料;可实现长距离封孔, 具体如图2所示。

通过我矿西翼轨道下山和西翼回风下山揭煤抽放钻孔实际应用, 经过跟踪观测, 水泥锚固剂配合聚胺脂加水泥浆封孔的钻孔负压可达到18KPa~24KPa, 没有出现一例钻孔漏气现象, 从而确保了钻孔的封孔质量, 可实现高负压连续抽放。通过使用水泥锚固剂配合聚胺脂加水泥浆封孔, 笔者认为有以下优点:

(1) 封孔主要材料为水泥, 较以往封孔方法, 即经济又可靠。

(2) 封孔方法简单, 使用人员少, 两人配合即可完成整个钻孔的封孔过程, 提高了劳动效率。

(3) 钻孔封孔主要材料是水泥浆, 故钻孔封孔段能够承受顶板的挤压, 不会因顶板的挤压二次出现裂缝使得钻孔漏气, 钻孔能实现高负压连续稳定的抽放。

(4) 钻孔封孔采用机械封孔, 故钻孔封孔长度较长, 可实现长距离封孔, 提高了抽放效果。

(5) 钻孔封孔段较长, 封孔材料为水泥浆, 水泥浆可以充填各种裂隙, 不会出现导气通道, 适用于煤矿各类支护巷道的抽放, 特别适用于目前主要采用的锚网喷支护的巷道。

另外, 需要注意的是:

(1) 在PVC套管的前端约500mm处用铁丝将棉纱按孔径大小捆绑严实, 捆扎好的棉纱成鱼鳞状, 然后均匀的涂抹上聚氨酯将套管送至预定位置, 再将套管稍微外拉有力, 此段作为预封段。

(2) PVC套管规格根据实际情况加工按封孔长度6m计算, 一般是采用2节PVC管通过内丝连接在一起。

(3) 注浆封孔时, 当导气管返浆1min即可, 然后关闭注浆孔闸阀。

3 结语

进入2 1世纪, 随着现代化矿井规模的不断扩大, 为实现煤矿的安全生产, 对瓦斯管理的要求逐步提高, 采用单一的聚胺脂封孔方法已经不能满足矿井瓦斯抽放的需要。因此, 采用水泥锚固剂配合聚胺脂加水泥浆的封孔方法, 既是瓦斯抽放工艺的改进, 也是提高矿井抽放率的前提条件, 同时也是矿井安全生产的有力保障。此封孔方法不但能应用于岩石抽放孔, 也可广泛应用于顺层长钻孔, 具有方便、快捷、经济、封孔深、封孔严的特点。

摘要：笔者从实际工作遇到的问题出发, 分析探讨了传统瓦斯抽放封孔方法存在的缺陷, 总结了其中存在的四大缺点, 通过笔者所在团队的不断钻研和试验, 创造性地提出了“水泥锚固剂配合聚胺脂加水泥浆”方法, 在实践检验中发现, 运用该方法后钻孔负压达到18KPa～24KPa, 而且没有出现一例钻孔漏气现象。本文是笔者所在团队从实践中得出的研究成果, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：瓦斯抽放,封孔,负压