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1、技术经验煤矿安全(2008-07)·17·围岩含水条件下穿层测试瓦斯压力的封孔工艺112张瑞林,刘晓,贾金峰(1.河南理工大学安全学院,河南焦作454003;2.淮北矿业集团桃园煤矿,安徽宿州234116)摘要:针对穿岩层测压钻孔与含水层沟通后,难以封堵钻孔内的渗水通道,从而成功地测试出比较准确、可靠的煤层瓦斯压力值等问题,本文对比分析了几种常用封孔方法的适用性和局限性,并最终提出了使用高分子有机化合物———马丽散N作为封孔材料的改进封孔工艺。通过在淮北矿业集团桃园煤矿的试验与应用,针对仰角和俯角孔穿层测试瓦斯压力均取得了比较理想的效果。关键词:围岩;含水;测压钻孔;封孔;马丽散
2、N中图分类号:TD712文献标识码:B文章编号:1003-496X(2008)07-0017-03准确获取煤层原始瓦斯压力是有效开展瓦斯预合当前国内外在围岩含水条件下穿层测试瓦斯压力测和防治工作的重要技术保障,通常采用施工穿岩封孔工艺的现场实践与应用情况,前期制定和实施层钻孔,用黄泥、水泥浆、胶圈等材料封孔的方法进了两种封孔堵水方案。行测试。这种测定方法在测试区域岩层稳定、构造1.1深孔一次注水泥浆封孔不发育、无水的条件下取得了较好的效果。但是,往实施过程:待测压钻孔施工到位后,确定好孔内往会遇到测压钻孔与含水层沟通的情况。如果出现的渗水位置(深度);测算出能够封闭到钻孔渗水位钻
3、孔渗水且渗水段位于钻孔的深处时,由于水泥浆置以上(不少于5m)的水泥浆量;通过注浆泵将水凝固时间相对较长(即使是速凝水泥),通常难以彻泥浆按测算量注入钻孔。底封堵渗水通道;采用胶圈(黏液)封孔又存在设适用性与局限性:该种工艺适用于岩壁裂隙较备、材料在孔内送不到位的弊端。一旦封堵不了钻不发育、出水点少且位置距孔口比较浅的测压钻孔;孔内的渗水通道,就面临着带水测压的困境———由同时,由于受测算注浆量精度及其水泥与水比例的于不清楚与钻孔沟通的含水层的确切位置,所以在影响,准确封堵渗水裂隙比较困难。封孔后、压力平衡时,确定钻孔内的静水压力值是极1.2全孔注浆-二次扫孔-注水泥浆封孔其困难
4、的。基于此,为了提高煤层瓦斯压力的测试实施过程:首先施工孔径较大的钻孔(一般孔精度,在安徽淮北矿业集团桃园矿北八大巷测压过径要求不小于Φ120mm)至目标煤层后停下;利用程中,针对区域内构造、裂隙发育、含水丰富的特点,高压注浆泵将足量水泥浆注满整个钻孔(并充填其河南理工大学和桃园煤矿合作,尝试采用高分子有周围渗水裂隙);待水泥浆充分凝固后,以原孔(轴机化合物———马丽散N作为封孔材料,并改进了封心)为中心通过套孔、扫孔的方法二次施工小孔径孔工艺。现场试验和应用结果表明,使用该工艺可测压钻孔(一般为Φ75mm),详见图1所示。以很好地封堵与测压钻孔沟通的渗水裂隙,保证测适用性与局限
5、性:该种工艺适用于岩壁裂隙不压过程的顺利和成功,并最终获取了比较准确、可靠太发育但围岩出水点较多的测压钻孔。但由于第一的煤层瓦斯压力。次注浆封堵渗水裂隙的有效作用范围有限且不易确定,而且重新开孔轴心与原孔轴心经常存在一定的1几种封孔堵水工艺分析偏离,孔越深偏离量越大。如果渗水裂隙区离孔口针对桃园矿北八大巷测试区域的实际条件,结较深,则二次孔往往偏离出原孔的注浆封堵有效半径之外,从而导致封孔堵水失败。基金项目:河南省杰出青年基金资助项目(074100510003);河南自然科学基金资助项目(0411053300)·18·煤矿安全(Total404)技术经验1.0～2.0m处绑牢马尾
6、巴状棉纱的测压管下至渗水裂隙区以下3.0～5.0m处,并向上拉紧→将注浆管下到渗水裂隙处→用预设两个孔(分别通过测压管和注浆管)的法兰盘封闭孔口管→从注浆管高压、快速注入混合后的马丽散N液体(参见图2所示)。图1全孔注浆、二次扫孔、注水泥浆封孔堵水工艺示意图2对围岩含水条件下穿层测试瓦斯压力封孔工艺的改进现场实践证明,采用以上两种封孔工艺针对围图2马丽散俯角封孔测压示意图岩含水条件下穿层测试瓦斯压力,不仅操作难度大,而且成功率很低。基于此,本文尝试使用有机高分在封孔过程中需要注意以下几点:子化合物———马丽散N作为封孔材料,并通过改进(1)因对马丽散N液体在测压孔内的膨胀特性封孔
7、工艺,对仰角孔和俯角孔穿岩层测试瓦斯压力不完全了解,所以测压管尽量下到目标煤层,为其留均取得了比较理想的效果。下足够的膨胀空间。2.1高分子化合物马丽散N特性简介(2)通过拉动,使测压管绑定的马尾巴状棉纱马丽散N是一种由树脂和催化剂两种成分组要与孔壁保持良好接触和封闭作用,以防马丽散N成的聚亚安酯产品,具有较高的粘合力和较好的机液体漏入下部测压室内。械性能,在压力的作用下能够保持低黏度液体状态(3)用法兰盘封闭测压孔之前用棉纱堵严实孔渗透到细小裂隙之中,1min左右的时间树脂和催
