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。
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。
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
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。
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
(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。
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。
“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。
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。
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。