鉆屑回填式封孔技術(shù)

一、成果背景

新義煤礦工作面主要采用順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯的區(qū)域防突措施。主采的二1煤層，煤層松軟、極易發(fā)生孔壁坍塌，鉆孔施工困難，且鉆孔變形嚴(yán)重、收縮率高、瓦斯抽采衰減較快的現(xiàn)象。

針對(duì)新義煤礦煤層松軟、極易發(fā)生孔壁坍塌，且鉆孔變形嚴(yán)重、收縮率高、瓦斯抽采衰減較快的現(xiàn)狀，防突部實(shí)驗(yàn)并應(yīng)用了鉆屑回填式封孔技術(shù)。

在普通的封孔工藝中，不可避免出封孔液反應(yīng)不完全、與鉆孔壁結(jié)合補(bǔ)嚴(yán)密進(jìn)而導(dǎo)致鉆孔漏氣，其有效抽采效果大大降低。

二、技術(shù)方案

瓦斯抽采鉆孔的鉆進(jìn)過程中，在一定范圍改變了煤體的原應(yīng)力平衡狀態(tài)，鉆孔周圍形成人為的擾動(dòng)裂隙帶場(chǎng)，產(chǎn)生大量次生裂隙，加之煤體原本的原生裂隙，使得鉆孔周圍的裂隙較為發(fā)育。而一般工藝的封孔，只是將鉆孔端封堵，忽略鉆孔本身周壁的裂隙封堵。

(一)、回填式鉆孔封孔工藝(兩堵一注封孔工藝)原理：

通過帶壓注漿方式將鉆孔周壁裂隙內(nèi)充填，從根本上改變鉆孔周圍應(yīng)力狀態(tài)，從而減小裂隙發(fā)育程度，增加鉆孔密閉性，達(dá)到有效提高瓦斯抽采濃度的目的。

鉆屑回填式封孔管示意圖：

(二)、回填式封孔工藝專用封孔管的工作原理：

連接隔膜注漿泵—加壓(0. 5MPa )--囊袋膨脹注滿—壓力沖破爆破閥(0.3MPa )—對(duì)兩個(gè)囊?guī)еg進(jìn)行注漿(同時(shí)對(duì)孔壁裂隙進(jìn)行充填)。

(三)、鉆屑回填式封孔應(yīng)用材料：

1、設(shè)備：注漿泵、瓦斯抽放管、改進(jìn)囊袋式注漿管。

2、材料：鉆屑(煤粉)、水泥、添加劑、水。

3、經(jīng)計(jì)算每個(gè)鉆孔需要60L左右漿液，為保險(xiǎn)起見，準(zhǔn)備85L水和鉆屑漿液(水灰比為0.8:1)

(四)、封孔過程：

1、將注漿管固定在瓦斯抽放管上，送入抽放鉆孔；

2、開動(dòng)注漿泵，將水、水泥、鉆屑、添加劑等按比例倒入注漿泵，攪拌均勻；

3、向抽放鉆孔內(nèi)注漿，開始階段，在漿液注滿兩端囊袋之前，注漿壓強(qiáng)逐漸增大，當(dāng)囊袋注滿，壓強(qiáng)沖破爆破閥，注漿壓力會(huì)突然減小，在注滿兩個(gè)囊袋之間部位過程中逐漸增大。

4、停止注漿，封閉注漿管。

三、完成效果分析

該技術(shù)與其他封孔技術(shù)有以下特點(diǎn)：

瓦斯抽采鉆孔的鉆進(jìn)過程中，改變了煤體的應(yīng)力狀態(tài)，在鉆孔周圍形成一定范圍的擾動(dòng)裂隙場(chǎng)，加之煤體的原生裂隙，鉆孔周圍的裂隙較為發(fā)育。兩堵一注封孔工藝是通過帶壓注漿方式改變鉆孔周圍應(yīng)力狀態(tài)，從而減小裂隙發(fā)育程度，增加鉆孔密閉性。

(六)、瓦斯抽采效果(12050軌道本煤層8個(gè)孔，因鉆屑回填式封孔在本煤層封孔實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇的比對(duì)鉆孔已連管抽放23天，因此以下所有抽放數(shù)據(jù)均為封孔連管抽放23天后至今瓦斯抽放數(shù)據(jù)(理工大學(xué)：5月15日至6月11日；新義礦：5月5日至6月1日)。

從上表可以看出：鉆屑回填式封孔在瓦斯抽采過程中，具有較好的封堵效果，濃度在連續(xù)測(cè)量51天后，仍在9.4—20.5%；相比采用水泥漿液封孔的鉆孔，瓦斯抽采濃度得到有效提高。

1、該工藝操作方法簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化要求。

2、性價(jià)比較高，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，現(xiàn)場(chǎng)使用簡(jiǎn)便。

3、性價(jià)比較高，實(shí)用性強(qiáng)，可以達(dá)到有效封孔杜絕孔壁漏氣的目的。

4、經(jīng)使用，該技術(shù)有效提高抽采瓦斯?jié)舛?，可?shí)現(xiàn)兩個(gè)月以上瓦斯抽采濃度達(dá)到9.4-20.5%。

該方法經(jīng)井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用后，工藝簡(jiǎn)便、可操作性和實(shí)用性強(qiáng)、封孔材料低廉，降低封孔成本和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，可有效提高瓦斯抽采濃度等優(yōu)點(diǎn)。