松软围岩瓦斯抽采高位钻孔钻进技术

摘要：通过对顶板泥岩破碎带进行注浆处理，使钻孔施工深度达到设计要求，有效提高了高位钻孔抽采效果，对于松软围岩工作面瓦斯治理效果特别显著。
关键词：松软围岩破碎卡钻注浆封孔
1工作面概况
淮北矿业许疃煤矿7128工作面位于82采区的右翼，走向长2100米，倾斜长165米，煤厚平均1.7m，其中里段有560米处于71、72煤层合并区，煤层厚度2.3～7.1米，平均4.7米，煤层倾角8°～15°，平均11.5°；外段有220米处于71、72煤层合并区，煤层厚度4.3～6.3米平均4.8米，煤层顶板为细砂岩，厚6.06～16.8米，平均11.4米，煤层倾角10°-28°，平均19°。煤层直接顶为粉砂岩、泥岩、砂泥互层，厚薄不均，局部泥岩厚度达到11.5米。工作面标高-445.0～-520.0m，71煤层瓦斯含量4.46m3/t，72煤层瓦斯含量5.01m3/t，可采储量139.48万吨，瓦斯储量1120万m3，计划月产10万吨。工作面绝对瓦斯涌出量为15-24m3/min，配风量为1500m3/min。
2松软围岩高位钻孔施工期间存在的问题
为解决瓦斯问题，在风巷掘进期间，每隔80～100米施工一个高位钻场。为便于通风管理，一般钻场长度不超过6米，采用扩散通风，即钻场从风巷拨门，以20～60°的角度爬坡进入煤层顶板0.5～1米的位置。每个钻场内施工6～8个钻孔，钻孔开孔间距500mm，钻孔深度为140m，钻孔终孔位置位于煤层顶板20～28米、距离风巷中线5～30米。由于煤层顶板是复合型顶板，且泥岩较厚，钻孔有50米处在软岩中很难穿过，施工期间主要存在以下几个问题：
2.1松软围岩岩性破碎，有多种岩石掺杂一起，其不同岩面抗压能力不同，当钻头穿过不同岩性，很难掌握钻机的给进压力，极易导致钻孔偏斜，经常发现钻孔偏到煤层顶板40～50米位置或钻孔从煤层顶板进入煤层体中，施工的钻孔很难满足瓦斯治理需求。
2.2泥岩遇水易膨胀、返沫难，易造成卡钻、埋钻现象，如果处理不当，强行钻进，极易掉钻头、钻杆现象。
2.3在松软岩层中好不容易施工的钻孔，在退钻后很快就出现不同程度的塌孔、缩孔现象，很难实现全程下护壁管处理，护壁管经常30米都下不到。抽放期间，由于孔内不畅通，裂隙不发育，导致抽放管路内负压大，流量小，瓦斯浓度低，采空区随顶板垮落的瓦斯不能得到抽放，随采空区漏风一起进入工作面上隅角和回风巷，极易造成上隅角瓦斯超限。
2.4松软岩层中开孔施工的高位钻孔，其开口端岩性破碎、易导致钻孔封孔不严，一旦与瓦斯泵连接，易产生裂隙和钻孔串孔现象，如不采取妥善处理，严重影响抽采效果。
3改进方案
3.1为了改变松软围岩的岩性，采取注浆加固的措施进行处理，利用小钻头对岩体破坏小，易钻进、方位偏差小的特点，在松软岩石段采取φ75mm的小钻头开孔，直至穿过松软岩石段，然后往孔内插入注浆管、回浆管，回浆管要尽量插入钻孔末端，然后用预湿的快干水泥卷进行孔口封孔，封孔深度不低于0.6m。待快干水泥凝固后，利用自制的风动注浆泵进行注浆，为提高注浆效果，加速孔内泥浆的凝固速度，在水泥浆中，加入适量膨胀剂、速凝剂、石膏粉等特效材料，其质量配比为：水泥：水：膨胀剂：速凝剂：石膏粉＝100：80：9：2：0.5；若注浆过程中，周围岩壁裂隙中有较多浆液流出，应间断地多次注浆，以提高注浆效果。
3.2注浆24小时候，孔内注入的浆液完全凝固，岩体得到很好加固，此时可采用φ94mm或φ113mm的大钻头开孔钻进，直至终孔。

4实施效果
4.1钻孔钻进期间钻机的给进压力稳定，返沫快，钻进速度得到极大提高，无卡钻、埋钻现象，能够快速穿过松软围岩段，且钻孔偏斜小，施工的钻孔基本符合设计要求。
4.2施工好的钻孔，在退钻后，不会发现塌孔和缩径现象，能够实现全程下护壁管处理。
4.3开孔段钻场岩壁内的裂隙得到很好加固，在抽放期间未发生漏气和孔与孔之见的串气现象。
4.4回采期间，钻孔内的裂隙发育、瓦斯浓度高、最大达到70%以上，混合浓度基本稳定在30%以上；孔内未出现断裂、堵塞、卖死现象，单孔流量大得到很大提高，通过测试，单孔流量达到5m3/min；比原来的1.55m3/min，提高了320%；回风流中的瓦斯浓度从0.8%降低到0.35%，上隅角瓦斯从3.2%降低到0.45%，瓦斯抽采效果得到极大提高。
4.5抽放期间，瓦斯管路中残渣少、抽放负压稳定，抽放效果好。
5结论
由于本方案，工序较多，施工进度慢，因此在一般岩石稳定性较好的地点，建议不推广运用。但在煤层顶板泥岩较厚或钻孔需穿断层、地质构造带，钻孔施工期间易出现卡钻、埋钻，且瓦斯较大的矿井，建议推广运用。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jingjilunwen/gongyejingji/260468.html