收稿日期：2012－05－29作者简介：姚
威（1969—），男，河南西平人，工程师，硕士，
2012年毕业于河南理工大学，现从事矿山安全、矿井瓦斯治理工作。
三软煤层本煤层瓦斯抽放技术
姚
威1，2，任青山2，高万兴2，于
博
2
（1．平煤股份十三矿，河南襄城461700；2．河南理工大学，河南焦作454000）
摘要：为了解决三软煤层瓦斯治理问题，探讨了在三软厚煤层发育区域如何实现安全高效生产，对平煤股份十三矿13082工作面顺层钻孔瓦斯抽放技术进行了研究，认为合理的钻孔布置、科学的封孔工艺和材料是解决三软瓦斯问题的有效方法。
关键词：三软煤层；顺层长钻孔；封孔工艺；复合封孔材料中图分类号：TD712．621
文献标志码：B
文章编号：1003－0506（2012）08－0124－02
平煤股份十三矿是煤与瓦斯突出矿井，根据煤科院抚顺分院对该矿井田的煤与瓦斯突出危险性区
域划分，己三采区为突出危险采区，采区－614m 水
平位置原煤瓦斯含量为14.3m 3
/t ，压力2.86MPa 。
随着采深的增加，煤层瓦斯含量和压力继续上升。
该采区13082工作面标高在－632 －667m 之间，位于突出危险区内。
根据瓦斯地质理论，该工作面具有突出危险。
因此，回采前的瓦斯抽放势在必行。
己三采区煤体普遍为Ⅲ—Ⅴ类煤，煤体较软，透气性较差，埋深约800m ，矿压较大，合理的抽放设计和封孔工艺对该采区的瓦斯治理工作至关重要。
为此，提出了本煤层顺层长钻孔瓦斯抽放技术，该技术的应用取得了良好的效果。
1本煤层顺层长钻孔瓦斯抽放原理
本煤层顺层长钻孔抽放瓦斯是在煤层开采之前或采掘的同时打顺层长钻孔，通过钻孔、利用煤层原始的裂隙和孔隙以及瓦斯压力进行抽放，以降低该煤层的瓦斯含量和瓦斯压力，并由此达到抑制煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气性增加和煤的强度
提高等效果，从而确保开采过程中的安全生产［1-4］。
该方法适用于本煤层瓦斯含量较大、通风方法难以
解决瓦斯问题的情况。
具有钻孔煤壁暴露面积大、钻进效率高、成本低的优点。
2钻孔布置
13082工作面实体煤层厚约5m ，属于缓倾斜煤
层，煤体硬度较小，故选择本煤层顺层长钻孔布孔抽
放方法。
本煤层抽放是指在掘进工作结束、工作面形成后在煤层中打抽放钻孔进行联管抽放的方法。
选择顺层平行孔，在13082胶带运输巷每1.5m 设计1个钻孔，孔径为89mm ，钻孔深100m ，在13082回风巷选择同样的布孔工艺进行抽放。
3封孔工艺
由于试验钻孔周围的煤岩体强度较低，存在大量的微裂隙，增加了钻孔密封的难度。
目前，煤矿普遍采取的密封方法有水泥沙浆封孔和聚氨酯封孔。
前者封孔后容易产生收缩，密封效果差；后者则往往因封孔长度达不到，达不到理想的密封效果，材料有一定毒性，且价格高，造成密封成本高。
十三矿曾普遍使用聚氨酯封孔袋进行封孔，这
种工艺虽然操作简单但是效果较差，
且价格较贵，封孔3d 后的单孔瓦斯浓度普遍下降到5%以下。
此
次封孔选用新型复合钻孔密封剂PD 材料，密封抽放孔为近水平孔，封孔长度12m ，其中，PD 材料填充段为8m ，两端用聚氨酯封孔袋进行封堵，前后各3袋，利用注浆泵通过注浆管进行注浆，回浆管排出空气，注满后，关闭回浆管继续注浆一段，使浆液在保压情况下渗入微裂隙。
新型复合钻孔密封剂PD 材料具有缓慢膨胀的效果，在保压的情况下能够有效渗透到裂隙中去，达到强效密封作用；同时，
PD 材料有较高的抗压效果，在矿压较大区域能有效抵抗矿压对钻孔密封效果的破坏。
4抽放效果
使用新型封孔材料和封孔工艺后，十三矿
·
421·2012年第8期中州煤炭总第200期
13082胶带运输巷单孔抽放浓度较以往的单纯用袋
装聚氨酯封孔方法有了较大的提高，密封效果良好。
其中，前45d 的平均抽放浓度单孔最高36%，最低11%，平均23%，3个抽放钻孔的瓦斯抽放浓度变化曲线如图1所示。
图1己三采区13082工作面钻孔瓦斯浓度变化曲线
经过4个月的抽放，于5月底对13082工作面
进行了瓦斯含量测试，结果表明瓦斯含量已经降到6m 3
/t 以下，抽放效果明显，消除了突出危险。
5结语
新型复合钻孔密封剂PD 材料在三软煤层的封
孔效果较好，大大提高了抽放浓度，在13082工作面4个月的瓦斯抽放率达到60%，消除了煤与瓦斯突出危险。
该密封材料不但能有效填充钻孔周围裂隙，
而且在保压条件下填充效果更好，值得在三软煤层发育的区域推广应用。
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（上接第37页）4.5
结果
（1）4种暂堵剂均能达到一定的暂堵和解堵效
果，但HJ-Z 油溶性暂堵剂解堵性能不达标。
（2）YBZD-1油溶性暂堵剂对3 5mm 大裂隙堵漏有较好的效果，
但其尺寸偏大且略显单一。
要最大限度发挥堵漏性能，建议在现场使用时与粒径较小的暂堵剂配合使用
［3-5］。
5结语
目前，中国虽然开发了多口煤层气井，由于在钻井、完井过程中没有注意加强对煤储层的保护，致使部分井产气情况不理想，产量比较低，影响了煤层气的开发。
在钻完井前，结合本地煤样进行暂堵剂的
评价与遴选，可以将钻井液、完井液对煤层气储层的伤害降至最低程度。
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）
（上接第40页）
（1）黄土落水洞发育一般规模比较大，因此采
用高密度电法勘察效果较好。
勘察的目的应以找到异常为主，由于电法类勘探方法的原理限制，不应该要求能解决异常详细边界。
（2）从电法资料上看，黄土落水洞在河谷边缘处比较发育，且多个落水洞容易贯通。
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521·2012年第8期姚威，等：三软煤层本煤层瓦斯抽放技术总第200期。