利用注浆封孔技术提高瓦斯抽采效率的研究

张树丰

（晋城煤业集团赵庄煤业通风管理部，山西长治 046000）

利用注浆封孔技术提高瓦斯抽采效率的研究

张树丰

（晋城煤业集团赵庄煤业通风管理部，山西长治 046000）

针对赵庄煤矿的具体情况，通过对煤体注浆的方法来降低煤体的透气性，以达到提高抽采效率的目的，并对不同的注浆方式进行了对比研究，选出了效果最佳的注浆工艺。

瓦斯抽采；赵庄煤矿；透气性；注浆工艺

1 概述

赵庄煤业位于长子县慈林镇，井田面积约144 km2，设计生产能力为800万t/a，为高瓦斯矿井。赵庄煤业井下煤质较软，透气性差，地质条件复杂，瓦斯赋存情况不均匀[1]。受到井下煤质条件的制约，长钻孔的施工成孔率和抽采效果均得不到保证，致使煤层瓦斯本煤层预抽比较困难。从根本上解决赵庄的瓦斯问题，必须提高本煤层的瓦斯抽采效率和效果。

为了研究并掌握赵庄井下由于煤体内裂隙和支护等因素对抽采钻孔瓦斯抽采的影响[2-3]，提高本煤层的瓦斯抽采效率和效果，从而更好的服务于井下生产工作，我们通过喷浆和注浆将煤体和外界隔绝，并通过收集分析钻孔瓦斯抽采数据的变化规律，分析各种参数的喷浆、注浆工艺对钻孔瓦斯抽采效果的提升效果，从中选择出效果最佳的工艺。

2 研究内容

为研究出能够达到预先抽放要求的钻孔及注浆工艺[4]，选取1306工作面的掘进工作面和顺槽巷道进行了现场试验。其中掘进工作面有2个（5号、7号探巷的工作面），各选取了23个钻孔，跟踪监测了1个月的瓦斯抽采数据。本煤层钻孔则选择在13063巷7-10号横贯之间，共选取了23个钻孔，跟踪监测了2个月的瓦斯抽采数据。

2.1 掘进工作面试验

由于5号、7号探巷迎头处发育有F258和F372断层，见图1，煤体裂隙发育较多,煤层瓦斯含量较高,在巷道迎头和两帮各5m进行了喷浆注浆。而6号探巷迎头则未进行喷浆注浆，作为参照分析喷浆注浆是否可提高钻孔瓦斯抽采效率、缩短瓦斯抽采达标时间和提高的效果。

对于6号探巷，钻孔施工完成接抽后,煤壁漏气现象严重,钻孔的瓦斯抽采浓度很低，基本上在10%以下，瓦斯抽采混量大，衰减速度快，日瓦斯抽采量基本保持在10m3以下,说明大量的空气通过裂隙等漏气点进入钻孔和瓦斯抽采系统内，抽采效果不理想。5号、7号探巷迎头均有地质构造发育，煤体内裂隙发育较多。5号、7号探巷迎头的钻孔施工完成后，连续监测了半个月的瓦斯抽采数据。从瓦斯抽采数据看，钻孔负压保持在15～20 kPa之间,喷浆注浆后的钻孔较普通钻孔瓦斯抽采浓度要高，在接抽初期瓦斯抽采浓度能达到50%以上，然后逐渐衰减；日瓦斯抽采量则较普通钻孔高，7号探巷单孔瓦斯抽采量能够达到30～50m3以上。

2.2 本煤层试验

本煤层试验选取三种钻孔做对比分析，第一种是未注浆喷浆区域的钻孔，第二种是先施工钻孔再喷浆注浆，第三种则是先喷浆注浆再施工钻孔。根据钻孔施工和喷浆注浆的情况，第一种模式选取6个钻孔，第二种模式选取7个钻孔，第三种模式选取10个钻孔。

根据数据显示，所有钻孔的负压保持在15～20 kPa之间,第一种钻孔的瓦斯抽采浓度保持在20%以下，日瓦斯抽采量基本保持在10m3以下，在2个月内共抽采瓦斯2 372m3，钻孔的平均百米流量0.004m3/（min·hm）；第二种钻孔的瓦斯抽采浓度基本保持在20%～30%左右，日瓦斯抽采量基本保持在20m3以下，在2个月内共抽采瓦斯6 226m3，钻孔的平均百米流量0.008m3/（min·hm）；第三种钻孔的瓦斯抽采浓度基本保持在2%～40%左右，最高浓度达到80%,日瓦斯抽采量基本保持在20～ 50m3范围内，最高达到100m3以上，在2个月内共抽采瓦斯1 4760m3，钻孔的平均百米流量0.012m3/（min·hm）。三类钻孔的抽采情况，见图2。

由图可见，喷浆注浆后的钻孔在长期瓦斯抽采的过程中瓦斯抽采浓度比一般钻孔要高10%～ 20%，而钻孔的日瓦斯抽采量则明显比一般钻孔高，甚至能达到1.5～5倍左右，同样在2个多月的时间内，在钻孔施工完成后再喷浆注浆，对提升钻孔瓦斯抽采效果更好，百米流量则平均提升了3倍左右。

3 瓦斯抽采情况分析

6号探巷迎头发育有地质构造发育，煤体松软导致裂隙发育较多，由于未进行提前喷浆注浆,钻孔施工完成接抽后,煤壁漏气现象严重,加上在迎头施工钻孔间距比较近，钻孔接抽后，时常与煤体的裂隙沟通，导致煤壁多处存在漏气点，并且会影响多个钻孔。钻孔的瓦斯抽采浓度很低，基本上在10%以下，瓦斯抽采混量大[5-6]，衰减速度快，日瓦斯抽采量基本保持在10m3以下,说明大量的空气通过裂隙等漏气点进入钻孔和瓦斯抽采系统内，抽采效果不理想。

而1306区域探巷5号、7号工作面，与6号探巷相同，迎头发育有地质构造发育，煤体松软导致裂隙发育较多，但是在煤壁喷浆注浆之后，有效杜绝了煤壁裂隙的漏气，由于煤体瓦斯含量较高，瓦斯储量充足，因此可长时间的持续高瓦斯抽采量和高浓度，衰减时间明显较未喷浆注浆的钻孔要长，有效降低瓦斯抽采时间，缩短掘进周期。喷浆注浆后的的巷道迎头施工的钻孔与未喷浆注浆迎头的钻孔相比，瓦斯抽采浓度要高，在接抽初期瓦斯抽采浓度能达到50%以上，然后逐渐衰减；日瓦斯抽采量则更高，单孔瓦斯抽采量能够达到30～50m3以上，与未喷浆注浆迎头的钻孔相比，能提高2～4倍。

13063巷喷浆注浆区域的本煤层钻孔同样比未喷浆注浆区域的钻孔瓦斯抽采效果好，在长期瓦斯抽采的过程中瓦斯抽采浓度比一般钻孔高10%～ 20%，而钻孔的日瓦斯抽采量则明显比一般钻孔高，甚至能达到1.5～5倍左右。在研究中发现，先施工钻孔后进行喷浆注浆的工艺瓦斯抽采效果最好，在同样2个多月的时间内，百米流量则平均提升了3倍左右，平均百米流量达到0.012m3/（min·hm）。

4 结论

1)注浆区域的钻孔在经过注浆后封堵煤层中瓦斯的逸散通道，由于本矿为高瓦斯矿井，瓦斯储量充足，所以长时间内有效提高了抽采量。

2)先施工钻孔后进行注浆的巷道瓦斯抽采量要明显高于先钻孔后施工的巷道，是抽采效果最好的工艺。

3)注浆后的巷道明显提高了瓦斯的日抽采量，而且瓦斯抽采量衰减缓慢，不仅使巷道内瓦斯抽采总量得到了提升，而且有效的提高了巷道的掘进速度。

[1]李劲松.赵庄煤业3号煤层瓦斯赋存规律研究[J].技术与市场,2014（12）:56-57,59.

[2]李尧斌,朱丹.钻孔抽采瓦斯量影响因素分析与工程实践[J].中国安全生产科学技术，2014（11）:124-128.

[3]刘明星.高瓦斯矿井抽放条件下采空区防灭火技术实践[J].煤矿安全，2013（11）:134-136.

[4]刘春,宋小林,周福宝,刘应科.带压定向注浆封孔技术在比德煤矿的应用[J].中国煤炭，2011（4）:105-108.

[5]徐小兵.高瓦斯矿井瓦斯抽采参数及抽采量确定[J].山东煤炭科技，2014（6）:80-82.

[6]王剑光.煤矿瓦斯综合抽采技术及应用[J].中国煤炭，2014（3）:111-115.

Grouting Sealing Technology Increasing Gas Drainage Efficiency

ZHANG Shufeng
(Ventilation Department,Zhaozhuang Mine,Jincheng Coal Group,Changzhi 046000,China)

Based on the situation of Zhaozhuang Mine,grouting was used to reduce air permeability and increase gas drainage efficiency.The different groutingmethods were compared and the best grouting technique was selected.

gas drainage;ZhaozhuangMine;air permeability;groutingtechnology

TD712

A

1672-5050（2015）05-0008-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.004

（编辑：樊敏）

2015-04-08

张树丰（1979-），男，山西晋城人，大学本科，工程师，从事煤矿通风管理工作。