CN101294500A - 大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法 - Google Patents

Abstract

大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法，其特征是按如下过程操作：在煤层顶、底板巷道岩石面中，向煤层中施工穿层钻孔封孔段；在封孔段中置入封孔管，在封孔管与钻孔孔壁之间预留注浆腔，在注浆腔相对的两个位置中分别设置注浆管和回浆管，高压注浆泵输出管与注浆管连通，以高压注浆泵通过注浆管向注浆腔中注入注浆料，直至注浆料在回浆管中溢出，经养护形成封孔段；在封孔管的内腔施工穿层钻孔。本发明方法封孔效果好、钻孔有效抽采时间长、施工方法简单。

Description

大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法

技术领域

本发明涉及在煤矿开采过程中对瓦斯抽采钻孔进行封孔的方法。

背景技术

煤矿开采过程中通常需要在煤层及岩层中施工穿层钻孔，形成瓦斯通道，以便将瓦斯抽采、排放，并进一步进行利用。注浆封孔是指在已施工完毕的瓦斯抽采钻孔中，下入封孔管材，利用注浆设备进行注浆，使封孔管材与瓦斯抽采钻孔的内壁严密接触，以阻止空气通过岩层裂隙进入钻孔，然后再将封孔管材与瓦斯抽采设备相连通，通过瓦斯抽采设备运转产生的负压进行瓦斯抽采。

钻孔抽采是消除高突煤层瓦斯压力的重要手段，封孔工艺则关系到钻孔能否抽出瓦斯的成败，提高封孔质量十分关键。

20世纪90年代前抽采钻孔的直径较小，通常仅为Ф73mm，而封孔管材的管径为Ф27～54mm，钻孔施工完毕后，下入6-8m封孔管材，在开孔端使用聚胺酯材料，利用甲、乙两种化学原料充分混合后的膨胀将孔口封堵，一般不采用注浆的方法，但这一方法的封孔深度通常不大于6m，短时间内瓦斯抽采浓度约为17％，单孔流量在0.01m³/min。但是，由于注浆腔与岩石面的密封性能较差，封孔深度较短，经过一段时间的抽采后会存在有漏气现象，一旦漏气，抽采的瓦斯浓度衰减很快，达不到利用价值。

90年代开始，逐渐增大了钻孔施工直径，目前已达到Ф108mm，其施工方法是直接将钻孔施工到位，然后在封口端面向注浆腔内注浆，观察注浆液从钻孔向外溢出即判定注浆腔内已注满。但是，这一注浆封孔的方式在大直径钻孔中由于注浆液压力不足，并不能有效保证注浆腔内的浆液与岩石面紧密接触，随着长时间的高负压抽采，钻孔在使用几个月后即失去作用，难以达到预计的抽采效果。不仅如此，已有的大直径钻孔的封孔浆料为水泥浆料，水泥浆料封孔在长时间的高负压抽采下易收缩结块，密封性能也同样会降低，在封孔段与岩石段之间出现裂隙，尤其是低透气性煤层，钻孔使用寿命受到极大的限制。

淮南矿区可采煤层大多为高瓦斯低透气性煤层，随着开采深度的增加，瓦斯含量增大，瓦斯抽采难度也越来越大，若采用现有的注浆封孔方法，一方面，由于钻孔长时间抽采容易漏气，抽采量衰减较快，不能满足矿井消突需要；另一方面，由于钻孔利用率低下，不能满足预抽与民用，造成人力和物力的浪费。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种封孔效果好、钻孔有效抽采时间长、施工方法简单的大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法。

本发明解决技术问题采用如下技术方案

本发明大直径抽采钻孔注浆封孔方法的特点是按如下步骤操作：

a、在煤层顶、底板巷道岩石面中，向煤层中施工穿层钻孔封孔段；

b、在所述封孔段中置入封孔管，在封孔管与钻孔孔壁之间预留注浆腔，在注浆腔相对的两个位置中分别设置注浆管和回浆管，注浆腔上端面使用聚氨脂材料形成封口端面，注浆管与回浆管分别贯穿封口端面，高压注浆泵输出管与所述注浆管连通，以所述高压注浆泵通过注浆管向注浆腔中注入注浆料，直至注浆料在回浆管中溢出，经养护形成封孔段；

c、在封孔管的内腔施工穿层钻孔。

本发明方法的特点也在于向注浆腔中注入的注浆料按如下重量份配制：

水泥∶水∶速凝剂1∶0.8∶0.2～1∶1∶0.2。

本发明方法的特点还在于：

所述封孔段长度为20-30m。

所述封孔管直径为133-153mm。

所述高压注浆泵的工作压力为4Kpa。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明方法中的封孔是通过注浆管进行高压注浆和在回浆管中的形成溢出，注浆腔内形成的一定的压力使浆液能渗透到岩石的裂隙中，从而使注浆腔与周围岩石紧密结合，不易漏气。

2、本发明方法并非直接将钻孔施工到位，而是首先形成封孔段，再在封孔管的内腔中完成抽采钻孔的施工，这种方式大大提高了成孔率。

3、本发明通过在注浆料中配入适量的速凝剂，使注入的浆料不易收缩，保持紧贴封孔管与岩壁不变形，大大增强了封孔段的密封性，杜绝或减少漏气的发生。

4、本发明设置封孔段长度为20-30m，有效防止了巷道周围岩层裂隙对钻孔密封的影响，加长封孔深度，可避开裂隙带，使钻孔真正处于真空状态，抽采负压不会因裂隙而减损，瓦斯得以充分解吸释放，

5、本发明设置封孔管直径为133-153mm，大直径封孔管的设置有利于瓦斯抽采流路的畅通，增大抽采量。从而降低煤层瓦斯压力，使高突煤层能够充分卸压，并在低瓦斯状态下进行回采，提高了煤矿生产的安全性。

附图说明

图1为本发明方法中抽采钻孔注浆封孔方法示意图。

图2为本发明方法中注浆腔端面示意图。

图中标号：1岩石面、2封孔管、3抽采钻孔、4注浆管、5回浆管、6注浆腔、7封口端面。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明：

具体实施方式

图中所示，岩石面1是煤层的顶或底板巷道中的将要打钻的岩石层面。

封孔管2是设置在钻孔内的管材，使封孔段与周围的岩石隔离。

抽采钻孔3是从封孔管2内腔中穿过进入煤层，为抽采煤层中的瓦斯而施工的钻孔。

注浆管4是通过高压泵将注浆液注入岩石面与封孔管之间的注浆腔6中的管道。

回浆管5是在注浆腔注满浆液后的注浆液溢出通道，通过回浆来判定注浆腔是否注实。

注浆腔6形成在封孔管2与岩石面1之间，用于注入注浆液以形成封闭。

封口端面7用于对封孔段形成临时封堵。

速凝剂为UEA-IIU型混凝土膨胀剂。

大直径抽采钻孔注浆封孔按如下步骤操作：

1、在煤层顶、底板巷道中，向煤层施工穿层钻孔封孔段；

2、在封孔段中置入封孔管2，在封孔管2与钻孔孔壁之间预留注浆腔6，在注浆腔6相对的两个位置中分别设置注浆管4和回浆管5，注浆腔6的上端面使用聚氨脂材料形成封口端面7，以防注浆液漏出，注浆管4与回浆管5分别贯穿封口端面7，高压注浆泵输出管与注浆管4连通，以高压注浆泵通过注浆管4向注浆腔6中注入浆料，直至注浆料在回浆管5中溢出，经养护形成封孔段。

c、在封孔段中施工穿层钻孔。

具体实施中，浆料按如下重量份配制：

水泥∶水∶速凝剂为1∶0.8∶0.2～1∶1∶0.2；

该配比的设置以及速凝剂的加入能够增强封孔段的密封性，杜绝或减少漏气的发生。在浆料中，若水泥量过少，则浆稀，泥浆容易下沉，造成封孔不严；若水泥量过多，则泥浆稠密，不易充分混合；本实施例中水和水泥的适量配比，以及速凝剂的加入可使已注的泥浆不收缩，使泥浆紧贴封孔管2与岩壁而不变形。

为了防止孔口岩层裂隙对钻孔密封影响，设置封孔段长度为20-30m，井下巷道由于受爆破及采动影响，巷道周围岩性发生变形，裂隙发育，钻孔浅部在高负压状态下，空气沿裂隙进入钻孔，难以抽出高浓度瓦斯，本实施例加长封孔深度，可避开裂隙带，使钻孔真正处于真空状态，抽采负压不会因裂隙而减损，瓦斯得以充分解吸释放。

本实施例中设置封孔管2直径为133-153mm，大管材直径的设置有利于瓦斯抽采流路的畅通，增大抽采量，设置注浆管4和回浆管5的管径为15mm，长为2m。

采用工作压力为4Kpa的高压注浆泵进行注浆封孔。这一注浆压力可以使浆料更加密实，能够达到设计的深度不会因长时间抽采而结块。

Claims (5)

1、大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法，其特征是按如下步骤操作：

a、在煤层顶、底板巷道岩石面(1)中，向煤层中施工穿层钻孔封孔段；

b、在所述封孔段中置入封孔管(2)，在封孔管(2)与钻孔孔壁之间预留注浆腔(6)，在注浆腔(6)相对的两个位置中分别设置注浆管(4)和回浆管(5)，注浆腔(6)上端面使用聚氨脂材料形成封口端面(7)，注浆管(4)与回浆管(5)分别贯穿封口端面(7)，高压注浆泵输出管与所述注浆管(4)连通，以所述高压注浆泵通过注浆管(4)向注浆腔(6)中注入注浆料，直至注浆料在回浆管(5)中溢出，经养护形成封孔段；

c、在封孔管(2)的内腔施工穿层钻孔。

2、根据权利要求1所述的大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法，其特征是所述浆料按如下重量份配制：

水泥∶水∶速凝剂为1∶0.8∶0.2～1∶1∶0.2。

3、根据权利要求1所述的大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法，其特征是所述封孔段长度为20-30m。

4、根据权利要求1所述的大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法，其特征是所述封孔管(2)直径为133-153mm。

5、根据权利要求1所述的大直径抽采钻孔高压注浆封孔方法，其特征是所述高压注浆泵的工作压力为4Kpa。

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