白明鍇

（河南永錦能源有限公司，河南 許昌 461670）

0 引 言

封孔質(zhì)量是影響抽采效果的關(guān)鍵因素，不同封孔工藝和封孔材料下的抽采效果具有較為明顯的區(qū)別特征[1]，若封孔深度較長(zhǎng)，不僅會(huì)浪費(fèi)封孔材料，還會(huì)導(dǎo)致從松動(dòng)區(qū)邊界到封孔段末端一帶的煤體瓦斯抽不出，從而形成抽采盲區(qū)[2]，為了解決鉆孔漏氣現(xiàn)象，對(duì)原有的封孔工藝進(jìn)行改進(jìn)，提出定點(diǎn)定長(zhǎng)度封孔方法[3]，既保證了鉆孔封孔的氣密性，又節(jié)約了封孔材料。

1 概 況

根據(jù)河南省地層區(qū)劃，禹州煤田位于華北板塊南緣嵩箕構(gòu)造區(qū)汝陽(yáng)—確山小區(qū)之禹州煤田景家洼向斜北翼西段。云蓋山煤礦一礦位于禹州煤田西部，主要開(kāi)采二1煤層，屬煤與瓦斯突出礦井，地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定，煤層透氣性系數(shù)為0.435 m2/（MPa2·d），衰減系數(shù)為 0.02 ～ 0.11d-1。煤巷掘進(jìn)區(qū)域采取穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯煤層瓦斯的方法并配合水力沖孔卸壓增透措施，回采區(qū)域采取穿層鉆孔治理，并在上下順槽施工順層鉆孔降低煤層瓦斯含量。

2 封孔工藝現(xiàn)狀及兩堵一注定點(diǎn)封孔工藝

2.1 封孔工藝現(xiàn)狀

22204 運(yùn)輸順槽以上20 m 范圍為穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶治理區(qū)域（圖1），在向回采區(qū)域施工的順層鉆孔，由于無(wú)法確定水力沖孔后疏松圈的位置，封孔深度24 m，采用礦用合成樹(shù)脂和水泥漿一堵一注封孔，大量漿液滲透封孔段，以達(dá)到封閉的目的。

圖1 22204 底抽巷穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯平、剖面Fig.1 Strip gas leveling and section of pre-coal pumping roadway in 22204 bottom pumping roadway through borehole

2.2 兩堵一注定點(diǎn)封孔工藝原理

礦井實(shí)測(cè)水力沖孔的抽放半徑為7.8 m，穿層鉆孔條帶治理控制22204 運(yùn)輸順槽巷道輪廓線外20 m（斜距），假定水力沖孔影響的范圍為橢圓形（圖2），順層鉆孔的封孔深度大于27 m 才能封過(guò)穿層鉆孔條帶治理區(qū)域，結(jié)合礦井巷道預(yù)排瓦斯等值寬度測(cè)試報(bào)告，當(dāng)煤壁暴露時(shí)間為300 d 時(shí)，巷道預(yù)排瓦斯等值寬度為30 m，巷道掘進(jìn)至回采的時(shí)間＞300 d，在鉆孔的24 ～30 m 兩堵一注定點(diǎn)封孔，封孔位置在穿層鉆孔條帶治理以里，且不超過(guò)30 m 的位置，帶壓封孔能主動(dòng)支護(hù)鉆孔,膨脹力繼續(xù)壓密未曾充填的裂隙，進(jìn)一步減少漏氣通道，有效的防止鉆孔漏氣，且有效的避免鉆孔抽采盲區(qū)。

圖2 兩種封孔工藝示意Fig.2 Two kinds of hole sealing processes

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及抽放效果考察

3.1 試驗(yàn)地點(diǎn)布置

為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在22204 運(yùn)輸順槽里程926 ～950 m 煤層賦存穩(wěn)定的區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)，該區(qū)域平均煤厚5 m，原始瓦斯含量5.28 m3/t，原始瓦斯壓力0，采用抽采參數(shù)對(duì)比的方法，一堵一注封孔一組，試驗(yàn)鉆孔各施工一組進(jìn)行對(duì)比，每組設(shè)置10 個(gè)鉆孔，鉆孔間距1.2 m。鉆孔施工完成后，聯(lián)網(wǎng)抽放（表1）。

3.2 鉆孔初抽濃度對(duì)比

鉆孔采用打1 個(gè)、封1 個(gè)、開(kāi)抽1 個(gè)、觀測(cè)1個(gè)的方法，鉆孔測(cè)定初抽濃度后記錄在檔，全部施工結(jié)束后，進(jìn)行初抽濃度對(duì)比，如圖3 所示。

由圖3 可知，兩堵一注定點(diǎn)封孔的初抽濃度最高94%，初抽濃度在80%以上的鉆孔7 個(gè)；一堵一注封孔的初抽濃度最高95%，初抽濃度在80%以上的鉆孔6 個(gè)，由此可見(jiàn)，兩堵一注定點(diǎn)封孔和一堵一注封孔的初抽濃度基本一致。

表1 一堵一注封孔與兩堵一注定點(diǎn)封孔情況對(duì)比Table 1 Comparison of one-plugging-and-one injection sealing hole and two-plugging-and-one injection fixed point sealing hole

圖3 初抽濃度對(duì)比Fig.3 Comparison of initial extraction concentration

3.3 組抽放濃度對(duì)比

全部鉆孔施工結(jié)束，規(guī)范聯(lián)網(wǎng)后，每天觀測(cè)1次，進(jìn)行組參數(shù)對(duì)比，觀測(cè)周期30 d。抽采參數(shù)對(duì)比方式：因鉆孔施工時(shí)間不同，觀測(cè)期間存在抽放時(shí)間差異，采用累計(jì)抽放時(shí)間對(duì)比，即一堵一注封孔聯(lián)網(wǎng)后第一天與兩堵一注定點(diǎn)封孔聯(lián)網(wǎng)后第一天進(jìn)行對(duì)比，以此類(lèi)推（圖4）。

圖4 組抽放濃度對(duì)比Fig.4 Comparison of pumping concentrations in groups

圖4 中顯示兩堵一注定點(diǎn)封孔的組抽放濃度最高62.2%，一堵一注封孔的組抽放濃度最高60%，開(kāi)抽前10 d 內(nèi)變化大，無(wú)明顯的規(guī)律，從11 d 開(kāi)始以后，兩堵一注定點(diǎn)封孔的組抽放濃度總體趨勢(shì)高于一堵一注封孔，在抽放第26 d 后兩堵一注定點(diǎn)封孔的抽放濃度仍在50%，一堵一注封孔的抽放濃度下降到16.2%，由此可以看出兩堵一注定點(diǎn)封孔比一堵一注封孔抽放濃度衰減慢。

3.4 組抽放負(fù)壓、混合流量對(duì)比

圖5 為組抽放負(fù)壓對(duì)比，圖中顯示兩堵一注定點(diǎn)封孔的負(fù)壓在15.7～22.9 kPa 波動(dòng)，一堵一注封孔的負(fù)壓在14.2 ～21 kPa 波動(dòng)，通過(guò)對(duì)比，采用帶壓封孔，存在漿液滲透不均勻，局部與穿層鉆孔條帶治理區(qū)域較近，發(fā)生漏氣現(xiàn)象，抽放負(fù)壓負(fù)壓損耗偏大，略低于兩堵一注定點(diǎn)封孔。

圖5 組抽放負(fù)壓對(duì)比Fig.5 Comparison of suction negative pressure groups

圖6 為組抽放混合流量對(duì)比，圖中兩堵一注定點(diǎn)封孔的組混合流量在0.041 ～0.144 m3/min 波動(dòng)，一堵一注封孔的組混合流量在0.099 ～0.226 m3/min 波動(dòng)，相比一堵一注封孔距煤巷條帶治理區(qū)域較近，封孔深度較淺，易發(fā)生漏氣現(xiàn)象。

圖6 組抽放混合流量對(duì)比Fig.6 Comparison of pumping mixed flows

3.5 組抽放純流量對(duì)比

圖7 為組抽放純量對(duì)比，圖中兩堵一注定點(diǎn)封孔的抽放純流量最大達(dá)到0.086 m3/min，一堵一注封孔的抽放純流量最大達(dá)到0.095 m3/min，兩堵一注定點(diǎn)封孔的抽放純流量最小0.013 m3/min，一堵一注封孔的抽放純流量最小0.007 m3/min；在抽放10 d 后，兩堵一注定點(diǎn)封孔組的抽放純流量均大于一堵一注封孔組。

圖7 組抽放純流量對(duì)比Fig.7 Comparison of groups of pure pumping flows

3.6 抽采量對(duì)比

表2 為抽采量統(tǒng)計(jì)，表中兩堵一注定點(diǎn)封孔比一堵一注封孔的平均抽采量日增長(zhǎng)20.9 m3，單孔平均抽采量日增長(zhǎng)2.09 m3，鉆孔平均每米孔長(zhǎng)日增長(zhǎng)0.74 m3，兩堵一注定點(diǎn)封孔的累計(jì)抽采量是一堵一注封孔的1.5 倍。

表2 抽采量統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of extraction quantity

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

表3 顯示兩堵一注定點(diǎn)封孔成本約1 178 元，一堵一注的封孔成本約1 340 元，相比減少封孔材料費(fèi)用162 元，22204 運(yùn)輸順槽長(zhǎng)度1 500 m，設(shè)計(jì)鉆孔工程1 250 個(gè)，全部使用這種工藝可節(jié)約封孔材料費(fèi)用20 萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)穿層條帶治理卸壓區(qū)域順層鉆孔兩堵一注定點(diǎn)封孔與傳統(tǒng)的封孔工藝（一堵一注封孔）試驗(yàn)對(duì)比，確定出礦井的穿層條帶治理卸壓區(qū)域順層鉆孔的最佳封孔位置，在24 ～30 m 位置定點(diǎn)注漿充填，在保證鉆孔的氣密性的同時(shí)，節(jié)約了封孔材料。

表3 封孔材料成本對(duì)比（以平均孔深71.6 m 為例）Table 3 Comparison of hole sealing material cost(taking average hole depth of 71.6 m as an example)