三箭“定天山” - 安全文化 - 四川省华蓥山煤业股份有限公司龙门峡南煤矿

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三箭“定天山”

作者: 萧闻苟志赟发表时间: 2018-05-24 08:54:24 浏览次数:

——龙门峡南煤矿“带压封孔成套技术及工艺研究”项目纪实

“诏副郑仁泰为铁勒道行军总管，时九姓众十余万，令骁骑数十来挑战，仁贵发三矢﹑辄杀三人，于是虏气慑，皆降……军中歌曰：‘将军三箭定天山，壮士长歌入汉关’。”——《新唐书．薛仁贵传》。

2018年5月5日，四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司在成都组织召开了由广能公司和龙门峡南煤矿共同完成的“带压封孔成套技术及工艺研究”项目科技成果鉴定会，评价咨询专家组审阅了技术资料，听取了课题组汇报，经质询与讨论，认定该项目所采取的技术方案、措施及工艺切实可行，安全可靠，为地质条件复杂的类似矿井提高瓦斯封孔技术提供了参考资料，具有显著的经济效益和社会效益，最终专家组认为该成果达到了国内领先水平。
2018年5月17日，“带压封孔成套技术及工艺研究”项目成果成功在四川省科学技术厅完成了登记。

“天山”有敌，瓦斯“袭扰”

龙门峡南煤矿属煤与瓦斯突出矿井，开采单一K1煤层，瓦斯灾害较严重，瓦斯抽采是解决煤与瓦斯突出和瓦斯灾害唯一、且最有效手段。但因矿井的地质条件复杂，煤（岩）层原生断层、裂隙十分发育，加之巷道掘进后松动圈内裂隙、裂缝众多，致使传统的封孔方法不能有效地封堵这些裂隙、裂缝，从而造成瓦斯抽采浓度偏低、钻孔抽采周期短等，它就像唐高宗年间的铁勒族袭扰天山，严重影响和制约了该矿的安全建设发展。
鉴于此，龙门峡南煤矿通过总结历年掘进巷道过断层、裂隙注浆的经验，提出了瓦斯抽采钻孔带压封孔成套技术及工艺研究。其基本原理就是将钻孔需要注浆一段封闭，使具有一定压力的水泥浆液在将钻孔注浆段充填后继续沿着孔壁的裂隙流动，并将裂隙封堵，从而提高钻孔封堵气密性，进而实现提高瓦斯抽采浓度的目的。在项目实施期间，该矿还自主研发了两种装置和一种工艺，使带压封孔技术的应用更加方便、实用，大大提高了带压封孔技术的应用效果，如薛仁贵的“白羽三箭”一样立功天山。

“第一箭”—钻孔封堵定点限位装置

该装置由φ50mmPVC瓦斯抽采管和φ8mm圆钢组成，在φ50mmPVC瓦斯抽采管上钻2个φ8～10mm的小孔，两小孔呈“十”字交叉状布置，在小孔中插入长度L=70mm的φ8mm圆钢条，圆钢条两端外露长度各10mm，通过插入的φ8mm圆钢条对钻孔封堵材料进行固定，实现预埋钻孔封堵材料的精准定位。

“第二箭”—拉出式破囊器

该装置以机械拉动为原理，由8#铁丝和φ50mmPVC瓦斯抽采管组成，以φ50mmPVC瓦斯抽采管为套筒，8#铁丝由管内穿过，铁丝一端外露，另一端弯曲并带有尖钩，通过拉动8#铁丝的外露端，使尖钩端自然收缩实现划破囊体的功能，实现瓦斯抽采钻孔精准定位封堵。

“第三箭”—多次往复加压注浆

该工艺以穿层仰孔封孔工艺为例，在瓦斯抽采钻孔埋管时，同时埋入1根长16m的φ50mmPVC瓦斯抽采管、1根长10m的φ25mmPVC返浆管和1根长4m的φ25mmPVC注浆管。对钻孔封堵后，首先通过注浆管注入水泥浆液，返浆管返浆后停止注浆，经过1—2小时，水泥浆液初凝收缩，孔内形成空洞，再带压由注浆管注入水泥浆液，直到压力升至2MPa后停止注浆，然后再等待1—2小时，又从返浆管带压注入水泥浆液，如此往复，直至钻孔内不能住人浆液时停止注浆，使具有压力的水泥浆液沿着钻孔孔壁的裂隙流动，将裂隙、裂缝充分充填，保证瓦斯抽采钻孔的气密性良好。

三箭“定天山” 安全入龙南

该矿于2014年在+310m北西翼运输大巷和3131工作面分别成功开展了穿层钻孔和顺层钻孔带压封孔试验，并于2015—2017年在全矿范围内推广使用。其结果表明:穿层钻孔在采用带压封孔技术后的单孔投抽浓度可达20%～25%，顺层钻孔在采用带压封孔技术后的单孔投抽浓度可达35%～40%，且能够保持2个月内浓度、流量均不衰减，矿井瓦斯抽采率达50%以上。2014—2017年期间，该矿瓦斯抽采量逐年递增，分别为312.17万m³、415.86万m³、791.12万m³、911.61万m³，四年间累计抽采瓦斯2430.76万m³，杜绝了矿井煤与瓦斯突出事故的发生，确保了矿井生产的持续进行，保护了矿工生命安全和国家财产与资源安全。
该项目的成功实施，为煤矿裂隙发育煤（岩）体封孔积累了保贵的经验，减少了工作人员和财物的投入，提高了经济效益，在一定程度上改善了企业经营运行状况，还为矿井采掘工作面的正常推进提供了保障，为采掘生产期间杜绝瓦斯事故的发生和矿井的安全生产奠定了坚实的基础，保证了矿工的生命安全和身体健康，为矿区和谐、稳定地发展奠定了基础。同时，瓦斯的有效利用还为保护环境创造了有利条件，符合社会主义新时代绿色发展的要求。

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