1、高壓水力沖孔增透、 “兩堵一注”技術實踐與應用一、 問題提出安能煤礦目前正在回采的工作面為 10918 工作面， 剩余可采時間為 5 個月； 接替面為 10907 工作面， 按原來進度預計8 個月才能完工。礦井面臨采掘接替失調， 主要問題是鉆孔施工質量差、 順層鉆孔條帶預抽效果不理想，導致煤巷月度進尺緩慢。為了提高接替面10907工作面煤巷掘進進度， 縮短順層鉆孔條帶預抽時間， 國家瓦斯治理工程研究中心金沙工作站在金沙縣煤安局的安排下， 在安能煤礦開展高壓水力沖孔、 “兩堵一注”、 “帶壓注漿封孔”的試驗，以解決煤巷瓦斯預抽時間長、 單元允許掘進距離短等問題， 為安能煤礦下一步的采面的順利接替

2、提供技術支持。二、 二、 概述1、工作面概況采面接替問題（提高煤巷單進）10907回風巷掘進工作面開采的煤層為C9煤層，根據10905回風巷煤層揭露情況， 10907 回風巷掘進工作面C9 煤層的煤層厚度變化不大，平均厚度2.4m,煤層彳角為3。7。10907 回風巷沿煤層走向布置，設計長度為 516米， 10907 回風巷掘進工作面采用放炮掘進， 刮板運輸機、 皮帶運輸， 錨網支護頂板。2、C9煤層基本情況C9位于P31中部，上距P3c底界42.01 50.40m,平均45.25m。層位穩定，呈層狀產出，全區穩定。厚度1.202.81m。煤層結構簡單，一般不含夾研，屬半亮、亮煤，塊狀、條帶結

3、構不明顯。頂板上距C8煤11.51m,巖性以粉砂巖、泥質粉砂巖為主；底板下距 C12煤43.01m,巖性為粉砂巖、粉砂質泥巖及粘土巖，并富產植物化石。表1安能煤礦C9煤層瓦斯賦存參數表煤層放散初速度指標(mm Hg)緊固性系數瓦斯壓力p(mpa瓦斯含量,3、(m/t )透氣性系數(nm/MPald )鉆孔流量衰減系數X (d-1)破壞類型C914.2 22.71.76 1.880.25 0.311.81 14.832.391 2.5420.040 0.049In類根據煤科總院撫順分院實驗室2007年3月13日提交的貴州省金 沙縣安能煤礦C9煤層煤塵爆炸性及自燃傾向鑒定報告，C9煤層煤塵 無爆炸

4、危險性，煤層自燃傾向為三類，屬不易自燃煤層。三、10907回風巷原有順層鉆孔抽采效果簡介1 、鉆孔設計、施工及封孔10907回風巷掘進工作面迎頭抽放鉆孔設計圖鉆孔布置平面底后OC 口*口0法0，2 3擊口事0 t 打口開用點新商一該循環共施工30個順層鉆孔（補孔3個,分別為補18#、補9#、 補9 #孔），終孔間距3ml鉆孔控制巷道兩幫輪廓線外各15m范圍； 鉆孔施工設備為ZYJ-750型液壓鉆機、0 75項鉆頭及0 50項螺旋鉆 桿；鉆進過程中采用水力排渣。該循環鉆孔封孔方式為馬麗散兩堵， 每孔封孔長度8米；該循環 允許進尺距離50米，保留超前距距離40米。2、單孔瓦斯抽采濃度情況表2 10

5、907回風巷第一循環單孔濃度統計孔號孔深（m）傾角（。）封孔 前瓦 斯濃 度（為封孔 后瓦 斯濃 度（為合茬 抽采 后瓦 斯濃度（為孔號孔深（m）傾角（。）封孔 前瓦 斯濃 度（為封孔 后瓦 斯濃 度（為合茬 抽采 后瓦 斯濃度（為1325191931171022191921241522222918673181821357523233219102218182147052121292010151919215846262631211015191920610162828272210252020217101321212523101518182081013242426246351919209795232

6、32925665191921101015323231264151818201110041010927505202021121014171716補181022131315131015191922補9845141417141015121216補910151616191510121818211610032028253、單元瓦斯抽采量及抽采時間情況該循環鉆孔控制范圍內煤層瓦斯資源總量為 166909.4m3 ,抽采 時間為2016年7月2日至8月2日（共計32天），預抽瓦斯量為 115117.88m3 ,抽采率計算如下：N=Qe Q氣 X 100%式中：N煤層瓦斯預抽率，%Q一一煤層瓦斯儲量，m3。Q

7、c 已抽瓦斯量，m3。貝U: N=115117.88+166909.4 X 100% =68.9%四、優化施工工藝1、鉆孔設計10907國風巷掘進工作面迎頭抽放鉆孔設計困xaK。 ss a gRS!MWCJ2 5-1=01 1 stT卷-該循環共施工27個順層鉆孔，終孔間距3ml鉆孔控制巷道兩幫 輪廓線外各15m范圍；該循環允許進尺距離 70米，保留超前距距離 20米。2、鉆孔施工加強措施及成型保障該循環鉆孔施工設備為 ZYJ-750型液壓鉆機，配套0 50項螺旋 鉆桿。為增強鉆孔抽采效率，采取加大鉆孔孔徑的措施。開孔選用。 75 mm鉆頭施工，鉆孔施工到位后，換94 mm鉆頭進行全程擴孔。為

8、保障鉆孔成型完好，首先對鉆機進行加固，增設 2個立足，減 少施工過程中鉆機偏擺幅度；其次鉆孔在第一次鉆機和之后的擴孔過 程中，鉆壓保持穩定，保證勻速鉆進，提高了鉆孔的平直率；施工過 程中密切觀察孔口水力排渣情況，及時調整供水量，確保排渣順暢、 徹底。為增加煤層透氣性、排凈鉆孔內煤渣及減少鉆孔封孔時下封孔管 的難度，該循環鉆孔采取了高壓水力沖孔增透技術。由于安能煤礦供 水管路水壓不足，本次水力沖孔采用型號為 W(GRB)315/31.5的礦 用乳化泵站供高壓水。水力沖孔過程：鉆孔擴孔至孔底后，打開高壓供水閥，加大轉速， 對孔壁煤層進行高壓水力沖洗的同時，慢速退出鉆桿。表310907回風巷第二循環

9、順層鉆孔水力沖孔明細表水 力 沖 孔 明 細 表孔號孔深(m)傾角(o)沖孔長 度(m)沖孔水壓(MPa施工時間沖出煤量(Kg)平均每米沖出煤量(Kg)1991172132016年8月16日89212.39129157462016年8月16日84311.39189157562016年8月17日81910.92119157252016年8月17日82411.44209257232016年8月18日7169.941393471112016年8月18日76810.81219267152016年8月18日6519.1714905683.52016年8月18日5868.62229257242016年8月

10、18日6729.331592571112016年8月19日84611.91238255452016年8月19日4828.93247104852016年8月19日3467.20169267142016年8月19日73710.3826343542016年8月19日45925502193.52016年8月19日1246.532726138.52016年8月19日3210.6617915727.42016年8月20日6929.614634378.22016年8月20日43611.7858355452016年8月20日66112.24610137352016年8月20日82411.29236384201

11、6年8月21日617.631271852016年8月21日9211.579657352016年8月21日84211.5381040713.52016年8月22日86112.1334732242016年8月22日22710.32109557242016年8月22日85311.8599537242016年8月23日84111.683 、“兩堵一注”、“帶壓注漿封孔”新工藝應用該循環順層鉆孔采取“兩堵一注”、“帶壓注漿封孔”的封孔新工 藝。鉆孔注漿時采用多次加壓注漿，水泥漿比例按水灰比0.8:1配比 漿液；該循環所有鉆孔傾角均為0或以上，所有按圖1方式封孔； 鉆孔注漿至回漿管返漿后，間隔 20分鐘左

12、右后，再從回漿管繼續注 漿，壓力要求達到2-3MPa,次數不少于2次后，注漿結束。圖1封孔示意圖4、單孔瓦斯抽采濃度考察每個孔注漿結束至少24小時后，方可合茬抽采，以確保鉆孔內 水泥漿能夠充分凝固。10907回風巷第二循環單孔濃度統計孔號孔 深 (m)傾角(o)封孔 前瓦 斯濃度(為封孔 后瓦 斯濃度(%)注漿 后瓦 斯濃 度 (%合茬 抽采 后瓦 斯濃 度 (%)孔號孔 深 (m)傾角(o)封孔 前瓦斯濃 度(%封孔 后瓦 斯濃 度(%注漿 后瓦斯濃 度 (為合茬 抽采 后瓦 斯濃 度 (%)12718282227515905777777停24038082823616926808080223

13、4858271713317915781818144634808585681891585858536583585808040199156865656961013816666停2092583646442796570656522219268480803181040808080372292582757561995365656520238238083836810101580808056247108282824011915656565302550385808036129158383833226342000273038000441490660606016備注：停抽鉆孔與其它鉆孔串孔

14、。5、單元瓦斯抽采量及抽采時間考察該循環所有鉆孔從8月19日起全部合茬抽采，截止到9月4日(共17天)，預抽瓦斯量為112540.93R3 ,該循環鉆孔控制范圍內 煤層瓦斯資源總量為173713.88m3，截止9月3日的抽采率計算如 下：N=Qe Q氣 X 100%式中：N煤層瓦斯預抽率，%Q一一煤層瓦斯儲量，m3 。Qc 已抽瓦斯量， m3 。貝U: N=112540.93+ 173713X 100% =64.8%五、效果考察分析1、單孔瓦斯抽采濃度考察分析通過表2、表4 對兩個循環的鉆孔濃度考察情況， 10907原有順層鉆孔單孔平均抽采濃度23%；采取水力沖孔增透等措施后，單孔平均抽采濃度

15、41%，單孔抽采濃度提高18%。2、單元瓦斯抽采量考察分析通過兩個循環抽采量統計情況， 10907原有順層鉆孔單元抽采時間 32 天，預抽量共計115117.88m3 ； 采取水力沖孔增透等措施后，單元抽采時間 17 天，預抽量共計112540.93m3 ， 兩相比對， 抽采效率提高60%，單元抽采時間縮短15 天左右。3、綜合成本考察分析未采取水力沖孔、 “兩堵一注” 及“帶壓注漿封孔” 新工藝前，每循環鉆孔控制范圍90m， 允許掘進50m； 采取水力沖孔、“兩堵一注”及“帶壓注漿封孔”新工藝前，每循環鉆孔控制范圍90ml允許掘進70ml同樣350m巷道，原來需要施工7個循環順層鉆孔，現在只

16、需要施工 5 個循環順層鉆孔，平均每百米巷道節省鉆孔量1200米，按照礦鉆孔單價結算9元/米計算，平均每百米巷道減少成本9600元；根據表 5 的對比結果，采用“兩堵一注”及“帶壓注漿封孔”新工藝后，單孔封孔成本增加320 元/ 孔；結合鉆孔數量減少情況綜合計算得出，每百米巷道增加封孔成本6350元;表5單孔封孔成本對比表材料名稱單價數量總價備注一、原封孔馬麗散20元/袋4袋80元封孔管3元/米9米27元毛巾2元/條2元4元合計111元二、“兩堵一注”及“帶 壓注漿封孔”封孔管3元/米15米45元注漿管6元/米3米24元回漿管6元/米12米72元水泥14元/包5包70元球閥12元/個2個24元

17、循環利用馬麗散20元/袋5袋100元毛巾2元/條2元4元人工工資120元/孔r 1孔120元合計440元綜合計算后，平均每百米巷道減少成本3250元3）采取水力沖孔、“兩堵一注”及“帶壓注漿封孔”新工藝等加強措施后，每循環抽采時間節省 15天，再扣除封孔、注漿及漿液凝 固時間3天，每循環節省抽采時間12天；同樣350m巷道，節約了 2 個循環鉆孔施工及抽采時間72天，以及采取加強措施后的5個循環 對比之前節省抽采時間60天.綜合計算后，平均每百米巷道節省時間 37天。六、強化現場管理1、定標準：制定專項施工、驗收、考核標準，加強動態監管，嚴把鉆孔質量關。2、嚴開孔：開孔按設計掛線標點，定方位角

18、、傾角及開孔位置。3、保直鉆進：開孔選用0 75項鉆頭施工，鉆孔施工到位后，換094項鉆頭進行全程擴孔，鉆進輕壓慢轉，控制鉆進速度，杜絕快速鉆進，保證鉆孔暢通，排渣正常。4、封孔嚴：封孔采用多次加壓注漿封孔工藝。5、盯關鍵：每班由平安公司及礦安排專人全程監管鉆孔施工質量及封孔，重點監管水力沖孔、封孔、注漿等關鍵環節。6、嚴驗收：嚴格執行“五個流程”鉆孔驗收辦法，即檢查成孔后、封孔前、封口后、合茬前、合茬后的瓦斯濃度，濃度不低于40%。7、重問責：不符合鉆孔施工、驗收、考核標準的，追查處理。七、結論實踐證明，采用水力沖孔、 “兩堵一注”及“帶壓注漿封孔”新工藝有 以下優點：1、 單孔的抽采濃度平

19、均提高18%， 單元抽采時間平均縮短11 天，有效的提高了抽采效率，實現了抽采最大化；2、單孔封孔成本有所增加，但通過綜合成本計算后，每百米巷道的成本節約 3250元，因此，采取水力沖孔、 “兩堵一注”及“帶壓注漿封孔”新工藝也具備一定的經濟效益；3、 平均每百米巷道節省時間 37天， 能夠大幅度提高煤巷進尺進度，有效的緩解礦井采掘接續緊張的現狀。八、存在問題及下一步工作打算1、改進鉆孔施工設備本次順層鉆孔施工設備為 ZYJ-750 型液壓鉆機， 存在功率小、 重 量輕的缺點，裝用d 94 mm鉆頭時，無法一次成型施工鉆孔，造成鉆孔2次施工，增加了人工及時間成本；配套的50mm占桿與 94 mm鉆頭直徑差過大，鉆進過程中排查不徹底，影響鉆孔成型。下一步順層鉆孔施工，礦方要換用大功率鉆機，094項及以上鉆頭要配套0 73項螺旋鉆桿，以確保鉆孔施工效率及成型。2、優化順層鉆孔設計本次順層鉆孔設計孔徑為 94 mm,為進一步加強單孔抽采效率， 以后的