顺层长钻孔封孔安全高效抽采技术 2

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1、顺层长钻孔封孔新工艺抽采技术潘三矿一、问题的提出潘三矿的13槽1792（3）、1562（3）、1271（3），11槽1492（1）、17171（1）等突出危险区综采工作面回采前均采用顺层钻孔预抽消突，因抽采浓度低，合茬抽采后单孔浓度普遍在15%以下，而且衰减后，下降到5－10%，还经常出现CO达到或超过24ppm，造成90%以上钻孔间歇性抽采。为尽早实现工作面预抽达标，我矿采取将顺层钻孔施工间距由10m加密为5m，甚至2.5m,靠增加钻孔量或延长抽采时间提高抽采量。不仅费时费力费财，还因为抽采出现CO存在自然发火重大安全隐患，不能实现快速安全消突。分析顺层长钻孔停抽原因

2、，主要是是封孔不严，封孔工艺不过关造成钻孔漏气，钻孔在煤层中施工，周围煤体相对比较松软，裂隙发育程度较高，传统封孔工艺很难解决抽采漏气问题。钻孔漏气导致单孔瓦斯浓度衰减快，而且强抽易引起煤体提前氧化，出现CO。为了达到抽采浓度最大化、抽采时间持续化，最终实现采煤工作面快速消突，潘三矿将改进封孔工艺提高封孔质量列为2011年重点攻关课题。成立了以总工程师为组长，通风副总工程师直接负责，通防科、勘探处、抽排队专人负责具体落实的课题小组，在1762（3）综采工作面实施。二、工作面概况1762（3）工作面标高-640m～-584m，处于13煤突出危险区域，瓦斯原始压力2.5MP

3、a，瓦斯含量8.2m3/t。轨道顺槽及切眼采用底板巷穿层钻孔掩护，运输顺槽为沿空掘进。工作面走向长度为870m，倾斜长度为242m，煤层平均厚度为4m，工作面内煤层角度6～11°，平均为7°。工作面回采前，采用顺层长钻孔预抽消突，分别在轨、运顺垂直巷帮开孔，相向施工，间距10m，轨顺设计81个，长110m，为下向顺层孔。运顺设计80个，长140m,为上向顺层孔。选择1792（3）工作面为比对面。主要是1762(3)工作面与1792（3）工作面属于同采区同煤层，工作面消突措施相同。1762（3）工作面防突钻孔布置示意图见图1。三、创新顺层长钻孔封孔新工艺封孔新工艺主要特点

4、：选择初凝时间可调，流动性强的速凝膨胀封孔剂；实现带压封孔，注浆压力达到2MPa,对钻孔周边松散的煤体和裂隙加强密封；增加封孔长度，由12m加长为14m，以减少穿层钻孔影响；加强现场组织管理，严格执行钻孔验收制度，出现问题及时问责，确保封孔质量。（一）封孔工艺设计1、封孔材料选择以往潘三矿顺层长钻孔采用聚氨酯这种有机发泡材料作为封孔剂，初凝时间不可调，封孔长度不易控制，聚氨酯反应速度太快，不能使钻孔周边松散煤体和缝隙充分密封，且反应过程中散发大量热。为了解决聚氨酯封孔剂带来的弊端，潘三矿“一通三防”部门经过反复调研，考察，确定选用JD-WFK-2型速凝膨胀水泥封孔剂做为

5、新的图1工作面及防突钻孔布置示意图封孔材料。速凝膨胀封孔剂外观为灰色粉末，无毒、无污染、无腐蚀性。产品按比例1:1兑水施工，制料过程中发生单纯的物理络合反应，反应不剧烈，无明显热量放出，无有毒有害气体生成。初凝时间可调，封孔长度容易控制，流动性强，带压注时能够密封钻孔周边松散煤体和缝隙，膨胀系数为8%0—12%0，凝固膨胀后不析水，密封严实。2、封孔设计如图2所示，采用2m花管、12m实心双抗管和2m实心铁管，花管放置在钻孔前段用于护孔，双抗管与花管连接，末端2m包裹棉纱与聚氨酯混合物，用铁丝将棉纱固定在双抗管上做为前端堵板。采用速凝膨胀封孔材料或聚氨酯混合物封堵钻孔孔

6、口段，孔口段封孔深度1.5m，凝固时间10min。封孔段配置两路4分铁管，在孔口安设球阀，外露300mm，分别做为注浆管和返浆管，注浆管长4m,返浆管上向孔长12m,下向孔长4m。（二）封孔工序1、扫孔下套管前，利用钻杆将封孔段内的煤粉采用压风全程清扫干净。2、下套管及堵孔将双抗管与花管连接，双抗管末端2m包裹棉纱与聚氨酯混合物，用铁丝将棉纱固定在双抗管上。将底部敷设棉纱的双抗管送至孔中预定深度后，反复抽动双抗管路，使底部棉纱与孔壁充分接触。在孔口位置，将4分铁管分两路铺设孔中，做为注浆管及返浆管，外露0.3m，孔口连接球阀，注浆管长度4.0m,返浆管上向孔长12m，下

7、向孔4.0m。采用速凝膨胀封孔材料或聚氨酯混合物封堵钻孔孔口段，孔口段封孔深度1.5m，孔口段凝固时间不低于10min。3、压注封孔材料采用型号OZB-50-6风动注浆泵注浆，将速凝膨胀封孔剂与水按1:1比例混合后注入孔中，当预埋返浆管有浆液流出时，钻孔内浆液已满，此时关闭返浆管路球阀继续注浆。我们经过反复试验，确定了带压注浆的压力和时间最佳值，即注浆泵压力达到2MPa，保持注浆5分钟后停止注浆并关闭注浆管，此时钻孔内裂隙已经得到充分封堵。由于速凝膨胀封孔剂具有凝固膨胀后不析水，膨胀系数高的特点，因此在停泵后，浆液凝固过程中，材料将继续膨