松软围岩瓦斯抽采高位钻孔钻进技术的工学论文

松软围岩瓦斯抽采高位钻孔钻进技术的工学论文

　　摘要：通过对顶板泥岩破碎带进行注浆处理，使钻孔施工深度达到设计要求，有效提高了高位钻孔抽采效果，对于松软围岩工作面瓦斯治理效果特别显著。

　　关键词：松软围岩破碎卡钻注浆封孔

　　1工作面概况

　　淮北矿业许疃煤矿7128工作面位于82采区的右翼，走向长2100米，倾斜长165米，煤厚平均1.7m，其中里段有560米处于71、72煤层合并区，煤层厚度2.3～7.1米，平均4.7米，煤层倾角8°～15°，平均11.5°；外段有220米处于71、72煤层合并区，煤层厚度4.3～6.3米平均4.8米，煤层顶板为细砂岩，厚6.06～16.8米，平均11.4米，煤层倾角10°-28°，平均19°。煤层直接顶为粉砂岩、泥岩、砂泥互层，厚薄不均，局部泥岩厚度达到11.5米。工作面标高-445.0～-520.0m，71煤层瓦斯含量4.46m3/t，72煤层瓦斯含量5.01m3/t，可采储量139.48万吨，瓦斯储量1120万m3，计划月产10万吨。工作面绝对瓦斯涌出量为15-24m3/min，配风量为1500m3/min。

　　2松软围岩高位钻孔施工期间存在的问题

　　为解决瓦斯问题，在风巷掘进期间，每隔80～100米施工一个高位钻场。为便于通风管理，一般钻场长度不超过6米，采用扩散通风，即钻场从风巷拨门，以20～60°的角度爬坡进入煤层顶板0.5～1米的位置。每个钻场内施工6～8个钻孔，钻孔开孔间距500mm，钻孔深度为140m，钻孔终孔位置位于煤层顶板20～28米、距离风巷中线5～30米。由于煤层顶板是复合型顶板，且泥岩较厚，钻孔有50米处在软岩中很难穿过，施工期间主要存在以下几个问题：

　　2.1松软围岩岩性破碎，有多种岩石掺杂一起，其不同岩面抗压能力不同，当钻头穿过不同岩性，很难掌握钻机的给进压力，极易导致钻孔偏斜，经常发现钻孔偏到煤层顶板40～50米位置或钻孔从煤层顶板进入煤层体中，施工的钻孔很难满足瓦斯治理需求。

　　2.2泥岩遇水易膨胀、返沫难，易造成卡钻、埋钻现象，如果处理不当，强行钻进，极易掉钻头、钻杆现象。

　　2.3在松软岩层中好不容易施工的钻孔，在退钻后很快就出现不同程度的塌孔、缩孔现象，很难实现全程下护壁管处理，护壁管经常30米都下不到。抽放期间，由于孔内不畅通，裂隙不发育，导致抽放管路内负压大，流量小，瓦斯浓度低，采空区随顶板垮落的瓦斯不能得到抽放，随采空区漏风一起进入工作面上隅角和回风巷，极易造成上隅角瓦斯超限。

　　2.4松软岩层中开孔施工的高位钻孔，其开口端岩性破碎、易导致钻孔封孔不严，一旦与瓦斯泵连接，易产生裂隙和钻孔串孔现象，如不采取妥善处理，严重影响抽采效果。

　　3改进方案

　　3.1为了改变松软围岩的岩性，采取注浆加固的措施进行处理，利用小钻头对岩体破坏小，易钻进、方位偏差小的特点，在松软岩石段采取φ75mm的小钻头开孔，直至穿过松软岩石段，然后往孔内插入注浆管、回浆管，回浆管要尽量插入钻孔末端，然后用预湿的快干水泥卷进行孔口封孔，封孔深度不低于0.6m。待快干水泥凝固后，利用自制的风动注浆泵进行注浆，为提高注浆效果，加速孔内泥浆的凝固速度，在水泥浆中，加入适量膨胀剂、速凝剂、石膏粉等特效材料，其质量配比为：水泥：水：膨胀剂：速凝剂：石膏粉＝100：80：9：2：0.5；若注浆过程中，周围岩壁裂隙中有较多浆液流出，应间断地多次注浆，以提高注浆效果。

　　3.2注浆24小时候，孔内注入的浆液完全凝固，岩体得到很好加固，此时可采用φ94mm或φ113mm的大钻头开孔钻进，直至终孔。

　　4实施效果

　　4.1钻孔钻进期间钻机的给进压力稳定，返沫快，钻进速度得到极大提高，无卡钻、埋钻现象，能够快速穿过松软围岩段，且钻孔偏斜小，施工的钻孔基本符合设计要求。

　　4.2施工好的钻孔，在退钻后，不会发现塌孔和缩径现象，能够实现全程下护壁管处理。

　　4.3开孔段钻场岩壁内的裂隙得到很好加固，在抽放期间未发生漏气和孔与孔之见的串气现象。

　　4.4回采期间，钻孔内的裂隙发育、瓦斯浓度高、最大达到70%以上，混合浓度基本稳定在30%以上；孔内未出现断裂、堵塞、卖死现象，单孔流量大得到很大提高，通过测试，单孔流量达到5m3/min；比原来的1.55m3/min，提高了320%；回风流中的瓦斯浓度从0.8%降低到0.35%，上隅角瓦斯从3.2%降低到0.45%，瓦斯抽采效果得到极大提高。

　　4.5抽放期间，瓦斯管路中残渣少、抽放负压稳定，抽放效果好。

　　5结论

　　由于本方案，工序较多，施工进度慢，因此在一般岩石稳定性较好的地点，建议不推广运用。但在煤层顶板泥岩较厚或钻孔需穿断层、地质构造带，钻孔施工期间易出现卡钻、埋钻，且瓦斯较大的矿井，建议推广运用。

【松软围岩瓦斯抽采高位钻孔钻进技术的工学论文】相关文章：

松树滩煤矿钻孔进尺及瓦斯抽采流量自开工起累计05-01

Y型通风中瓦斯尾巷排放和抽放相结合及抽放工艺改进综合治理采面瓦斯04-27

煤矿大直径瓦斯抽排井施工技术04-28

定向钻进技术在煤矿立井S型注浆钻孔中的应用04-27

无煤柱煤与瓦斯共采关键技术04-30

瓦斯抽放管理制度03-30

瓦斯抽放管理制度04-21

瓦斯抽放管理制度04-21

煤层采后围岩破坏规律的声波CT探测04-28

瓦斯抽放管理制度15篇[合集]11-15