迈步钻场钻孔注浆提浓技术研究

连 强

(潞安集团 余吾煤业公司，山西 长治 046103)

近几年煤矿瓦斯事故总体呈大幅下降趋势，但瓦斯事故次数和死亡人数仍然较高[1]，不仅给国家和人民生命财产带来严重损失，也造成了不良的社会影响。目前，防治煤矿瓦斯灾害的根本方法是瓦斯抽采[2]，瓦斯抽采效果直接关系到瓦斯治理的成败。国内目前的封孔方法主要有封孔器封孔法[3]、二次封孔法[4]、“两堵一注”式封孔法[5]等，但由于封孔质量较差[5]，降低了瓦斯抽采效率。为此，针对迈步钻场钻孔与采前预抽钻孔沟通，提出了迈步钻场钻孔注浆技术，提高采前预抽钻孔的抽采效果。

1 概 况

目前，余吾煤业瓦斯抽采钻孔封孔工艺为“两堵一注”带压封孔工艺，如图1所示。钻孔封孔深度为15.5 m，通过里外两端布囊注浆膨胀后形成注浆空间，对注浆空间进行带压注浆，浆液对封孔段及孔壁裂隙进行充填封堵，从而实现钻孔的密封抽采。

图1 “两堵一注”带压封孔工艺

采前预抽钻孔施工轨迹与巷道内迈步钻场内的边掘边抽钻孔在设计上存在立体交叉现象，由于钻孔轨迹的不可控性，部分采前预抽钻孔与边掘边抽孔直接沟通，或在交汇距离较近时通过煤体中的贯穿裂隙导通。边掘边抽钻孔交叉串孔抽采机理如图2所示，相互连通的多个钻孔中任一钻孔存在封孔质量问题(如钻孔C)，就会导致彼此连通的所有钻孔抽采短路，巷道外空气被抽入孔内，致使孔内负压急剧衰减，孔底解吸的高浓度瓦斯因孔内压差较小不能高效抽出，表现在单孔浓度较低，基本在10%以内，相互连通串孔的几个钻孔浓度相差不大。

图2 钻孔交叉串孔抽采机理

2 钻场钻孔注浆提浓技术

2.1 钻场钻孔注浆提浓原理

迈步钻场内边掘边抽钻孔注浆提浓实质上是通过注浆方式将彼此联通的多个钻孔分离成相互独立的钻孔，降低彼此之间的不利影响。

如图3所示，对钻场内串孔的边掘边抽钻孔进行注浆，注浆后钻孔口附近的漏气通道被浆液充填，同时浆液充填钻孔中可能存在的沟通裂隙，减少巷道内采前预抽钻孔受其他低浓度钻孔漏气影响。若巷道内煤体疏软，普遍存在贯通裂隙导致串孔现象时，也可在巷道内采前预抽钻孔开始施工前，预先对钻场内迈步钻孔及其孔壁周围的裂隙进行注浆充填，以防止后期注浆过程中部分浆液串到孔内造成钻孔堵塞。

图3 边掘边抽钻孔注浆堵漏原理

2.2 钻场钻孔注浆流程

1) 对钻场影响区域所有钻孔浓度进行测量排查，对于连续串孔的钻孔进行串孔原因分析，判断这些钻孔是否与钻场边掘边抽钻孔有串孔现象。

2) 找出与采前预抽钻孔串孔的迈步钻场边掘边抽钻孔，拆除孔口弯头，在封孔PVC管内插入一根1 m长D16 mm的注浆管，并用水泥或聚氨酯封堵固定注浆管。

3) 按1∶1水灰比配制注浆液，通过D16 mm注浆管对钻场内边掘边抽钻孔进行注浆封堵，注浆过程保持巷道内的抽采钻孔处于抽采状态，并观察采前预抽孔内是否有水泥浆液抽出。

4) 当采前预抽孔内有水泥浆液流出时，暂时停止该钻孔抽采，同时继续对该钻孔注浆1～2 min后停止钻场钻孔注浆，以防止浆液大量进入采前预抽孔，将其堵塞。

5) 当采前预抽孔内无浆液流出时，继续对钻场钻孔注浆，至注浆管有压力时停止。

6) 钻场内串孔钻孔均注完浆后，暂时关闭该区域内采前预抽钻孔抽采，待24 h浆液凝固后方可恢复抽采。

3 效果分析

N1206胶顺以钻场为分界点，划分2号、4号、6号钻场区域分别进行处理，每个区域处理前，首先对钻场内边掘边抽钻孔串孔情况进行排查，对钻场注浆后采前预抽钻孔浓度变化情况进行复查，各区域处理前后低浓度钻孔及浓度提升钻孔数量变化情况如表1所示，钻孔浓度高低划分为4个钻孔浓度区间，统计分析处理前后各浓度区间钻孔数量变化情况，对比分析如图4所示。

图4 钻孔处理前后不同浓度区间钻孔分布

表1 各提浓区域钻孔浓度变化情况

由表1数据可知，2～6号钻场区域的112个钻孔中，有57个钻孔抽采浓度较低(单孔抽采浓度低于15%)，经过迈步钻场钻孔区域注浆处理后，低浓钻孔减少至25个，51个钻孔浓度明显提升(浓度增加超过50%)。由此可见，采取钻场钻孔注浆措施后，采前预抽钻孔浓度提升明显，同时延长钻孔瓦斯抽采期，提高钻孔利用率，显著改善瓦斯抽采效果，为煤矿的安全生产提供保障。

由图4可知，处理前单孔浓度低于15%的钻孔有57个，占比51%，处理后还剩25个钻孔浓度低于15%，所占比例下降至22%，同时浓度高于50%的高浓度钻孔数量由之前的9个上升至24个，所占比例由8%提升至21%，低浓度钻孔处理整体效果较好。

迈步钻场钻孔注浆封堵是效果明显的区域提浓技术措施，但注浆工程量较大，同时存在浆液进入采前预抽孔的风险，注浆过程需密切关注预抽钻孔抽采管内浆液抽出情况。建议：对浓度相对较高且对采前预抽孔影响较小的钻场钻孔仅关闭抽采或进行孔口水泥封堵，对浓度较低且对采前预抽孔有重大影响的钻场钻孔提前进行注浆封堵。