封孔工艺成本控制论文

1优化穿层钻孔封孔长度参数的理论依据

1．1底板岩层岩性

2713工作面直接底为泥岩，呈黑色块状，性脆、易碎，厚度约为1．3m。基本底为砂质泥岩和细砂岩，呈深灰色，泥质胶结，整体结构较为稳定，厚度为16～45m，平均厚度为32．7m。2713工作面底板瓦斯抽放巷设计层位位于二2煤层底板下10～15m岩层内，即位于砂质泥岩和细砂岩岩层中。

1．2钻爆法施工的巷道岩石松动圈影响范围

2713工作面底板抽放巷与所解放煤巷空间关系为内错布置，掘进方式为钻爆法施工，支护方式为锚网喷支护。大量的现场观测数据表明，在采矿和深部地下工程中，围岩松动圈普遍存在，小的为20～30cm，大的超过300cm，在较稳定围岩中开掘的一般巷道中，巷道岩石松动圈范围一般为100～200cm。由于2713工作面底板抽放巷底板岩层较为稳定，从理论上讲，在2713工作面底板10～15m的岩层中，由于其原生裂隙及巷道施工对围岩产生的松动圈裂隙对底抽巷穿层钻孔封孔的严密性影响范围是有限的，一味增加封孔段长度取得的密封效果与封孔成本的增加相比，得不偿失，因此有必要进行封孔长度的研究与试验，按相关瓦斯抽采技术标准，确定车集煤矿穿层抽放钻孔合理的封孔技术参数。

2封孔效果对比试验方案

（1）试验区域。在2713底抽巷选定一段煤层瓦斯条件较为稳定的区域，对于见煤深度大于20m的钻孔，分别使用13mPE管和20mPE管进行交叉封孔，之后对2种不同封孔长度的钻孔封孔效果进行持续观测和跟踪，观测指标主要为钻孔抽放浓度和流量。通过一段时间（预定为60d）的观测，对比分析观测数据，以确定最经济有效、合理的封孔长度。

（2）试验钻孔。2713底抽巷导向点DC10至DC点前22m之间的区域共设计有钻孔49个，根据试验方案要求，见煤深度大于20m的钻孔共有28个，为确保试验效果的可比性，对钻孔穿煤段相近的钻孔进行编组，并采取13mPE与20mPE管交叉封孔的方式进行对比试验。

（3）数据观测。试验过程中，主要观测参数包括钻孔瓦斯抽放浓度和流量，观测周期为5～7d。

3试验数据分析

（1）钻孔浓度对比分析。根据对比试验过程中采集的钻孔浓度观测数据，绘制钻孔浓度变化曲线图（蓝色曲线为13mPE管封孔，褐色曲线为20mPE管封孔），能够直观形象地显示出不同封孔长度下钻孔浓度的高低以及变化情况。189、190号钻孔浓度对比由钻孔浓度变化曲线图可知，钻孔浓度在抽放周期内均呈现出一定的波动性，但总体效果显示，使用13mPE管与20mPE进行封孔，其抽放浓度无明显差异。

（2）抽放流量对比分析。根据对比试验过程中采集的钻孔流量观测数据，经过数据分析，试验钻孔流量较为稳定，各次观测数据变化幅度不大，为便于对比分析，计算出试验期间钻孔平均流量，并绘制钻孔流量柱形图。由于钻孔流量主要受封孔严密性和煤层透气性两方面因素影响，从图5可知，在同一抽放周期内同一区域的试验钻孔，其流量数值稳定分布在0．006～0．013m3／min区间内。由此可知，使用13mPE管封孔的钻孔，其密封性相比使用20mPE管封孔的钻孔无明显下降的情况。

4经济成本分析

根据“两堵一注法”封孔工艺要求，对比PE管（封孔管）、注浆管、排气管、速凝封孔剂等主要材料的使用量，经计算，使用13mPE管进行封孔相比20mPE管每孔可节约成本180元左右。

5结论

（1）从钻孔抽放效果、封孔材料投入量入手，通过选取钻孔抽放浓度、流量等关键数据进行综合对比分析，优化封孔技术方案，不仅能够大量节省成本，达到封孔工艺性价比的最优化，具有较好的经济效益，而且不改变原本的封孔操作方式，不会对现场工人的操作产生负面影响。

（2）通过封孔工艺优化对比试验，为以后的封孔工艺设计和优化提供了较好的参考经验，不仅能够创造可观的经济效益，而且对于提高整个矿井的瓦斯抽放基础管理工作水平具有重要意义。

作者：魏永建 史显锋 单位：河南能源化工集团