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        高賦水條件下下向穿層鉆孔施工技術(shù)研究

        2015-05-30 16:36:24林昌環(huán)黃學(xué)礦
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年15期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)研究

        林昌環(huán) 黃學(xué)礦

        摘 要:文章以顧北煤礦-600m~-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤區(qū)域防突措施鉆孔施工情況和預(yù)抽效果為依據(jù),分塊段統(tǒng)計(jì)分析高賦水條件下下向穿層鉆孔施工和封孔工藝對(duì)瓦斯預(yù)抽效果的影響,從而給礦井突出煤層的防突打鉆工作提供經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

        關(guān)鍵詞:高賦水;下向;穿層鉆孔;預(yù)抽效果;技術(shù)研究

        引言

        長(zhǎng)期以來,突出礦井通常采用在突出煤層底抽巷施工上向穿層鉆孔、順煤層鉆孔抽采瓦斯,取得較好的消突效果,在瓦斯治理方面發(fā)揮了很大的作用。但是,在石門揭煤工作面中,通常采用施工下向穿層鉆孔的區(qū)域防突措施,且在下向穿層鉆孔施工過程中往往出現(xiàn)排水、排渣的難題,文章主要研究下向穿層鉆孔的排水、排渣和封孔工藝等關(guān)鍵技術(shù),解決高賦水條件下下向穿層鉆孔抽采瓦斯的技術(shù)難點(diǎn)。

        1 顧北煤礦-600m~-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤概況

        1.1 瓦斯地質(zhì)情況

        -600m~-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤段位于-648m井底車場(chǎng)西南,揭煤處1煤層底板標(biāo)高-641m,為礦井首次揭露1煤層。該巷道凈高為4.5m,凈寬為5.8m,以15°下山掘進(jìn)。揭煤處1煤層最大原始瓦斯壓力1.52MPa,最大原始瓦斯含量4.95m3/t。本巷道施工巖性主要為1煤、泥巖及砂質(zhì)泥巖等。主要水害為砂巖、構(gòu)造裂隙水及太原組灰?guī)r巖溶裂隙水,富水性較強(qiáng),根據(jù)區(qū)域防突措施鉆孔施工過程顯示,單孔最大涌水量為20m3/h。

        1.2 區(qū)域防突措施執(zhí)行情況

        區(qū)域防突措施:在南一1煤采區(qū)頂板軌道巷內(nèi)(高抽巷)施工下向穿層鉆孔,鉆孔最小控制范圍是揭煤處巷道輪廓線外12m,且控制范圍邊緣到巷道輪廓線最小法距不小于5m,單孔抽采半徑按1.5m布置。實(shí)際施工鉆孔數(shù)289個(gè),鉆孔量16800m,最深鉆孔達(dá)95m,平均孔深60m。(如圖1所示)

        1.3 鉆孔施工難點(diǎn)重點(diǎn)

        一是鉆孔施工長(zhǎng)度長(zhǎng),孔內(nèi)巖粉排出困難。因此,解決施工下向孔的排渣問題是下向孔成功與否的關(guān)鍵工藝。二是下向鉆孔(尤其是長(zhǎng)鉆孔)施工過程容易發(fā)生埋鉆、掉鉆現(xiàn)象。三是下向鉆孔為了便于封孔,鉆孔傾角應(yīng)該盡量大。四是該區(qū)域有砂巖裂隙水,對(duì)封孔效果產(chǎn)生很大影響。因此,必須提高封孔質(zhì)量,封住砂巖裂隙水,減少流入鉆孔中的裂隙水,確保鉆孔瓦斯抽采鉆孔不漏氣,提高抽采效果。五是鉆孔內(nèi)沉積水對(duì)瓦斯抽采將產(chǎn)生很大影響,必須解決好下向鉆孔的集中排水問題。

        2 區(qū)域防突措施鉆孔施工和抽采情況

        -600m~-633m南翼1煤回風(fēng)斜巷揭1煤區(qū)域防突措施鉆孔設(shè)計(jì)施工了289個(gè)鉆孔,分成A塊段65個(gè)鉆孔、B塊段224個(gè)鉆孔。A塊段在高抽巷內(nèi)預(yù)先施工,施工日期為2014年7月6日~7月25日,B塊段在南翼1煤頂板軌道巷內(nèi)施工,施工日期為2014年9月24日~11月23日。

        2.1 鉆孔施工深度和封孔方式

        B塊段:

        (1)鉆孔施工深度:過煤層后繼續(xù)向煤層底板施工10m后收鉆。

        (2)鉆孔封孔方式:先向孔內(nèi)下入一路1 PVC花管至孔底,然后從1 PVC花管里向孔內(nèi)下入高壓膠皮管(高壓膠皮管前端1~5m之間須打成花管)至孔底。若孔內(nèi)有水,則把下入孔內(nèi)的膠皮管連接系統(tǒng)壓風(fēng)進(jìn)行吹孔,排出孔內(nèi)積水。再?gòu)? PVC花管外向孔內(nèi)孔下入不少于16m1.5 (或2 )PVC實(shí)管(其中孔口一根鐵管)外漏300mm左右,并在距孔口14m處套管上扎1~1.5m長(zhǎng)雙層內(nèi)膜礦用編織袋,倒入聚氨酯(A、B各1.5L)進(jìn)行座底,座底段下部PVC管上需綁扎繩索或扎絲并延伸至孔口,下管過程中用以固定PVC管防止封孔管脫落。待座底段聚氨酯凝固后,從孔口向孔內(nèi)注入稠水泥(或速凝膨脹封孔劑)25kg,用于加強(qiáng)座底段強(qiáng)度,水泥必須加入10%的速凝劑。

        然后向孔口下入4m4分注漿管和2m返漿管,使用聚氨酯和棉紗封堵孔口長(zhǎng)度1.5m左右。待聚氨酯凝固后,向孔內(nèi)注漿,注至返漿管返漿,關(guān)閉返漿管閘閥帶壓注漿至孔內(nèi)憋壓,結(jié)束注漿。1小時(shí)后,第二次注漿直至孔內(nèi)憋壓結(jié)束注漿工作。

        水泥漿結(jié)束2-3小時(shí)后,連接水吹管(即下入孔內(nèi)的高壓膠皮管)吹水。

        水泥漿液按水:水泥=0.7:1配制(質(zhì)量比);聚氨酯由A、B藥組成,按1:1比例配比使用。(B塊段鉆孔施工及封孔工藝示意圖如圖2所示)

        A塊段:

        (1)鉆孔施工深度:過煤層后繼續(xù)向煤層底板施工0.5m后收鉆。(2)鉆孔封孔方式與B塊段的區(qū)別:無高壓膠皮管,其它相同。

        2.2 瓦斯抽采情況分析

        影響石門揭煤工期的主要工序在于瓦斯抽采率達(dá)標(biāo)時(shí)間,而這是由區(qū)域瓦斯抽采濃度、抽采純流量決定的,為此,我們對(duì)A、B塊段的瓦斯抽采濃度和瓦斯抽采純流量進(jìn)行了分析。

        A、B塊段抽采瓦斯?jié)舛热鐖D3所示。

        從圖3可以看出,A塊段抽采平均瓦斯?jié)舛戎挥?1.17%,而B塊段抽采平均瓦斯?jié)舛?6.21%,是A塊段抽采濃度的2.3倍。

        A、B塊段抽采瓦斯純流量如圖4所示。

        從圖7可以看出,A塊段抽采平均瓦斯純流量只有0.10m3/min,單孔純流量0.0015m3/min,而B塊段抽采平均瓦斯純流量達(dá)到0.48m3/min,單孔純流量0.0022m3/min,較A塊段抽采效果提高了1.5倍。

        3 結(jié)論

        一是下向穿層鉆孔施工至過煤層10m后再收鉆,有利于孔內(nèi)鉆屑的排出。即使不能全部排出,也留有足夠的空間,不至于使鉆屑堵住鉆孔過煤段,影響抽采效果。二是通過向孔內(nèi)下高壓膠皮管,連接供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行壓風(fēng)吹孔,排出了孔內(nèi)積水,實(shí)現(xiàn)了下向鉆孔排水難的問題,提高了瓦斯抽采效果,使瓦斯抽采純流量提高1.5倍。三是通過“兩堵兩注”方式進(jìn)行封孔,確保瓦斯抽采鉆孔不漏氣,使抽采濃度提高2.3倍,進(jìn)而縮短瓦斯預(yù)抽達(dá)標(biāo)時(shí)間。

        4 結(jié)束語

        淮南煤礦絕大部分都是高瓦斯和突出礦井,瓦斯治理工作舉足輕重,在瓦斯抽采技術(shù)創(chuàng)新方面做了很多的工作,付出了很大的人力物力,也取得了很好的效果,值得我們驕傲。在當(dāng)今“新常態(tài)”下,唯有不斷創(chuàng)新,才符合現(xiàn)代化礦井建設(shè)和生產(chǎn)的基本要求,作為技術(shù)人員的我們,必須牢牢握住瓦斯治理這根定海神針,為實(shí)現(xiàn)礦井的長(zhǎng)治久安而不懈努力。

        作者簡(jiǎn)介:林昌環(huán)(1981-),男,浙江溫州人,2005年畢業(yè)于安徽理工大學(xué),工程師,從事煤礦一通三防安全管理工作。

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