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下向穿层钻孔“封注一体化”堵漏抽采技术

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下向穿层钻孔“封注一体化”堵漏抽采技术

潘三矿
2013-12-26

下向穿层钻孔“封注一体化”堵漏抽采技术
潘三矿
1、引言
通过对17181（1）轨顺保护巷下向条带预抽穿层钻孔实施“封注一体化”新型封孔工艺，不仅提高了钻孔封孔质量，并且通过高压注浆,对钻孔围岩裂隙进行有效封堵。从而提高了下向穿层钻孔抽采效果，且大大减少了人力、物力投入，降低了钻孔成本，做到了“经济技术一体化”。经考察，使用“封注一体化”封孔工艺，单孔抽采浓度达到了30%以上连续抽采，百孔抽采纯量达到1.2m3/min。
试验地点概况
2.1巷道基本情况
17181(1)工作面位于东四采区，工作面标高-706～-783m，走向长1290m，倾向宽200m。17181（1）轨顺外段815m为沿空掘巷，里段420m实体段采用顶板保护巷施工条带预抽穿层钻孔掩护掘进。
17181（1）轨顺保护巷设计标高-661.4～-716m，设计工程量380m（平距），采用锚网索支护。巷道上覆13-1煤，下伏11-2煤，巷道法距13-1煤底板65.8～21.6m，法距11-2煤顶板0～44.2m。巷道垂直轨顺实体段上方布置，设计宽*高为4.4m*3.5m，巷道底板至11-2煤顶板岩性为砂质泥岩。
2.2煤层瓦斯赋存情况
17181（1）轨顺实体段标高-706.2～-719.3m，煤层原始瓦斯压力1.5Mpa，原始瓦斯含量6.7m3/t，处于11-2煤突出危险区，煤层平均倾角7°，平均厚度1.12m，透气性系数0.018m2/MPa2·d。
2.3钻孔设计及注浆设备
2.3.1钻孔设计
17181（1）轨顺保护巷下向条带预抽穿层钻孔按照10*5m布置（断层附近5*5m布置），共设计55组，495个穿层钻孔。总钻孔量1.4万m，其中最长钻孔48m，最短钻孔20m，如图1所示。
2.3.2注浆设备
17181（1）轨顺保护巷下向钻孔注浆设备选用ZBY50/7-11型注浆泵（额定工作压力7MPa，额定流量50L/min），JBJ-300型搅拌机。

图117181（1）轨顺保护巷条带预抽穿层钻孔设计图
3、“封注一体化”堵漏抽采技术应用
3.1封注一体化目的
为进一步加强下向穿层钻孔抽采效果，提高封孔质量，降低钻孔成本。深化“做钻场、喷注浆、强增透”九字方针，通过下向钻孔“封注一体化”施工工艺，提高抽采钻孔一次封孔注浆堵水效果，实现“封注一体、一孔多用”。
3.2目标
3.2.1有效封堵围岩裂隙，减少钻孔积水。
3.2.2单孔30%以上高浓连续抽采；百孔抽采纯量1.0m3/min以上。
3.3实施方案
“封注一体化”施工工艺技术核心，在于钻孔内外堵头封孔质量。能否承受高压注浆冲击，并保持30min以上稳压时间，是保证封堵围岩裂隙、堵水效果的关键。因此，我们在17181（1）轨顺保护巷下向穿层钻孔施工过程中，在原有施工技术基础上，对封孔工艺加以改善。采用“四堵一注、集中带压注浆”封孔工艺，即内堵头使用聚氨酯+水泥浆、外堵头使用聚氨酯+水泥砂浆进行封堵，待水泥候凝48小时后集中带压注浆。以此增加内外堵头质量，提高堵头抗压性，达到高压注浆目的，解决内外堵头无法实现带压注浆的问题。（封孔示意图见图2）
具体操作如下：
3.3.1下堵头采用编织袋加聚氨酯封孔，封孔长度不小于1m，下边缘封至孔深20m处或见煤点前2m。
3.3.2按照水灰比1：2倍配比水泥浆（水泥15kg），进行一次注浆。将水泥浆液，注入下堵头位置。（下堵头上方2米位置预留一根注水泥浆管，使用注浆泵注入水泥后再将注浆管拽出）。
3.3.3上堵头采用编织袋加聚氨酯封孔，封孔长度不小于1m，上边缘封至孔深2m处。
3.3.4注浆管、返浆管长度不小于4m。
3.3.5按照水泥：黄沙比1:2陪配比水泥沙浆，将上堵头至孔口2m封实。
3.3.6待每组钻孔施工结束，且最后一个钻孔水泥候凝48小时以上，集中进行二次带压注浆。
3.3.7二次注浆压力必须达到4MPa，且单孔稳压时间不得小于30min。使浆液充分渗透到钻孔四周裂隙内，到达一次封孔注浆堵水效果。

图2下向穿层钻孔“封注一体化”方案封孔示意图

4、效果考察
4.117181（1）轨顺保护巷单孔浓度考察
截止到2013年12月26日，17181（1）轨顺保护巷共计施工穿层钻孔150个。选择其中部分钻孔进行了单孔浓度考察，通过考察数据可以看出，抽采时间11～15天的，平均单孔抽采浓度达到59.1%（如图3所示）；抽采时间14～25天的，平均单孔抽采浓度达到55.8%（如图4所示）。

图3抽