摘 要 在礦井瓦斯抽放施工中，鉆孔封孔工藝會(huì)對(duì)瓦斯抽采效果產(chǎn)生較大影響，傳統(tǒng)的單次投入方式很難達(dá)到理想的瓦斯抽采效果，對(duì)此，可采用二次封孔新技術(shù)，能夠有效提升瓦斯抽放濃度，同時(shí)有效延長(zhǎng)瓦斯抽放期。對(duì)此，本文首先對(duì)二次封孔技術(shù)原理進(jìn)行介紹，然后以實(shí)際項(xiàng)目為例，對(duì)瓦斯抽采二次封孔技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究。

關(guān)鍵詞 瓦斯;二次封孔;原理

引言

在煤礦開采中，礦井瓦斯是十分嚴(yán)重的災(zāi)害類型，對(duì)于煤礦開采安全會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅?，F(xiàn)如今，在瓦斯治理方面主要采用煤層瓦斯抽采技術(shù)，但容易受到環(huán)境地質(zhì)因素、抽采鉆孔以及封孔技術(shù)等因素的影響，比如，在瓦斯抽采后期，封孔區(qū)域會(huì)產(chǎn)生裂隙通道，在抽采負(fù)壓的影響下，外界空氣可通過裂隙通道進(jìn)入抽采鉆孔中，導(dǎo)致瓦斯抽采濃度快速衰減，在掘進(jìn)施工中瓦斯超限，影響礦產(chǎn)開采安全性。通過利用二次封孔技術(shù)，能夠有效提升瓦斯抽采濃度，提升鉆孔利用率，因此，亟須對(duì)二次封孔技術(shù)在瓦斯抽采中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。

1二次封孔技術(shù)原理

首先進(jìn)行第一次鉆孔封孔施工，對(duì)封孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，在帶壓氣體的作用下，以一定壓力將微細(xì)膨脹粉料送入至煤層鉆孔中。在抽采負(fù)壓作用下，微細(xì)膨脹粉料可逐漸滲透至煤層周圍的網(wǎng)狀裂隙中，進(jìn)而有效提升裂隙氣體的流動(dòng)阻力，避免外界空氣進(jìn)入抽采鉆孔通道中，減少鉆孔內(nèi)漏風(fēng)量，提升瓦斯抽采濃度，保證抽采效果。

1.1 確定封孔長(zhǎng)度

在設(shè)置抽采鉆孔封孔長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)注意確保足夠長(zhǎng)的抽采周期，盡量縮短封孔長(zhǎng)度。抽采巷道圍巖瓦斯鉆孔的封孔長(zhǎng)度應(yīng)大于巷道周圍裂隙圈深度，避免空氣通過裂隙進(jìn)入至鉆孔中。

1.2 巷道裂隙圈的形成

巷道裂隙圈是由煤層拉伸破壞所形成的，在巷道掘進(jìn)施工過程中，在徑向范圍內(nèi)可產(chǎn)生壓應(yīng)力以及壓縮變形，另外，切向可產(chǎn)生拉應(yīng)力和拉伸變形。巖石抗拉強(qiáng)度比較差，如果拉伸應(yīng)變大于破壞應(yīng)變，則在徑向范圍內(nèi)可產(chǎn)生巷道裂隙，并逐漸形成裂隙圈。在巷道掘進(jìn)施工過程中，松動(dòng)圈深度可逐漸超過封孔深度，因此裂隙帶會(huì)逐漸發(fā)展成為鉆孔短路風(fēng)流的通道，外界空氣通過裂隙帶進(jìn)入至鉆孔后，會(huì)對(duì)抽采鉆孔密閉性造成不良影響。

1.3 確定封孔長(zhǎng)度

通常情況下，在巷道周邊所形成的裂隙圈半徑在3～5m之間。另外，綜合考慮各項(xiàng)影響因素，對(duì)于封孔位置，應(yīng)注意合理避開松動(dòng)圈，風(fēng)口位置與孔口之間應(yīng)保持5～7m的距離，封孔長(zhǎng)度則需控制在3～5m之間。通過結(jié)合實(shí)際情況合理確定風(fēng)口位置以及封孔長(zhǎng)度，可避開裂隙圈，保證封孔效果，盡量減少封孔材料利用量[1]。

2項(xiàng)目概況

重慶市南川宏能煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井為煤與瓦斯突出礦井，在礦井開采中，瓦斯壓力為1.69MPa，瓦斯含量為13.17m3/t，根據(jù)礦產(chǎn)勘察，瓦斯總產(chǎn)量為5.1億m3，煤層氣量抽出總量在1822萬m3以上。在該煤礦開采中推廣應(yīng)用順層鉆孔預(yù)抽低透氣性煤層瓦斯技術(shù)，瓦斯抽放率不斷提升，并達(dá)30%以上?，F(xiàn)如今，瓦斯抽放技術(shù)發(fā)展水平不斷提升，推廣應(yīng)用密集網(wǎng)格式布孔技術(shù)、采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)以及底板穿層鉆孔技術(shù)，瓦斯抽放水平顯著提升，并且瓦斯抽放量可維持在300萬m3以上。

井田處于四川盆地東南緣，在礦井開采中，分東、西兩翼進(jìn)行開采，煤炭年開采量為30萬t。通過對(duì)礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘察，煤系地層的厚度為117m，平均傾斜角度為25°。另外，本組中部以及下部含煤層為2～4層，可采煤層為6號(hào)煤層，其余煤層厚度在0.3m以內(nèi)，穩(wěn)定性較差，開采價(jià)值比較低。另外，煤層層數(shù)由西向東逐漸減少。

龍?zhí)督M煤系地層覆蓋厚度比較大，透氣性較差，滲透率在0.033975～0.231928m2/MPa2·d之間，煤層無露頭，并且背斜軸部沒有強(qiáng)烈侵蝕，在瓦斯運(yùn)輸方面，煤系向地表運(yùn)輸難度比較大，可保證瓦斯開采條件。另外，煤田主要為逆掩斷層，在斷層帶的阻礙作用下，可形成瓦斯儲(chǔ)存封閉地帶，在該地區(qū)礦產(chǎn)開采中會(huì)涌出大量瓦斯，因此容易發(fā)生瓦斯突出事故[2]。

3瓦斯抽采二次封孔技術(shù)

3.1 第一次封孔

封孔施工工藝如圖1所示。在本次封孔施工中，對(duì)于封口材料，采用馬麗散封孔材料。首先在工作面進(jìn)行順層鉆孔施工，在達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，即可插入抽放管。在L1段兩端纏繞棉紗，準(zhǔn)備一根膠管注入馬麗散封孔材料，并將其插入L1段注漿發(fā)泡封孔。在注漿完成后，封孔材料膨脹，即可堵塞鉆孔L1段，在打開抽放管閥門后，即可進(jìn)行瓦斯抽放。完成第一次封孔施工，L2段可預(yù)留第二次封孔空間，一般要求預(yù)留2～3m。

3.2 第二次封孔

在第一次封孔施工完成后，即可進(jìn)行瓦斯抽放。隨著瓦斯抽放的不斷進(jìn)行，煤層可發(fā)生收縮變形，同時(shí)透氣系數(shù)逐漸升高，鉆孔周圍煤層列席裂隙擴(kuò)張發(fā)育，外界空氣可通過裂隙網(wǎng)進(jìn)入至抽采鉆孔中，導(dǎo)致瓦斯抽采濃度降低，進(jìn)而縮短抽采期。為了提升瓦斯抽采濃度，延長(zhǎng)抽采期，提升鉆孔利用率，可進(jìn)行第二次封孔。

在第一次封孔完成并且達(dá)到良好效果后，即可進(jìn)行第二次封孔，第二次封孔工藝如圖2所示。采用馬麗散封孔材料，將抽采孔周邊報(bào)廢鉆孔進(jìn)行封堵，然后采用與壓氣管路相連的粉料輸送管插入煤層鉆孔中，盡量貼近第一次封孔位置，打開閥門，將高壓空氣調(diào)整為0.2MPa～0.3MPa。將微細(xì)膨脹粉料吹入至鉆孔中，直至充滿煤層鉆孔，然后停止送風(fēng)，最后采用棉紗堵塞進(jìn)風(fēng)口。在瓦斯抽采系統(tǒng)負(fù)壓作用下，微細(xì)膨脹粉料可滲透至煤層周圍網(wǎng)狀裂隙群中，進(jìn)而提升裂隙內(nèi)氣體流動(dòng)阻力，避免外界空氣進(jìn)入抽采鉆孔中。在完成二次封孔后，可對(duì)抽采效果進(jìn)行仔細(xì)觀察[3]。

4結(jié)束語(yǔ)

在煤礦開采中，通過應(yīng)用二次封孔技術(shù)，可達(dá)到良好的效果，能夠有效提升鉆孔濃度，并且封孔效果良好，可加速瓦斯抽采抽出，單孔鉆孔效率較高，廢孔率降低。由于抽放半徑增大，因此鉆孔終孔間距較大，可減少鉆孔數(shù)量，降低瓦斯抽采所需成本，提高煤層瓦斯抽采率，縮短瓦斯抽放周期，確保工作面回采效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王曉東.煤礦瓦斯抽采鉆孔主要封孔方式研究[J].石化技術(shù)，2019，26（5）：55-56.

[2] 王勝利，趙萌，秦汝祥.瓦斯抽采鉆孔封孔效果考察及影響因素分析[J].中州煤炭，2017，39（8）：92-95.

[3] 臧廣偉.順煤層瓦斯抽采鉆孔封孔新工藝[J].黑龍江科技信息，2017，4（16）：82-82.

作者簡(jiǎn)介：

張勇（1983-），男，四川犍為人;工程師，現(xiàn)就職單位：重慶市南川宏能煤業(yè)有限責(zé)任公司，研究方向：煤礦通風(fēng)、瓦斯抽放及防突技術(shù)管理。