松軟圍巖瓦斯抽采高位鉆孔鉆進技術

松軟圍巖瓦斯抽采高位鉆孔鉆進技術

摘要：通過對頂板泥巖破碎帶進行注漿處理，使鉆孔施工深度達到設計要求，有效提高了高位鉆孔抽采效果，對于松軟圍巖工作面瓦斯治理效果特別顯著。

關鍵詞：松軟圍巖破碎卡鉆注漿封孔

1工作面概況

淮北礦業(yè)許疃煤礦7128工作面位于82采區(qū)的右翼，走向長2100米，傾斜長165米，煤厚平均，其中里段有560米處于71、72煤層合并區(qū)，煤層厚度～米，平均米，煤層傾角8°～15°，平均°；外段有220米處于71、72煤層合并區(qū)，煤層厚度～米平均米，煤層頂板為細砂巖，厚～米，平均米，煤層傾角10°-28°，平均19°。煤層直接頂為粉砂巖、泥巖、砂泥互層，厚薄不均，局部泥巖厚度達到米。工作面標高-～-，71煤層瓦斯含量/t，72煤層瓦斯含量/t，可采儲量萬噸，瓦斯儲量1120萬m3，計劃月產10萬噸。工作面絕對瓦斯涌出量為15-24m3/min，配風量為1500m3/min。

2松軟圍巖高位鉆孔施工期間存在的問題

為解決瓦斯問題，在風巷掘進期間，每隔80～100米施工一個高位鉆場。為便于通風管理，一般鉆場長度不超過6米，采用擴散通風，即鉆場從風巷撥門，以20～60°的角度爬坡進入煤層頂板～1米的位置。每個鉆場內施工6～8個鉆孔，鉆孔開孔間距500mm，鉆孔深度為140m，鉆孔終孔位置位于煤層頂板20～28米、距離風巷中線5～30米。由于煤層頂板是復合型頂板，且泥巖較厚，鉆孔有50米處在軟巖中很難穿過，施工期間主要存在以下幾個問題：

松軟圍巖巖性破碎，有多種巖石摻雜一起，其不同巖面抗壓能力不同，當鉆頭穿過不同巖性，很難掌握鉆機的給進壓力，極易導致鉆孔偏斜，經常發(fā)現鉆孔偏到煤層頂板40～50米位置或鉆孔從煤層頂板進入煤層體中，施工的鉆孔很難滿足瓦斯治理需求。

泥巖遇水易膨脹、返沫難，易造成卡鉆、埋鉆現象，如果處理不當，強行鉆進，極易掉鉆頭、鉆桿現象。

在松軟巖層中好不容易施工的鉆孔，在退鉆后很快就出現不同程度的塌孔、縮孔現象，很難實現全程下護壁管處理，護壁管經常30米都下不到。抽放期間，由于孔內不暢通，裂隙不發(fā)育，導致抽放管路內負壓大，流量小，瓦斯?jié)舛鹊停煽諈^(qū)隨頂板垮落的瓦斯不能得到抽放，隨采空區(qū)漏風一起進入工作面上隅角和回風巷，極易造成上隅角瓦斯超限。

松軟巖層中開孔施工的高位鉆孔，其開口端巖性破碎、易導致鉆孔封孔不嚴，一旦與瓦斯泵連接，易產生裂隙和鉆孔串孔現象，如不采取妥善處理，嚴重影響抽采效果。

3改進方案

為了改變松軟圍巖的巖性，采取注漿加固的措施進行處理，利用小鉆頭對巖體破壞小，易鉆進、方位偏差小的特點，在松軟巖石段采取φ75mm的小鉆頭開孔，直至穿過松軟巖石段，然后往孔內插入注漿管、回漿管，回漿管要盡量插入鉆孔末端，然后用預濕的快干水泥卷進行孔口封孔，封孔深度不低于。待快干水泥凝固后，利用自制的風動注漿泵進行注漿，為提高注漿效果，加速孔內泥漿的凝固速度，在水泥漿中，加入適量膨脹劑、速凝劑、石膏粉等特效材料，其質量配比為：水泥：水：膨脹劑：速凝劑：石膏粉＝100：80：9：2：；若注漿過程中，周圍巖壁裂隙中有較多漿液流出，應間斷地多次注漿，以提高注漿效果。

注漿24小時候，孔內注入的漿液完全凝固，巖體得到很好加固，此時可采用φ94mm或φ113mm的大鉆頭開孔鉆進，直至終孔。

4實施效果

鉆孔鉆進期間鉆機的給進壓力穩(wěn)定，返沫快，鉆進速度得到極大提高，無卡鉆、埋鉆現象，能夠快速穿過松軟圍巖段，且鉆孔偏斜小，施工的鉆孔基本符合設計要求。

施工好的鉆孔，在退鉆后，不會發(fā)現塌孔和縮徑現象，能夠實現全程下護壁管處理。

開孔段鉆場巖壁內的裂隙得到很好加固，在抽放期間未發(fā)生漏氣和孔與孔之見的串氣現象。

回采期間，鉆孔內的裂隙發(fā)育、瓦斯?jié)舛雀?、最大達到70%以上，混合濃度基本穩(wěn)定在30%以上；孔內未出現斷裂、堵塞、賣死現象，單孔流量大得到很大提高，通過測試，單孔流量達到5m3/min；比原來的/min，提高了320%；回風流中的瓦斯?jié)舛葟?降低到%，上隅角瓦斯從%降低到%，瓦斯抽采效果得到極大提高。

抽放期間，瓦斯管路中殘渣少、抽放負壓穩(wěn)定，抽放效果好。

5結論

由于本方案，