松软破碎岩层是一种特殊的地质条件,其中煤炭层硬度较低且易破碎,这给煤矿开采过程中的钻孔封孔作业带来了极大挑战。在这些条件下进行钻孔封孔操作时,往往由于封孔质量差导致瓦斯抽采效率低下,表现在瓦斯抽采浓度和流量较低。针对这一问题,研究者提出了“两堵一注”式带压注浆封孔技术,通过优化封孔工艺,显著提升了封孔质量,进而提高了瓦斯抽采的浓度和流量。
“两堵一注”式封孔技术的基本原理是采用双层封堵、中间注浆的方法来确保封孔效果。具体来说,该技术在钻孔内部首先实施第一层封堵,然后进行注浆,最后实施第二层封堵。通过两次封堵和一次注浆,能够有效地封闭松软破碎岩层的裂隙,确保注浆材料能够更加均匀地填充钻孔周围的裂隙空间,从而提高封孔的稳定性和可靠性。
施工流程主要包括以下步骤:首先对钻孔进行清理,确保钻孔内部无杂物、无积水;然后,进行第一层封堵,通常使用速凝材料以快速封堵钻孔上部的较大裂隙;接着,通过钻孔向预定深度注浆,注浆压力需要根据实际地质情况和注浆材料性能进行适当控制,以确保浆液能够均匀渗透到周围岩层中;之后,再进行第二层封堵,这次封堵是为了防止浆液沿着钻孔外侧流失,并确保封孔段的强度和密闭性;进行封孔质量检查,确保封孔质量达到要求。
在鹤煤某矿1310工作面进行的工业性实验表明,“两堵一注”式带压注浆封孔技术能够显著提高封孔质量和瓦斯抽采效率。具体而言,经过改进后的封孔工艺在该矿的应用,瓦斯抽采浓度和流量均得到了明显提升,钻孔封孔质量也得到了极大改善。
从技术参数来看,注浆时的注浆压力、注浆材料的选择、封孔材料的性质以及封孔时间的长短等因素,都是影响封孔质量和瓦斯抽采效果的关键因素。注浆压力需要适度,过低的注浆压力可能导致浆液无法有效渗透到周围岩石中,而过高的注浆压力又可能破坏已经形成的封堵层。注浆材料通常选择流动性好、凝固时间可控、强度和稳定性高的材料。封孔材料则需要具备快速凝固、较高的抗压强度以及良好的密封性能。封孔时间则是从封堵和注浆开始,到封孔材料完全凝固并达到稳定状态所需的时间。
文章中提到的公式Q=πφa2Δp/8μl(σ+ccotθ)(1-sinθ)σi+ccotθ(r02(1-sinθsinθ-#$1),是一个关于注浆量Q的计算公式,其中涉及到的变量φ(孔隙率)、Δp(压力差)、μ(粘度)、l(长度)、σ(应力)、c(胶结力)、θ(孔隙角度)、σi(初始应力)、r0(特征半径)等参数,都是影响注浆量的重要因素。
在实际应用中,“两堵一注”式带压注浆封孔技术的应用效果显著。比如,通过在特定地质条件下,将注浆压力控制在0.4~2.13MPa范围内,瓦斯抽采浓度可以从15.05%提高至52.8%,流量可以从8.36~12.4m3/t提高到396~411m3/h。这些数据表明了该技术在松软破碎岩层条件下能够有效改善瓦斯抽采效果。
关键词:两堵一注、瓦斯抽采、带压注浆、效果分析,这些词语概括了文章的核心内容和研究方向。通过对此工艺的研究与应用,不仅为松软破碎岩层的瓦斯抽采提供了有效的技术保障,也为相关领域的工程师和技术人员提供了实践经验和参考依据。