Research on reasonable sealing depth and grouting parameters of bedding gas drainage drilling
-
摘要: 为提高顺层瓦斯抽采钻孔封孔效果，以贵州五轮山煤矿8#煤层地质条件为工程背景，开展合理的封孔深度及注浆参数研究。通过分析钻孔漏气影响因素，将钻孔漏气形式分为巷道裂隙带漏气、钻孔裂隙带漏气、孔壁边缘漏气、封孔段材料漏气4类。采用理论分析、数值模拟及现场试验的方法，对巷道及钻孔周围应力分布规律开展研究，确定合理封孔深度为15 m，合理注浆扩散半径为0.40～0.50 m。研发了新型封孔材料，其抗压强度提升了20 MPa、膨胀率增加了20%、黏度降低了23%、终凝时间缩短了5 h。基于注浆柱面扩散理论，确定合理注浆压力为1.5 MPa，合理注浆量为0.3 m3。在1811工作面运输巷道布置16个顺层瓦斯抽采钻孔，开展4组不同封孔参数条件下的工业性试验，结果表明：在封孔深度为15 m、注浆压力为1.5 MPa、注浆量为0.3 m3条件下封孔效果较好、经济性较优，钻孔日平均抽采瓦斯浓度提升30%。Abstract: In order to improve the sealing performance of bedding gas drainage drilling, reasonable sealing depth and grouting parameter are studied based on the geological conditions of No.8 coal seam in Wulunshan Coal Mine in Guizhou.By analyzing the influencing factors of drilling air leakage, the air leakage can be divided into four types:the air leakage in the fracture zone of the roadway, the air leakage in the fracture zone of the drilling, the air leakage at the edge of the drilling wall, and the air leakage of the materials in the sealing section. Theoretical analysis, numerical simulation and field test were used to study the stress distribution law around the roadway and drilling, and the reasonable drilling sealing depth was determined to be 15 m, and the reasonable grouting diffusion radius was from 0.40 m to 0.50 m. A new type of sealing material was developed, with the compressive strength increased by 20 MPa, the expansion rate increased by 20%, the viscosity decreased by 23%, and the final setting time reduced by 5 h. Based on the diffusion theory of grouting cylinder, the reasonable grouting pressure was determined to be 1.5 MPa, and the reasonable grouting amount was determined to 0.3 m3.In 1811 working face, 16 bedding gas extraction drillings were arranged in transport roadway, and 4 groups of industrial tests were carried out under different sealing parameters. The results show that the sealing performance and economy is good when the sealing depth is 15 m, the grouting pressure is 1.5 MPa and the grouting volume is 0.3 m3, and the average gas concentration of drilling is increased by 30%.
-
-
[1] 谢和平,周宏伟,薛东杰,等.我国煤与瓦斯共采:理论、技术与工程[J].煤炭学报, 2014, 39(8):1391-1397. [2] 程远平,俞启香,周红星,等.煤矿瓦斯治理"先抽后采"的实践与作用[J].采矿与安全工程学报, 2006(4):389-392. [3] 王兆丰,刘军.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[J].煤矿安全, 2005(3):29-32. [4] 江万刚.阳泉矿区本煤层顺层钻孔标准化抽采研究与实践[J].矿业安全与环保, 2019, 46(3):78-81. [5] 王小朋,林桂玲.抽采瓦斯钻孔封孔用新型胶体材料性能及其封堵效果[J].矿业安全与环保, 2019, 46(5):56-59. [6] 周福宝,李金海,昃玺,等.煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究[J].中国矿业大学学报, 2009, 38(6):764-768. [7] 程志恒,卢云,李海涛,等.高位钻孔不同封孔方法质量检测及其优选[J].中国安全生产科学技术, 2020, 16(6):61-67. [8] 王念红,郭献林.高压囊带式注浆封孔技术在义安矿的应用[J].煤矿安全, 2012, 43(增刊1):106-108. [9] 许占营.长平煤矿带压二次封孔技术及抽放优化研究[D].徐州:中国矿业大学, 2014. [10] 国林东.软煤顺层抽采瓦斯钻孔封孔新工艺及合理参数研究[D].北京:煤炭科学研究总院, 2019. [11] 王兆丰,武炜.煤矿抽采瓦斯钻孔主要封孔方式剖析[J].煤炭科学技术, 2014, 42(6):31-34. [12] 陈宾.顺煤层瓦斯抽放钻孔合理封孔深度研究[J].煤矿安全, 2019, 50(5):168-171. [13] 娄振,魏国营.钻屑指标在确定本煤层钻孔抽采瓦斯合理封孔深度中的应用[J].煤矿开采, 2016, 21(6):104-107. [14] 乔元栋,程虹铭.基于COMSOL的顺层抽采钻孔漏气通及带压封孔技术研究[J].煤炭工程, 2019, 51(7):114-119. [15] 倪冠华,林柏泉,翟成,等.钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响[J].北京科技大学学报, 2013, 35(5):572-579. [16] 翟成,向贤伟,余旭,等.抽采瓦斯钻孔柔性膏体封孔材料封孔性能研究[J].中国矿业大学学报, 2013, 42(6):982-988. [17] 周厚权,申凯,陈宾.抽采瓦斯钻孔漏气类型划分与高效封孔技术应用研究[J].矿业安全与环保, 2019, 46(1):33-36. [18] 熊伟.抽采瓦斯漏气失效钻孔修复技术研究[J].矿业安全与环保, 2020, 47(1):80-83. [19] 国林东,赵旭生,张永将,等.顺层抽采瓦斯钻孔封隔一体化封孔工艺研究[J].煤炭科学技术, 2018, 46(5):114-119. [20] 黄文军,邓春生,李森,等.单一低透气性厚煤层钻孔群合理封孔深度的研究[J].煤炭技术, 2016, 35(6):163-165. [21] 王振锋,周英,孙玉宁,等.新型抽采瓦斯钻孔注浆封孔方法及封堵机理[J].煤炭学报, 2015, 40(3):588-595. [22] 蒋伟成,倪文耀.钻孔注浆的理论分析和控制技术[J].煤矿安全, 1999(4):14-15. -
期刊类型引用(12)
1. 付金磊，林华颖，衡献伟，张书金，陈蒙磊. 顺层瓦斯抽采长钻孔封孔深度分析：以贵州黔北矿区抽采工程为例. 科学技术与工程. 2025(08): 3513-3520 . 
百度学术
2. 马秉波，刘师东，门万成，徐雨成. 大水头煤矿瓦斯抽采钻孔合理封孔参数研究. 内蒙古煤炭经济. 2025(07): 76-78 . 百度学术
3. 周宏范，王国普，辛保彦，成云海，胡琳杰. 我国巷道围岩注浆加固技术研究现状及发展趋势. 矿业安全与环保. 2024(05): 66-75 . 本站查看
4. 邹双英，杜联营，张开仲，邹傲傲，张亮. 顺层瓦斯抽采钻孔定点定长封孔应用研究. 矿业安全与环保. 2023(03): 95-99 . 本站查看
5. 郭松，袁东，刘渊. 突出煤层瓦斯抽采顺层钻孔高效封孔材料研究. 科技风. 2023(18): 76-78 . 百度学术
6. 徐奕铭，张永涛，窦成义，樊世星，刘名阳，张铎，李文勤，孟尧. 顺层钻孔液态CO_2驱替煤层瓦斯合理封孔长度优化研究. 煤炭技术. 2023(07): 98-102 . 百度学术
7. 李桂明，李绍泉，李思光，李绍鹏，尚宇琦. 基于SF6气体示踪法的顺层钻孔有效抽采半径测定与效果评价. 煤矿现代化. 2023(04): 27-31 . 百度学术
8. 孙淼，陈毅，武海涛. 余吾煤矿巷道围岩应力分布及封孔深度优化. 煤炭技术. 2023(10): 22-26 . 百度学术
9. 郝元伟. 保护层工作面立体瓦斯抽采优化技术研究与应用. 能源技术与管理. 2022(01): 35-37 . 百度学术
10. 辛德忠，唐敏，刘小华. 碎软煤层顺层自动钻机的研制及应用. 矿业安全与环保. 2022(05): 24-28+33 . 本站查看
11. 谢杰. 煤矿钻机用液控半自动上杆装置的设计及优化. 矿业安全与环保. 2022(05): 18-23 . 本站查看
12. 李治理，王伟，代应毫，孙康星. 基于两堵两注瓦斯抽采钻孔封孔参数选取方法研究与应用. 内蒙古煤炭经济. 2022(23): 130-132 . 百度学术
其他类型引用(4)
计量
- 文章访问数: 74
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: 6
- 被引次数: 16
下载:
