松藻煤矿穿层钻孔封孔工艺优化实践
2015-10-29杜文辉
杜文辉
(重庆松藻煤电有限责任公司松藻煤矿通风科重庆市綦江区 401442)
松藻煤矿穿层钻孔封孔工艺优化实践
杜文辉
(重庆松藻煤电有限责任公司松藻煤矿通风科重庆市綦江区401442)
松藻煤矿保护层工作面两巷采用临近层穿层孔塑料管封孔工艺抽采瓦斯,在工作面采过钻场后钻孔抽采瓦斯存在时间较短的问题,对钻场穿层孔封孔工艺进行改进,由塑料管封孔改为铁管封孔,考察封孔深度,提高了钻场瓦斯卸压抽时间和瓦斯抽采量。
瓦斯抽采;钻场布置;抽采量;抽采时间
前言
松藻煤矿设计生产能力为110万t,属于煤与瓦斯突出矿井,可采煤层K1、K2b、K3b均有突出危险性,作为主采煤层的K3b煤层原始瓦斯含量最高、突出危险性最大,为治理K3b煤层瓦斯,矿井采用以K2b煤层作为保护层开采,在K2b工作面的运输巷、回风巷布置穿层钻孔抽采K3b煤层瓦斯,钻场采用75m深钻场为主的布置方式。目前穿层瓦斯抽采钻孔预抽浓度相对较低,具体情况为预抽K3b的穿层孔钻场总测点浓度只有10%左右,预抽浓度低严重制约了我矿的瓦斯抽采利用和矿井的生产进度,而预抽浓度低主要是由于封孔工艺落后等原因造成的。现有封孔工艺采用塑料管封孔,钻孔位于工作面垮落带内,工作面采过钻场几米后,钻场的部分钻孔因矿压挤压塑料管而造成瓦斯抽采浓度急剧下降,造成工作面钻场卸压抽、残抽采时间短,不能有效地处理K3b及以上临近层瓦斯,为增加瓦斯抽采时间、提高瓦斯抽采效果,必须改进封孔工艺。
1 试验区概况
试验区选择在2225采煤工作面回风巷。2225工作面位于K2b煤层,本煤层为单倾斜构造,地质构造较复杂,煤层倾角平均30°,煤厚平均0.67m。k2b煤层原始瓦斯含量为8.25~11.38m3/t,依据重庆煤科院对松藻煤矿煤层鉴定,k2b煤层自然发火倾向为Ⅱ类,无煤尘爆炸危险。
2225工作面位于二水平二采区+100~+175阶段的N1#~S2#石门之间,工作面标高在+106.0~+177.7m之间。2225工作面东面的2223工作面和南面的2210-2工作面均已回采结束,西为二水平与三水平的隔离煤柱,北为断层隔离煤柱。底部K1煤层及顶部K3b煤层均未回采,如图1所示。
2 现有封孔工艺
2.1抽采钻场布置方式
2225回风巷钻场(主石门~S1#石门)布置方式为每隔75~100m向K3b煤层底板施工1个深钻场(钻场深20m左右)在钻场内向K3b煤层施工瓦斯抽采钻孔,钻孔为扇形布孔方式,钻孔终孔间距走向和倾向均为10m,每个钻场内钻孔控制钻场南、北方向K3b煤层30~50m,钻孔倾角在-3~81°之间,钻孔孔深16~60m之间,钻场布置如图2所示。
2.2封孔工艺及存在问题
图1 2225工作面位置关系图
图2 5#和6#钻场布置图
(1)钻孔内送入长度为8m的DN40mm返浆塑料管、长度为6m的DN15mm注浆塑料管。孔口0.5m段用面纱捆绑注浆管与返浆管并撒马丽散膨胀预堵孔口,预堵完成1d后采用注浆泵间隔1d先后两次向孔内灌浆,材料均为水泥、水不漏、石膏(比例:10:1:1)混合物(料水混合比控制在2.5:1左右)。
(2)由于K2b煤层工作面在回采过程中顶板管理采用缓慢下沉法,回风巷随采随回,随着K2b煤层工作面的推进,回风巷抽采钻场将进入采空区,钻孔处于K2b煤层冒落带,冒落带破坏了钻孔封堵的致密性,同时由于塑料管强度小,冒落带使塑料管受到挤压变形堵塞钻孔瓦斯涌出通道,导致钻孔卸压抽时间短、抽采量小。
2.3现有封孔工艺抽采效果
松藻煤矿2225风巷6#钻场共计45个钻孔,钻孔总进尺为2455m,采用原有工艺封孔,封孔完成后立即进行了接抽,为考察效果,定期测定了相关抽采参数,其中预抽采状态下共抽采124d,泄压抽采状态下共抽采27d,具体效果见表1。
从表1可以看出,原有封孔工艺封孔的6#钻场卸压抽时间短,只有27d,且抽放量、抽采浓度衰减快。
表1 2225风巷6#钻场瓦斯抽采情况表
3 封孔工艺改进及效果考察
3.1封孔工艺改进
回风巷钻场钻孔封孔工艺改进方法:铁管封孔,封孔深度不小于7m。
具体封孔工艺为:钻孔内送入长度为8m、内径40mm的铁管(铁管每根长2m,两头套丝,采用管箍连接,孔外0.5m,孔内7.5m),4分注浆管(孔外1m,孔内5m)。采用毛巾和AB胶预堵,预堵段末端离孔口的距离为0.5m左右,AB胶封堵长度为0.5m,然后采用注浆泵间隔一天先后两次向孔内灌浆,初次封孔材料为水泥、水不漏、石膏(比例为10:1:1)混合物(料水混合比控制在2.5:1左右),二次灌浆材料为水泥、水不漏、石膏、细石粉(比例为10:1:1:1)混合物(料水混合比控制在2.5:1左右)。
图3 封孔示意图
3.22225回风巷5#钻场瓦斯抽采情况
2225风巷5#钻场孔数为45个,钻孔进尺为2298m,采用新封孔工艺后立即进行了接抽,定期测定了相关抽采参数,其中预抽采状态下共抽采199d,泄压抽采状态下共抽采75d,具体效果见表2。
从表2可以看出,新封孔工艺封孔的5#钻场卸压抽时间较长,达75d,且抽放量、抽采浓度衰减慢。
4 抽采效果对比
2225采面风巷6#钻场从2013年5月20日开始卸压抽采,到6月16日基本上卸压抽采结束,周期长27d,卸压抽时间短,抽采浓度衰减快;5#钻场从2013年8月2日开始卸压抽采,截至10月16日,抽采纯流量还保持在8m3/min,卸压抽时间长,卸压抽采纯流量衰减缓慢。详见对比图4和图5。
表2 2225回风巷5#钻场瓦斯抽采效果
图4 新旧工艺抽采浓度衰减对比
图5 新旧工艺抽采纯流量衰减对比
5 结论
(1)K2b煤层工作面回风巷钻场采用铁管封孔工艺后,卸压瓦斯抽采时间大大增加,由原来的27d提高到75d以上,且瓦斯抽采纯流量衰减速度明显降低,直到80d后瓦斯纯流量才降为3.12m3/min,显著的提高了瓦斯抽采量。
(2)从现场的效果分析,改善封孔质量能够显著地提高瓦斯抽采效果,是提高瓦斯抽采效果途径中容易实现的方法。
TD712
A
1673-0038(2015)13-0158-02
2015-3-10
杜文辉(1986-),男,助理工程师,大学本科,主要从事瓦斯抽采技术研究及管理工作。