古城煤礦全程注漿封孔技術(shù)研究與實(shí)踐

范存恒

（潞安集團(tuán)古城煤礦建設(shè)管理處，山西 長治 046100）

瓦斯抽采是瓦斯治理的有效手段，在瓦斯抽采過程中，鉆孔封孔是關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。在封孔技術(shù)中使用較多的是“兩堵一注”。但是，這種方法在實(shí)際運(yùn)用中存在一定的不足，空氣進(jìn)入鉆孔影響瓦斯抽放濃度和抽放量。因此，研究新的封孔技術(shù)是非常必要的。本文提出的“全程注漿”封孔技術(shù)，在古城煤礦進(jìn)行了實(shí)踐運(yùn)用。

1 全程注漿封孔技術(shù)研究

1.1 “兩堵一注”封孔工藝存在問題

煤炭開采深度越來越深，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，同時(shí)由于機(jī)械化開采造成的采動(dòng)影響，對(duì)瓦斯抽放鉆孔造成的破壞也日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)的封孔技術(shù)條件下，容易導(dǎo)致鉆孔發(fā)生漏氣等問題。潞安集團(tuán)廣泛使用的“兩堵一注”工藝存在一定的問題。

（1）封孔技術(shù)操作復(fù)雜?！皟啥乱蛔ⅰ奔夹g(shù)中“堵”的組成包括內(nèi)外兩個(gè)A/B袋、注漿管道和返漿管道等多個(gè)部分，而且部分需要在井下進(jìn)行安裝布置，操作比較復(fù)雜。

（2）抽采效果受外部影響較大。由于“堵”組成中的內(nèi)外兩個(gè)A/B袋會(huì)受熱膨脹堵住內(nèi)孔影響抽采效率，封孔質(zhì)量易受人為影響。

1.2 “全程注漿”封孔技術(shù)原理

針對(duì)上述問題，為了提高封孔質(zhì)量，簡(jiǎn)化操作工藝，提出“全程注漿”封孔技術(shù)?！叭套{”封孔技術(shù)操作簡(jiǎn)單，隨下管直接進(jìn)入孔內(nèi)開始注漿，減少了施工時(shí)間，也不易造成封孔堵塞，避免了二次封孔。其具體操作如下：

（1）把長度為8m的速封式注漿囊袋套入封孔管3.5m位置（如圖1所示），用專用管卡進(jìn)行固定處理。

（2）把封孔管插入瓦斯抽放鉆孔。

（3）當(dāng)注漿工作開始以后，囊袋外端會(huì)充分膨脹硬實(shí)并將爆破閥爆開口，此時(shí)注漿完成。

圖1 全程注漿封孔工藝示意圖

2 全程注漿封孔技術(shù)試驗(yàn)

為了對(duì)全程注漿技術(shù)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的分析，在古城煤礦進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)方法分別選擇“兩堵一注”和“全程注漿”兩種方法進(jìn)行封孔，對(duì)比抽采濃度等數(shù)據(jù)，并通過實(shí)踐考察現(xiàn)場(chǎng)的便捷性。

2.1 抽采鉆孔施工

試驗(yàn)區(qū)域選擇在N1303工作面順槽內(nèi)，長度為30m。試驗(yàn)方案為：在30m范圍內(nèi)每隔3m布置一個(gè)鉆孔。前5個(gè)鉆孔通過“兩堵一注”進(jìn)行封孔，并入H1管道，后5個(gè)鉆孔通過“全程注漿”進(jìn)行封孔，并入H2管道。安裝好孔板流量計(jì)。鉆孔布置示意圖如圖2所示。

圖2 N1303巷道順槽30m試驗(yàn)區(qū)鉆孔布置示意圖

2.2 封孔工藝對(duì)比

（1）“兩堵一注”封孔情況

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用“兩堵一注”進(jìn)行封孔操作比較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)管路安裝時(shí)容易出錯(cuò)，而且因?yàn)锳/B袋膨脹無法完全均勻，會(huì)有泥漿進(jìn)入鉆孔導(dǎo)致堵塞。

（2）“全程注漿”封孔情況

與“兩堵一注”進(jìn)行封孔相比較，“全程注漿”進(jìn)行封孔操作比較簡(jiǎn)單，平均可以節(jié)省10min左右的時(shí)間，而且泥漿能夠直接進(jìn)入固定好的布袋內(nèi)，不會(huì)發(fā)生泥漿進(jìn)入鉆孔的問題。

通過實(shí)踐對(duì)比發(fā)現(xiàn)，“全程注漿”的鉆孔充填更加完全，可以加強(qiáng)封孔效果。

2.3 抽采效果對(duì)比

抽采上述“兩堵一注”和“全程注漿”進(jìn)行封孔的鉆孔，同時(shí)通過孔板流量計(jì)進(jìn)行瓦斯?jié)舛?、抽采純量等抽放?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間為31d。對(duì)統(tǒng)計(jì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制相應(yīng)的對(duì)比圖如圖3、圖4所示。

從圖3中可以看出，時(shí)間相同時(shí)，“全程注漿”封孔的鉆孔抽采濃度要高于“兩堵一注”封孔的鉆孔。在31d的試驗(yàn)時(shí)間結(jié)束時(shí)，“兩堵一注”和“全程注漿”封孔鉆孔的平均瓦斯?jié)舛确謩e為26.9%和78.5%，兩者相差近3倍。

圖3 鉆孔抽采濃度變化對(duì)比圖

圖4 鉆孔抽采純量變化對(duì)比圖

從圖4中可以看出，時(shí)間相同時(shí)，“全程注漿”封孔的鉆孔抽采純量要高于“兩堵一注”封孔的鉆孔。在31d的試驗(yàn)時(shí)間結(jié)束時(shí)，“兩堵一注”和“全程注漿”封孔鉆孔的平均抽采純量分別為0.18m3/min和0.71m3/min，兩者相差近4倍。

2.4 經(jīng)濟(jì)成本分析

“兩堵一注”封孔技術(shù)在施工過程中需要用到A/B袋（一套價(jià)格大約50元），每個(gè)鉆孔需要四組，即采用該技術(shù)時(shí)，每個(gè)鉆孔需要材料費(fèi)用200元。這是順利完成封孔的情況下，如果封孔質(zhì)量存在問題，需要二次封孔的話，材料費(fèi)用將會(huì)翻倍。而使用“全程注漿”封孔施工材料費(fèi)用為一個(gè)速封式注漿囊袋（價(jià)格大約為160元）。從實(shí)際情況來看，“全程注漿”封孔質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于“兩堵一注”，幾乎不需要二次封孔。因此，從經(jīng)濟(jì)成本的角度看，“全程注漿”封孔技術(shù)更好一些。

2.5 人力成本分析

由于“兩堵一注”封孔技術(shù)在施工過程中需要人工進(jìn)行A/B袋固定、注漿管和返漿管的捆綁等工序，工作程序比較繁復(fù)、工作強(qiáng)度較強(qiáng)。與之相比，“全程注漿”封孔技術(shù)工序較少，只需要將速封式囊袋固定好即可。因此，“全程注漿”封孔技術(shù)可以節(jié)省人力成本。

3 總結(jié)

針對(duì)傳統(tǒng)的“兩堵一注”封孔工藝存在的不足，提出了“全程注漿”封孔方法，通過實(shí)踐試驗(yàn)和效果分析，得出以下結(jié)論：

（1）“全程注漿”技術(shù)操作簡(jiǎn)單、時(shí)間快、勞動(dòng)量小，而且形成的封孔質(zhì)量好，不易產(chǎn)生裂隙，也不易發(fā)生堵塞。

（2）通過試驗(yàn)應(yīng)用，得到兩種方法的具體對(duì)比數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)看出，“全程注漿”技術(shù)在瓦斯抽放濃度和抽采純量兩個(gè)方面分別是“兩堵一注”的近3倍和4倍，證明“全程注漿”封孔方法抽采效果更好。