天城坝隧道揭煤瓦斯治理抽采钻孔平孔封孔工艺优化

于海平 陈毅 陈兴燚 欧显文

摘 要：煤与瓦斯突出是严重影响隧道生产安全的重大因素之一。天城坝隧道作为煤与瓦斯突出隧道，隧道在开挖之前必须对隧道揭煤段进行瓦斯治理。但是，使用传统的“两堵一注”封孔工艺，仍存在的平孔漏气严重、抽采负压小、抽采浓度低、抽采纯量低等问题。为提，本文提出采用囊袋式注浆封孔法。通过实际应用可知，采用囊袋式注浆封孔法比采用传统的封孔工艺抽采负压平均提高了40%，抽采浓度平均提高了56%，抽采纯量平均提高50%。

关键词：隧道;瓦斯治理;封孔工艺

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0104-03

Tianchengba Tunnel Coal Gas Treatment Drilling Optimization

of Sealing Process of Flat Hole

YU Haiping1 CHEN Yi2 CHEN Xingyi2 OU Xianwen2

（1.China Construction Fourth Engineering Bureau Co.， Ltd. Civil Engineering Co.， Ltd.，Xiamen Fujian 361010;

2. Chongqing Energy Investment Group Technology Co.， Ltd.，Chongqing 400060）

Abstract： Coal and gas outburst is one of the major factors that seriously affect the safety of tunnel production. As a coal and gas outburst tunnel， tianchengba tunnel must be treated with gas before excavation. However， using the traditional "two plugging and one injection" sealing technology， there are still some problems， such as serious flat hole air leakage， small negative pressure， low concentration and low purity. In order to improve the efficiency， this paper put forward the method of bag grouting hole sealing. It can be seen from the practical application that the negative pressure， the average concentration and the average purity of the bag grouting method are 40%， 56% and 50% higher than those of the traditional method.

Keywords： tunnel;gas control;hole sealing technology

隧道揭煤段瓦斯抽采是瓦斯治理的根本措施之一。瓦斯抽采封孔工藝方法选择不当，会造成瓦斯抽采效果满足不了瓦斯治理工程的需要。试验前普遍采用传统“两堵一注”的封孔工艺，即天城坝隧道瓦斯抽采在地面安设两台ZWY-30/55-G型移动抽采泵对该隧道瓦斯段进行抽采，一备一用[1-4]。但是，在使用过程中，传统封孔工艺存在的平孔漏气严重、抽采负压小、抽采浓度低、抽采纯量低等问题逐渐凸显出来。

1 传统封孔工艺

1.1 传统封孔工艺

马丽散封堵水泥砂浆填充封孔工艺如图1所示。

1.2 传统封孔工艺的封孔流程

钻孔按设计施工完成后，将DN40mmPVC胶管、注浆管及排气管用棉纱按图1要求缠绕，棉纱段长度各0.5m，捆绑固定后，蘸去马丽散，插入孔内6m处。待马丽散充分反应硬化后，通过预留注浆管注浆，注浆材料为水泥砂浆混合物，中间空间注满即可停止注浆，封孔完成。

2 传统封孔工艺的平孔达不到要求的原因

传统封孔工艺的平孔达不到要求的原因主要为：马丽散径向膨胀能力不足，直接导致封孔不严密，钻孔漏气;水泥砂浆封孔具有一定的收缩量，封堵水平钻孔会形成空心部分;人为操作马丽散，不能做到100%全部封成功，人为导致漏气。

3 封孔工艺优化

3.1 封孔工艺优化

采用囊袋式注浆封孔法，如图2所示。

囊袋抽放瓦斯用注浆式（带压式）封孔器，其主要由注浆管、瓦斯抽放管、单向阀、爆破阀、囊袋、堵头、瓦斯抽放花管（集气段）等构成。该封孔器的注浆管与注浆泵连通，液浆因注浆泵压力进入注浆管及囊袋1及囊袋2，囊袋迅速膨胀，将囊袋的外径紧固在煤层孔壁上，将封孔器两端的孔封闭;当压力大于1.5MPa时，液浆将两个囊袋中间的部分充满，再次达到1.5MPa时停止注浆，进而实现多层密封，通过瓦斯抽放管连接瓦斯抽放管路进行瓦斯抽采。

3.2 囊袋式注浆封孔法的工艺流程

第一步，将封孔器完全插入钻孔内;第二步，将封孔器与注浆泵压力源连通;第三步，打开气动搅拌器，搅拌均匀后开始注浆，出浆口压力在1.5MPa时，爆破阀爆破;第四步，注浆一段时间后，压力控制再次回到1.5MPa左右，停止注浆泵，封孔完成。

4 封孔工艺优化前后抽采效果考察分析

4.1 传统封孔工艺抽采效果考察

天城坝隧道左线穿层抽采钻孔封孔采用传统的封孔工艺，抽采情况如表1所示。

4.2 囊袋式注浆封孔法封孔工艺抽采效果考察

天城坝隧道右线穿层抽采钻孔封孔采用囊袋式注浆封孔法封孔工艺，抽采情况如表2所示。

4.3 对比分析

前、后纯流量对比效果和前、后瓦斯浓度对比效果如图3和图4所示。

天城坝隧道左、右线穿层抽采钻孔采用不同的封孔工艺，对抽采效果进行对比分析可知，采用囊袋式注浆封孔法比采用传统的封孔工艺抽采负压平均提高了40%，抽采浓度平均提高了56%，抽采纯量平均提高50%。

5 结论

①穿层抽采钻孔采用囊袋式注浆封孔法封孔比采用传统的“两堵一注”方式封孔抽采负压平均提高40%，抽采浓度平均提高了56%，抽采纯量平均提高50%。

②下一步隧道揭煤段全部采用囊袋式注浆封孔法封孔。

参考文献：

[1]曹树强.三线大跨铁路隧道四台阶九步开挖法施工技术研究[J].铁道建筑技术，2016（9）：1-4.

[2]申慧涛.高瓦斯隧道揭煤施工技术研究[J].能源与环保，2016（6）：10-13.

[3]邓敢博，邹云龙.基于抽采监控系统的瓦斯抽采规律研究[J].能源与环保，2016（4）：1-3.

[4]徐再刚.高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯治理技术实践[J].能源与环保，2016（3）：8-11.