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瓦斯抽采钻孔标准孔板流量计工艺应用分析

作者: 来源: 发布时间:2019-11-14 15:29:22

    摘 要:以尚庄煤矿 711 风巷底板巷瓦斯抽采钻孔为实例,采用标准孔板流量计新工艺。 与聚氨酯封孔液封孔工艺相比,封孔质量好,CH4 抽采量提高 35%以上。

    1 概况
    尚庄煤矿位于江西省丰城市尚庄镇境内,核定生产能力为 360 kt/a, 主采煤层为二迭系上统龙潭组 B4 煤层,为煤与瓦斯突出矿井。 尚庄煤矿为了综合治理矿井瓦斯,杜绝瓦斯事故,设计施工大量的穿层瓦斯抽采钻孔及本煤层瓦斯抽采钻孔。 为了达到抽采达标效果,提高封孔质量,每个钻孔需要严密封孔不漏气。

    该矿以前一直采取“两堵一注”的聚氨酯封孔液封孔工艺,封孔工序有两道,首先是用膨胀性聚氨酯封孔液封堵钻孔, 在钻孔口 2 m、8 m 位置封孔;再用水泥砂浆封堵中间预留孔,排出孔内空气。每个钻孔除了正常的抽采管外,还需预留一根注浆管、一根反浆管。 封孔工序多,封孔材料有聚氨酯封孔液、封孔布袋、水泥、河沙、PV 管五种之多,工艺较复杂。

    2 标准孔板流量计工艺
    2018 年 5 月,该矿引进试用河南平顶山安泰华公司的封孔工艺。

    该封孔工艺将“两堵一注”工序组合在一起,注浆料预先配比好, 在给钻孔封孔时, 仅需在钻孔 2 m、8 m 位置绑定封孔囊袋,直接用注浆机将封孔浆料一次性注入钻孔即可,10 min 内即可封孔成型。且其为带压封孔, 对煤岩裂隙有一定的封堵效果。由于其采取一次性带压注浆封孔技术,浆液是预先配比好的,仅需封孔器、封堵囊袋及一根抽采管,工艺比较简单。

    标准孔板流量计结构特征与工作原理见图 1:

 

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    抽采瓦斯用注浆式(带压式)封孔器封孔,主要由注浆管、单向阀、爆破阀、囊袋等构成。

    FKJW- 50/ 0.6 型封孔器通过注浆管注浆,两端囊袋开始膨胀,囊袋的外径紧固在煤(岩)层孔壁上,将钻孔两端封闭;当压力大于1.0±0. 2 MPa时,爆破阀爆破。开始注浆有效封孔段,通过注浆压力将注浆液注入周边的裂隙带,实现带压封孔。

    3 应用实践
    2019 年 2 月, 在 711 风巷底板巷施工穿层钻孔,对相邻的 14#、15#、18#、19#、20#、21# 共 6 个钻场,分别采用两种封孔工艺,进行抽采效果对比试验。15#、18#、20# 等3个钻场,采用囊式封孔工艺进行封孔,14#、19#、21# 等3 个钻场采用聚氨酯封孔液封孔。至 2019年 5 月底,通过对 6 个钻场的抽采数据检测,剔除封孔质量较差的 14#、15# 两个对比钻场,采用标准孔板流量计工艺进行封孔的 18#、20# 两个钻场, 钻场内 CH4 浓度由封孔初期的 50%到封孔10日后升至 80%以上,封孔20日后,钻场内 CH4 浓度缓慢降至 50%,3个月后,钻场内CH4浓度仍有25%以上。而采用聚氨酯封孔液封孔的 19#、21# 两个钻场,封孔效果zui好的 21# 钻场,孔内CH4浓度始终比对比孔 20# 钻场的 CH4 浓度低 15%以上,CH4 浓度全面低于采用囊式封孔工艺进行封孔的钻场。 采用囊式封孔工艺的 18#、20# 试验钻场到 5 月底共 3个多月的抽采总量达 6856 m3; 采用聚氨酯封孔液封孔的 19#、21# 对比钻场到 5 月底共 3 个多月的抽采总量达 4282 m3。

    4 效果分析
    通过检测数据的对比,2 个试验钻场与 2 个聚氨酯封孔液封孔的钻场,抽采 CH4 在 1 月 31 日至 5 月 29 日的 118 天里,抽采 CH4 相差 2574 m3,采用聚氨酯封孔液封孔与采用囊式封孔抽采效果相差37. 54%。 在长达 3 个月以上的抽采时间内,囊式封孔钻场抽采 CH4 浓度均在 25%以上,煤层瓦斯抽采率大增。 这意味着底板巷抽采 CH4 将可利用,每日可出售的瓦斯总量将大大增加, 同等成本的条件下,这超出的利用量即是纯利润。

 

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    5 结语
    采取标准孔板流量计与采取聚氨酯封孔液封孔,CH4 抽采量提高 35%以上,既确保了安全,又获得更好的经济效益。

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