第一篇：封孔技術(shù)[推薦]

聚氨酯封孔、人工送水泥封孔和壓氣送水泥封孔的封孔深度一般都小于5m，適用于短時(shí)間瓦斯抽放鉆孔封孔和巷道煤壁破碎帶短的瓦斯抽放鉆孔封孔；注漿封孔泵封孔的封孔深度能達(dá)到20m以上，封孔用的水泥漿水灰質(zhì)量比達(dá)到0.4:1（水:水泥），這種高稠度水泥漿在鉆孔內(nèi)基本不收縮，適用于各類瓦斯抽放鉆孔的封孔，是目前普遍采用的瓦斯抽放鉆孔封孔方法。

因此，本次主要針對(duì)BFZ-10/1.2（2.4）型礦用注漿封孔泵及其封孔工藝進(jìn)行介紹。2 注漿封孔泵及其封孔的特點(diǎn)

2.1 具有同時(shí)攪拌和輸送高稠度水泥漿的特點(diǎn)，水灰質(zhì)量比達(dá)到：0.4：1（水：水泥）。

2.2 無須對(duì)封孔段進(jìn)行擴(kuò)孔和把注漿管送到待封鉆孔的底部，而只需把注漿管在待封鉆孔的孔口處作適當(dāng)?shù)墓潭ê头舛录纯伞?.3 由于具有上述1、2的特點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了封孔工藝、降低了封孔作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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2.4 高稠度水泥漿由于具有基本不收縮性，從而保證了對(duì)任何鉆孔都能確保封孔的嚴(yán)密性，提高了對(duì)鉆孔的封孔質(zhì)量。

常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔封孔技術(shù)包括采用有機(jī)材料或無機(jī)材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、機(jī)械注水泥砂漿封孔、發(fā)泡聚合材料封孔?，F(xiàn)在研究的很多種封孔放法結(jié)合了各種封孔技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，采用兩種或多種技術(shù)組合使用，使封孔效果得到改善。同時(shí)從一次封孔研究到二次封孔技術(shù)，使封孔技術(shù)更加豐富，提高了抽采效率。

1、粘土人工封孔

常用粘土為黃泥或水泥團(tuán)，粘土封孔法對(duì)封孔的材料要求不高,而且所花費(fèi)的成本也很低,但是對(duì)封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都可以導(dǎo)致其鉆孔封閉不實(shí)。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實(shí)性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團(tuán)人工封孔，鉆孔密封質(zhì)量差、作業(yè)時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場(chǎng)已很少采用。

2、機(jī)械注水泥砂漿封孔

水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后,將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。其封孔材料在注入時(shí)為液態(tài),等其凝固后為固態(tài),能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙和解決粘土法封孔難以解決的一些難題,從而能較好的封實(shí)鉆孔。用一根回漿管即可檢驗(yàn)其封孔長度,操作比較簡(jiǎn)單省時(shí)。

機(jī)械注漿雖可大大縮短封孔時(shí)間，但是目前的機(jī)械注漿設(shè)備笨重，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和搬運(yùn)時(shí)間。對(duì)于傾斜鉆孔可以保證封孔質(zhì)量，但是對(duì)于近水平或緩傾斜煤層不適用。水泥短時(shí)間內(nèi)不能硬化固結(jié)，并且凝固后易收縮導(dǎo)致漏氣，從而使封孔后瓦斯?jié)舛人p比較快。

3、發(fā)泡聚合材料封孔

采用發(fā)泡聚合材料聚氨酯(馬麗散)封孔，由于聚合材料發(fā)泡倍數(shù)高、質(zhì)量輕，具有工藝簡(jiǎn)單、密封可靠、封孔迅速等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。然而目前化學(xué)聚氨酯封孔技術(shù)主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5 m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動(dòng)裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，鉆孔抽采壽命不長，甚至對(duì)操作不熟練的封孔工人，由于聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)快，一般在2～4min完成，抽采鉆孔往往很難成功封孔而造成廢孔。發(fā)泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。

4、封孔器封孔

封孔器封孔法一般用于巖層致密和服務(wù)時(shí)間不長的巖孔, 主要包括摩擦式封孔器和水

力膨脹式封孔器兩大類。封孔時(shí)先將封孔器放入鉆孔封孔位置, 再通過留在鉆孔外的專門機(jī)械機(jī)構(gòu)使內(nèi)、外管相對(duì)運(yùn)動(dòng), 擠壓封孔器前端的膠皮脹圈, 使之在徑向膨脹進(jìn)而將鉆孔封堵嚴(yán)密。封孔器膨脹系數(shù)大, 封孔質(zhì)量可靠, 還可以重復(fù)利用, 是一種理想的封孔裝置。但是由于其昂貴的成本和價(jià)格, 目前并沒有得到普及應(yīng)用。

5、聚氨酯封孔器封孔

該方法使用三種化學(xué)藥液,按一定比例進(jìn)行配比,將配好的藥液均勻涂抹在麻袋上,涂抹的同時(shí)迅速把麻袋纏繞在封孔器上,再把封孔器送入抽放鉆孔孔口內(nèi),此時(shí)依靠聚胺脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹,從而達(dá)到鉆孔封孔的目的。缺點(diǎn)： 藥液配比必須適中,一旦配比不適中,將不能實(shí)現(xiàn)封孔目的,導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。2 藥液發(fā)生膨脹需要一定時(shí)間,一般在60 min以上,8 h 班最多可完成6個(gè)鉆孔,不能實(shí)現(xiàn)快速封孔,且孔口有殘留膨脹物。封孔后受到頂板的擠壓易出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致鉆孔漏氣,降低抽放效果。4 鉆孔封孔長度有限,一般封孔器的長度僅為3 m ,封孔段僅為800 mm～1 000 mm。實(shí)踐證明,封孔段距離應(yīng)不小于5 m。由于不能實(shí)現(xiàn)長距離封孔,導(dǎo)致鉆孔抽放負(fù)壓較低,最大只能達(dá)到9.3kPa～10.9kPa。鉆孔封孔段易出現(xiàn)導(dǎo)通通道,尤其是全錨支護(hù)的巷道。

6、囊袋式注漿封孔

囊袋式注漿封孔法是考慮到國內(nèi)現(xiàn)行封孔技術(shù)的缺陷,結(jié)合國外封孔技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)情況提出的一種成本適中、能顯著改善抽采效果的封孔方法。它改變了過去人們普遍認(rèn)為的瓦斯抽采鉆孔難以實(shí)現(xiàn)注漿封孔的常規(guī)看法。同時(shí),這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂隙得到充填,消除開孔時(shí)形成的漏氣通道(裂隙);另一方面能使鉆孔得到可靠的支護(hù),保證鉆孔的穩(wěn)定性,使鉆孔周圍不再產(chǎn)生新的漏氣通道(裂隙)。

囊袋式注漿封孔法的關(guān)鍵技術(shù)是孔內(nèi)一次性囊袋注漿裝置。該裝置通過2個(gè)囊袋封堵1 段鉆孔,2個(gè)囊袋之間有1段塑料管,塑料管上開設(shè)有鉆孔注漿口,先向囊袋注漿,通過囊袋膨漲后封堵封孔段鉆孔,然后囊袋內(nèi)的漿液通過鉆孔注漿口向2個(gè)囊袋之間的鉆孔注漿,并形成注漿壓力使?jié){液向鉆孔壁滲透。

囊袋式注漿封孔法的裝置結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙,能夠順利的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工,封孔效果較聚氨酯封孔法有顯著的提高,是提高煤層瓦斯抽采濃度的有效方法。

7、帶壓注漿封孔技術(shù) 由于煤層內(nèi)存在大量的構(gòu)造裂隙,尤其是在受采動(dòng)影響較大的煤體內(nèi),裂隙發(fā)育程度更高。同時(shí)在鉆機(jī)打鉆的過程中,加劇了煤體的破壞程度,使裂隙貫穿煤幫和鉆孔,如果封孔不嚴(yán)實(shí),在負(fù)壓狀態(tài)下,空氣由煤幫和鉆孔周邊進(jìn)入孔內(nèi),會(huì)導(dǎo)致抽采濃度短期內(nèi)下降到10%以下。帶壓注漿封孔技術(shù)把鉆孔兩端堵住,中間一段注入封孔劑,封孔深度可達(dá)8m,超過巷道的裂隙帶。封孔劑在密閉的空間膨脹時(shí),產(chǎn)生一定的壓力,可進(jìn)入鉆孔壁周圍的裂隙中,加強(qiáng)了與孔壁的粘合度。為了有效改善封孔質(zhì)量,提高抽采濃度，中國礦業(yè)大學(xué)研發(fā)了賽瑞封孔劑及配套封孔設(shè)備KSZB160-2礦用手動(dòng)注漿泵。

優(yōu)點(diǎn)： 在現(xiàn)場(chǎng)使用帶壓注漿封孔技術(shù)比原封孔技術(shù)瓦斯抽采濃度平均提高了40%左右，高濃度維持周期長，一次封孔后一般可達(dá)2個(gè)月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036．8m3(按抽2個(gè)月算)。帶壓注漿封孔技術(shù)，增加了封孔深度，實(shí)現(xiàn)了封孔技術(shù)由手工向機(jī)械的轉(zhuǎn)換，提高了抽采鉆孔的封孔質(zhì)量，保證了瓦斯抽采效果，延長了鉆孔瓦斯抽采期，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。賽瑞封孔劑的發(fā)泡倍數(shù)為4～5倍，發(fā)泡倍數(shù)適中，材料的密實(shí)度滿足封孔的要求，在不會(huì)漏氣的情況下又節(jié)省材料。賽瑞封孔材料在發(fā)泡的過程中可以滲入孔壁的裂隙中，增加封孔的密實(shí)性，且賽瑞材料具有良好的柔韌性和抗壓能力，可以避免抽采負(fù)壓作用下封孔管的微量變形造成的影響。增加了封孔深度和長度，有效避開巷道松動(dòng)圈。6 封孔過程操作簡(jiǎn)單，工人可以熟練掌握。封孔工藝配套使用的KSZB160-2 礦用手動(dòng)注漿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量?jī)H為20 kg，便于移動(dòng)，使用維護(hù)方便。

8、二次封孔

現(xiàn)有的瓦斯抽放鉆孔的封孔方法都還局限于一次封孔階段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放濃度。對(duì)于順層鉆孔,即使初期瓦斯抽放濃度較高,但隨著大量瓦斯被抽出,煤體的彈性潛能得以釋放,將使煤層發(fā)生變形、位移和卸壓,鉆孔周邊的孔(裂)隙發(fā)育、擴(kuò)張,在抽放負(fù)壓的作用下外界空氣易從這些孔(裂)隙通道進(jìn)入孔內(nèi),從而導(dǎo)致瓦斯抽放濃度下降,縮短了鉆孔的有效抽放壽命。針對(duì)該技術(shù)難題,借鑒火區(qū)封閉堵漏的原理,2007 年中國礦業(yè)大學(xué)課題組首次提出了二次封孔方法及配套裝置,并在山西晉城寺河礦進(jìn)行了成功應(yīng)用。

二次封孔方法的應(yīng)用可劃分為2個(gè)階段:第1次封孔階段和第2次封孔階段。一次封孔利用馬麗散、賽瑞等高分子聚合發(fā)泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放濃度下降到30%時(shí)，利用壓縮氣源將微細(xì)膨脹粉料噴入煤層鉆孔內(nèi)，滲入煤層裂隙區(qū)域，堵塞裂隙，濃度上升。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用二次封孔方法瓦斯抽放后期的濃度可提高25%～50% ,平均延長瓦斯抽放期約3個(gè)月,提高了鉆孔的利用率,顯著改善瓦斯抽放效果。二次封孔方法在我國的煤層鉆孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推廣應(yīng)用前景。

第二篇：優(yōu)化鉆孔封孔工藝 改進(jìn)鉆孔封孔技術(shù)

優(yōu)化鉆孔封孔工藝 改進(jìn)鉆孔封孔技術(shù)

――――通風(fēng)區(qū)增收節(jié)支趟出了一條新路子

李懷忠

段王煤業(yè)集團(tuán)段王通風(fēng)區(qū)積極推進(jìn)增收節(jié)支措施，努力節(jié)本增效，五月份，該區(qū)從優(yōu)化鉆孔封孔工藝，改進(jìn)鉆孔封孔技術(shù)，采用新材料入手，每個(gè)抽放鉆孔封孔成本降低約90元，千米回采工作面可節(jié)約成本11.88萬元，增收節(jié)支工作又趟出了一條新路子。

鉆孔封孔技術(shù)是礦井瓦斯抽放工作的重要環(huán)節(jié)，是抽采瓦斯工程的終端工藝，封孔質(zhì)量的好壞是決定抽放效果的關(guān)鍵。段王屬高瓦斯礦井，抽放效果不好，會(huì)引發(fā)瓦斯積聚與超限現(xiàn)象，造成安全生產(chǎn)事故。封孔技術(shù)的改進(jìn)，有利于減少負(fù)壓消耗，減輕抽放管路的負(fù)荷，提高抽放效率，提升抽采水平，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)成效。

通風(fēng)區(qū)曾用過黃泥、水泥封孔技術(shù)，該封孔法雖封孔工藝簡(jiǎn)單，材料來源廣泛，但勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且黃泥干燥后會(huì)出現(xiàn)裂隙，且上部不易充實(shí)，封孔質(zhì)量較差，后來采用新型材料聚胺脂膨化材料8米全程封孔，該方法是化學(xué)封孔法，具有封孔質(zhì)量好，封孔速度快，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，但封孔材料成本高，且需從外地購進(jìn)。又屬危險(xiǎn)品范疇，不便于運(yùn)輸與積存。為此，通風(fēng)區(qū)創(chuàng)新方法，改用了成本比較低，安全性能高的化學(xué)密閉波雷因進(jìn)行封孔，經(jīng)測(cè)試，抽放負(fù)壓沒有變化，抽放濃度提高了，說明封孔是嚴(yán)密的，沒有漏氣現(xiàn)象，抽放效果得到了檢驗(yàn)。這樣不但提高封孔質(zhì)量，還節(jié)約了封孔成本。

采用原來的封孔法，每噸胺脂封孔材料72000元，每50kg可封孔20個(gè)，每個(gè)鉆孔封孔材料成本180元；如采用現(xiàn)在的新材料進(jìn)行封孔，按每13個(gè)鉆孔用50kg波雷因計(jì)算，１噸波雷因可封孔260個(gè)，每噸25360元，每個(gè)孔的材料成本在98元。同時(shí)，抽放隊(duì)還用ＰＥ管代替鐵管做封孔管，每孔可省材料費(fèi)8－9元，兩項(xiàng)創(chuàng)新可為公司節(jié)約至少每孔90元。巷道長度1000米的回采工作面，每3米一個(gè)本煤層鉆孔，進(jìn)風(fēng)巷回風(fēng)巷共600個(gè)本煤層鉆孔；每70米一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)30個(gè)高位孔，是420個(gè)高位鉆孔；再加上回風(fēng)巷每3米一個(gè)穿層鉆孔，共計(jì)1320個(gè)鉆孔。那么節(jié)約成本在118800元。

利用波雷因封孔，一方面，節(jié)約了材料，降低了成本。另一方面，封孔后的鉆孔沿程封堵密實(shí)，沒中空的現(xiàn)象，封泥密度，強(qiáng)度變大。由于鉆孔施工完畢后及時(shí)對(duì)鉆孔下封孔管，化學(xué)封孔劑通過反應(yīng)發(fā)泡和固化的過程，形成的固體物非常堅(jiān)硬，抗壓力能達(dá)到25-38MPa.。在封孔器壓力推注下封孔材料還能迅速滲入在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的煤壁裂隙。漏氣率也降低了，極大的提高了抽放效率。

第三篇：煤礦封孔技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)查

非帶壓封孔技術(shù)

1.1 水泥砂漿封孔

適用性：水泥漿封孔一般用于鉆孔長度較長、傾角較大的情況；對(duì)近水平、緩傾斜煤層鉆孔密封，水泥漿靠自然下沉凝固，容易形成月牙形的孔隙，效果不佳。

作用原理：為避免水泥漿凝固后收縮，常在水泥中添加膨脹劑制成膨脹不收縮水泥封孔材料，孔周圍的裂隙得到充填，封堵開孔時(shí)形成的孔裂隙漏氣通道；另一方面能夠?qū)︺@孔封孔段形成支撐作用，保證鉆孔穩(wěn)定，鉆孔周圍不會(huì)在后期產(chǎn)生新的漏氣通道，避免后期鉆孔漏氣。

應(yīng)用情況：膨脹不收縮水泥強(qiáng)度、氣密性明顯優(yōu)于化學(xué)材料，比化學(xué)材料具有更好的封孔效果，但是由于其封孔質(zhì)量總體較差，目前已被逐步淘汰。

1.2 高分子發(fā)泡材料封孔

適用性：高分子發(fā)泡材料固化后具有可塑性，微小壓力下不易變形，與煤巖體牢固粘結(jié)，操作簡(jiǎn)單，封孔快，早強(qiáng)性好；但這種材料難以抵抗煤層在地應(yīng)力采掘活動(dòng)干擾下產(chǎn)生的蠕變，抗壓能力有限，不能對(duì)鉆孔周圍形成有效的支護(hù)作用。

作用原理：高分子發(fā)泡材料封孔使用A，B雙組份高分子有機(jī)材料，在封孔時(shí)通過A，B兩種組分材料混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)膨脹而填充抽采鉆孔裂隙。

應(yīng)用情況：高分子發(fā)泡材料在前幾年較廣泛使用，由于近年來對(duì)封孔質(zhì)量要求更高，高分子發(fā)泡材料封孔技術(shù)已逐步被“兩堵一注”封孔技術(shù)、二次封孔技術(shù)取代。

1.3 機(jī)械式封孔

機(jī)械式封孔一般使用可以重復(fù)利用的封孔器密封煤層瓦斯抽采鉆孔，主要有機(jī)械彈性膨脹體封孔器、水力膨脹式封孔器、充氣式封孔器。

實(shí)用性：

水力膨脹式封孔器和充氣式封孔器在使用過程中需要另外專門敷設(shè)一條水管或氣管，使得工作量加大，并且會(huì)使裝置重量增大，操作不便。

機(jī)械彈性膨脹體封孔器，利用留在鉆孔外面的機(jī)械機(jī)構(gòu)使得內(nèi)外管相對(duì)運(yùn)

動(dòng)，擠壓封孔器前端的橡膠可膨脹圈，使之在徑向方向膨脹進(jìn)而將鉆孔嚴(yán)密封堵。該裝置適用于巖柱比較完整致密的地質(zhì)條件，優(yōu)點(diǎn)是封孔工藝操作過程簡(jiǎn)單，封孔器可以重復(fù)多次使用，能夠應(yīng)用在短時(shí)間內(nèi)的快速封孔。不適用于松軟破碎煤巖鉆孔和深度較大鉆孔，封孔距離短，封孔質(zhì)量差，瓦斯抽采效率低下，不能保證長效的封孔效果?！皟啥乱蛔ⅰ睅悍饪准夹g(shù)

2.1 有機(jī)—無機(jī)材料組合封孔

圖 2-1 有機(jī)—無機(jī)材料組合封孔工藝

使用有機(jī)材料固化速度快且封孔工藝簡(jiǎn)單，但有機(jī)材料發(fā)泡后內(nèi)部產(chǎn)生孔隙較大的蜂窩多孔狀結(jié)構(gòu)，形成相互導(dǎo)通的腔體陣列，有機(jī)材料與鉆孔壁的結(jié)合面不穩(wěn)定，會(huì)在材料與孔壁之間形成漏氣通道。

使用無機(jī)材料比如水泥漿封孔時(shí)，由于材料分子較小，與煤層有很好的親和力，比較容易進(jìn)入并充填孔壁裂隙且改變煤層結(jié)構(gòu)，能夠提高煤體的抗壓強(qiáng)度，對(duì)煤體產(chǎn)生加固作用，但水泥漿凝固后會(huì)與煤壁之間形成一層黏結(jié)層，且黏結(jié)層與鉆孔壁會(huì)產(chǎn)生裂隙，使得結(jié)合面滲透性變差。

通過有機(jī)材料與無機(jī)材料組合，能夠克服各自單獨(dú)使用時(shí)的缺點(diǎn)，既能充填原有裂隙又能防止產(chǎn)生新的漏氣通道，從而有效提高瓦斯抽采濃度與效率。

2.1.1 徑向膨脹滲透封孔技術(shù)(2013)封孔材料

采用膨脹封孔劑為封孔材料，該材料具有初凝時(shí)間和強(qiáng)度可調(diào)、凝固后不析水、膨脹系數(shù)高和膨脹后致密性強(qiáng)、成本較低等特點(diǎn)。

封孔深度

合理封孔深度的設(shè)定原則就是最大限度地抽采煤體瓦斯和使煤體卸壓，范圍為超過巷道松動(dòng)圈且小于應(yīng)力集中峰值點(diǎn)。該技術(shù)主要通過鉆屑量變化來作為確定范圍的依據(jù)。

封孔工藝

鉆孔施工完成后先注入聚氨酯使其在鉆孔中形成封孔空腔;將膨脹封孔劑和水按 1∶1 混合倒入注漿泵中，攪拌均勻使之無沉淀;連接注料管，以 2～3 MPa 的壓力將漿液注入封孔空腔，注滿后維持注料壓力 10～15 min。

圖 2-2 徑向膨脹滲透封孔技術(shù)原理示意

效果

采用徑向膨脹滲透封孔技術(shù)的鉆孔瓦斯抽采體積分?jǐn)?shù)提高 21% ～ 32%，平均瓦斯抽采流量提高0.016 m 3 /min。

2.2 賽瑞封孔劑帶壓封孔

材料及其特性：賽瑞封孔劑屬于聚氨酯類高分子聚合材料，是在聚氨酯材料中加入微膨脹顆粒，從而增加其膨脹性與滲透性，比聚氨酯材料具有更強(qiáng)的可塑性與抗壓強(qiáng)度，能夠與鉆孔壁緊密粘結(jié)。

工藝：將賽瑞封孔劑涂抹在棉紗上使其在鉆孔兩端形成封堵段，然后利用用手動(dòng)注漿泵將賽瑞封孔劑壓入密閉空間。

適用性：通過帶壓注漿使?jié){液更好的滲入鉆孔周圍裂隙。賽瑞封孔劑固化后不能保持柔性狀態(tài)，難以抵抗采動(dòng)影響產(chǎn)生的鉆孔變形，后期容易產(chǎn)生漏氣通道。操作過程復(fù)雜，工作量大，可能對(duì)員工身體有害。

2.3 囊袋式封孔技術(shù)

圖 2-3 囊袋式注漿封孔工藝示意圖

工藝：封孔時(shí)使用一個(gè)預(yù)先制好的成品囊袋，囊袋中有注漿閥，中間有爆破閥，利用高壓泵向囊袋注入水泥漿封堵圍巖漏氣通道并且能減緩鉆孔變形速度，減小封孔段巖體的透氣性。

實(shí)用性：囊袋式封孔比聚氨酯具有更強(qiáng)的支護(hù)作用，能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度的注漿且封堵效果良好，現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單封孔方便。但使用囊袋封孔時(shí)操作可靠性較差，囊袋材料難以回收，且不適用于具有較豐富的裂隙和縫隙的煤層卸壓帶。2.3.1 氣囊延時(shí)膨脹帶壓注漿封孔技術(shù)

工藝：氣囊延時(shí)膨脹帶壓注漿封孔時(shí)利用兩端氣密性良好的氣囊封堵鉆孔兩端形成密閉空間，氣囊中提前加入藥劑送入鉆孔后藥劑與水反應(yīng)膨脹封堵鉆孔周圍裂隙，反應(yīng)時(shí)間可通過藥劑量控制，藥劑成本低且無毒。向密閉空間注入SNZQ－P型無機(jī)封孔材料，該材料能夠高水灰比的情況下快速凝固，且固化后致密性良好，形成高強(qiáng)度致密體。良好的流動(dòng)性和滲透性使材料能快速填充裂隙，充分覆蓋鉆孔周圍的松動(dòng)圈。

實(shí)用性：氣囊延時(shí)膨脹帶壓封孔技術(shù)在神華寧煤集團(tuán)汝箕溝煤礦、國投河南新能開發(fā)有限公司王行莊煤礦等推廣使用，瓦斯抽采濃度比原有工藝提高近50～60%，且瓦斯抽采濃度衰減速度明顯降低，瓦斯抽采周期明顯延長。氣囊延時(shí)對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性差，操作過程瓦斯抽采鉆孔需要提前準(zhǔn)確計(jì)算合適的封孔深度、封孔長度、封孔半徑和注漿壓力等相關(guān)參數(shù)，否則就會(huì)影響瓦斯抽采濃度。2.3.2 鉆屑回填封孔技術(shù)

圖 2-4 兩堵一注封孔裝置示意圖

原理：該裝置的原理是在離孔口位置1m 內(nèi)有1個(gè)1m長的囊袋，在離花管位置1 m 處有1個(gè)1m 長的囊袋，2個(gè)囊袋所包裹的注漿管段均有1個(gè)出漿口。在注漿管中部有1個(gè)爆破閥，其作用是在2個(gè)囊袋充滿漿液固料后，隨著注漿管內(nèi)漿液壓力增大而爆破，進(jìn)而使?jié){液充滿整個(gè)抽放鉆孔。2.3.3 新型囊袋式封孔裝置

圖 2-5 囊袋式注漿封孔器示意圖

組成：囊袋式注槳封孔裝置組件有囊袋、后堵頭、前堵頭、中部支撐件、出漿控制閥、逆止閥等。

工藝：在前堵頭上開管孔，管孔用來穿套瓦斯抽采管，管孔內(nèi)安裝有密封裝置，并通過銷釘使囊袋式封孔裝置與瓦斯抽采管連作一體；出漿控制閥安裝在中部支撐件上，出漿控制閥的作用是控制囊袋內(nèi)漿液向囊袋外出漿的最小出漿壓力，保證出漿控制閥出漿之前，囊袋能夠充分膨脹并接觸鉆孔壁；前堵頭設(shè)有管孔和注漿孔，管孔用來穿套抽采管，注漿孔用來插接注漿管，并在注漿孔內(nèi)安裝逆止閥，注漿管與注漿孔之間采用易剪斷注漿壓力控制銷聯(lián)結(jié)，當(dāng)注漿壓力達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，注漿壓力控制銷自動(dòng)剪斷，注漿管自動(dòng)與注漿孔脫離。

實(shí)用性：囊袋式注漿封孔經(jīng)過長期抽采還可以保持較高的瓦斯?jié)舛?，比聚氨酯有持久高效抽采效果，證明囊袋式注漿封孔技術(shù)適合長時(shí)間的瓦斯抽采，減少瓦斯抽采周期，加快工作面回采，并對(duì)工作面安全高效生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。

2.3.4 基于PD密封材料的鉆孔封孔技術(shù)

材料：PD密封材料以微膠囊化技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ)，膠囊平均粒徑為 1～5 000 μm，為平滑的球狀，體積膨脹倍數(shù)為1.29。PD材料是將膨脹水泥與高水材料配方有機(jī)結(jié)合并加入若干種增稠、保水材料而形成的新型無機(jī)膨脹材料，其具有水泥砂漿的強(qiáng)度，同時(shí)又具有聚氨酯的膨脹性能。

PD 在初成時(shí)溶液稀釋，容易注漿。漿液注入鉆孔后向鉆孔周邊裂隙高強(qiáng)度地滲透，使得材料與煤體或巖體緊密粘合在一起，1～2 h 后逐漸變稠，體積不斷膨脹，強(qiáng)度逐漸增加，4～8 h 后漿液凝固為具有一定韌性的柔軟固體，因而能夠避免鉆孔密封后密封材料因自身原因或者在地壓作用下產(chǎn)生新的裂隙，并在此狀態(tài)上能夠保持較長時(shí)間

工藝：封孔時(shí)，先將封孔器兩端的囊袋充滿聚氨酯或者其他漿液，利用其膨脹固化效應(yīng)，在鉆孔兩端起到暫時(shí)封堵作用，然后對(duì)中間段實(shí)施 2 次帶壓注水泥砂漿充填封堵。

使用專用封孔囊袋將封孔管前后端套住并各自密閉綁扎，使用自制的壓風(fēng)充填容器將混合后的聚氨酯液先充填至封孔段的兩端，使其在密閉的封孔囊袋內(nèi)發(fā)泡膨脹，將兩端充填并固定。接著使用注漿泵將混合好的水泥砂漿向封孔段中間部位進(jìn)行充填。返漿后，停止注漿，間隔約2h，待水泥漿沉淀收縮，再加注第2次，保持注漿壓力在4～6MPa，此時(shí)暫時(shí)密閉返漿管口，在泵壓作用下漿液不斷地滲透到鉆孔周圍煤、巖層的各個(gè)裂隙里面，同時(shí)含PD材料的漿體強(qiáng)度不斷增加至柔軟的固體程度，并與煤、巖緊密結(jié)合，形成一體，泵壓穩(wěn)定在6MPa直至注漿結(jié)束。

實(shí)用性：基于 PD 密封材料的“兩堵一注”二次帶壓加注水泥砂漿封孔技術(shù)的實(shí)質(zhì)是在傳統(tǒng)“兩堵一注”水泥砂漿封孔工藝中增加了 PD 密封材料，帶壓注漿，同時(shí)增加了一次帶壓注漿過程，強(qiáng)化了裂隙封堵效果。2.3.5 預(yù)制粉料充填封孔技術(shù)

圖 2-6 封孔系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

原理：預(yù)制充填具有“封 － 固”二重功效顆粒。預(yù)制充填封孔技術(shù)主要基于裂隙分級(jí)條件對(duì)應(yīng)的粉料貝雷法級(jí)配。根據(jù)煤巖結(jié)構(gòu)中的孔隙－裂隙分布，選取材料級(jí)配設(shè)計(jì)方案，完成孔隙－裂隙的有效填充;為保證充填封閉完整性，采用膨脹材料完成裂隙內(nèi)顆粒的混合固結(jié)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)重構(gòu)，將材料顆粒與煤巖融為一體，實(shí)現(xiàn)高效密封，并有效加固鉆孔結(jié)構(gòu)。

工藝：填充材料粒度級(jí)配選取是根據(jù)具體的煤巖特性和鉆孔施工條件配制，填充材料為混合物，主要包含具備膨脹、黏結(jié)特性的無機(jī)材料和支撐劑。在施工鉆孔后，完成封孔系統(tǒng)安裝，采用聚氨酯完成固定封閉后，開啟高壓風(fēng)管和抽放泵的“高壓吹送 － 負(fù)壓抽采”聯(lián)合模式，將預(yù)制粉料輸入目標(biāo)孔段;繼而將濃度適當(dāng)?shù)哪酀{泵泵入，當(dāng)抽采孔反水，或抽采負(fù)壓顯著提高后，封孔技術(shù)達(dá)標(biāo)。

圖 2-7 封孔效果示意圖

圖 2-8 封孔流程示意圖

實(shí)用性：可以進(jìn)一步提高封孔效果，尤其對(duì)于孔外漏氣難題具有較好的適用性。預(yù)制充填式封孔較傳統(tǒng)水泥砂漿封孔效果明顯提高，可有效提高瓦斯抽采濃度，降低煤層損害。

2.3.6 鉆孔自適應(yīng)動(dòng)態(tài)密封技術(shù)

圖 2-9 封孔器設(shè)計(jì)原理示意圖

原理：該技術(shù)以“固封液”和“液封氣”系統(tǒng)為基礎(chǔ)，充分利用封孔器固體封孔段壁面良好的柔軟性、彈性和充脹后的承壓性，使封孔器不但能適應(yīng)鉆孔表面各凹凸不平的形狀，而且對(duì)鉆孔后續(xù)發(fā)生形變、縮徑與塌孔都具有很好的自適應(yīng)帶壓密封效果，保證空腔內(nèi)注入的高壓密封液向周圍煤體內(nèi)滲入，從而在鉆孔徑向方向形成滲流圈，充填各應(yīng)力作用形成的漏風(fēng)圈裂隙，達(dá)到單個(gè)鉆孔的最佳密封效果。

圖 2-10 抽采鉆孔粘液擴(kuò)散示意圖

實(shí)用性：根據(jù)煤層條件、鉆孔有效抽采半徑等參數(shù)合理布置鉆孔結(jié)構(gòu)，使每個(gè)鉆孔滲流密封圈相交并持續(xù)擴(kuò)散，最終在鉆孔周圍煤體內(nèi)形成一堵固液耦合的立體壁式封面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道與鉆孔采動(dòng)松動(dòng)圈裂隙的密封有效阻止了高負(fù)壓下巷道空氣的漏入和煤層中瓦斯向巷道空間的涌出，保證抽采瓦斯的濃度及良好的工作環(huán)境，防止鉆孔失效等因素帶來的瓦斯抽采遺留帶，增加煤層回采的安全保障，為實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯高效抽采及利用提供了有力途徑。

圖 2-11 單一封孔效果圖

2.4 “強(qiáng)弱強(qiáng)”封孔技術(shù)

圖 2-12 “強(qiáng)弱強(qiáng)”封孔示意圖

工藝：該工藝選用高強(qiáng)度的 PD 漿液、弱強(qiáng)度的果凍狀膠體，以及高強(qiáng)度的吸水高分子材料對(duì)鉆孔進(jìn)行三層封堵，漿液在煤體孔隙裂隙中形成的致密固化體能增加煤體強(qiáng)度從而減小煤體滲透性。

實(shí)用性：能夠適用于各種地質(zhì)條件的煤層瓦斯抽采鉆孔封孔，能有效的提高瓦斯抽采濃度，提升礦井瓦斯抽采率。但封孔過程繁瑣，裝置連接復(fù)雜，封孔效率低，注漿材料成本較高，制備繁瑣，市場(chǎng)購買不方便。

2.5 注氣式主動(dòng)封孔技術(shù)(2017)材料：柔性膏體

1．鉆孔2.彈性氣囊3.外堵頭4.注漿管5.壓力表6.注氣泵 7.注氣管8.氣閥9.瓦斯抽采管10.注漿管11.漿液12.內(nèi)堵頭

圖 2-13 注氣式主動(dòng)封孔技術(shù)示意圖

工藝：通過注漿管向內(nèi)堵頭和外堵頭之間的鉆孔空間內(nèi)注入無機(jī)封孔材料與水混合反應(yīng)而成的漿液，待回漿管出現(xiàn)回漿時(shí)，停止注漿并關(guān)閉注漿管和回漿管的閥門；使用手動(dòng)注氣泵通過注氣管向彈性氣囊內(nèi)充氣，待壓力表示數(shù)為 0.5 MPa時(shí)，停止充氣，關(guān)閉氣閥，氣體通過擠壓彈性氣囊外壁將漿液擠壓進(jìn)鉆孔深部裂隙中，提高封堵效果；5 min后，打開氣閥放出彈性氣囊內(nèi)的空氣，關(guān)閉氣閥，繼續(xù)通過注漿管向內(nèi)堵頭和外堵頭之間的鉆孔空間內(nèi)注入漿液，待回漿管出現(xiàn)回漿時(shí)，停止注漿并關(guān)閉注漿管和回漿管的閥門；重復(fù)注氣注漿多次，每重復(fù)一次提高充氣氣壓 0.1 MPa，當(dāng)注漿管不能順利向內(nèi)堵頭和外堵頭之間的鉆孔空間內(nèi)注入漿液時(shí)，停止注漿并關(guān)閉注漿管和回漿管的閥門；使用手動(dòng)注氣泵通過注氣管向彈性氣囊內(nèi)充氣，待壓力表示數(shù)為1MPa時(shí)，停止充氣，關(guān)閉氣閥，完成封孔工作。

原理：多次氣體擠壓氣囊壁、氣囊壁擠壓漿液的方式，將漿液擠壓至鉆孔周圍深部裂隙中，有效封堵深部裂隙，并使?jié){液長期保持帶壓狀態(tài)，能夠封堵因鉆孔動(dòng)態(tài)變形和漿液失水產(chǎn)生的新生裂隙。

實(shí)用性：采用注氣式主動(dòng)封孔技術(shù)與柔性膏體封孔材料聯(lián)合封孔的鉆孔，瓦斯抽采濃度和持久性均高于只采用柔性膏體無機(jī)封孔材料封孔的鉆孔，表明注氣式主動(dòng)封孔技術(shù)在節(jié)省了封孔材料的同時(shí)，由于其獨(dú)特的膨脹主動(dòng)封孔特性，導(dǎo)致瓦斯抽采濃度衰減速率也小于只采用柔性膏體無機(jī)封孔材料封孔的鉆孔，經(jīng)濟(jì)和效率均大幅增加。二次封孔技術(shù)

3.1 聚氨酯—粉料二次封孔技術(shù)

圖 3-1 聚氨酯—粉料二次封孔示意圖

工藝：第一階段利用聚氨酯封堵鉆孔中部，鉆孔口利用速凝水泥封堵；第二階段是在抽采一段時(shí)間后瓦斯抽采濃度下降利用風(fēng)壓將微細(xì)粉料吹入鉆孔。

原理：第一階段使用的速凝水泥能迅速封堵孔口并且對(duì)鉆孔孔口形成一定力的支撐，防止塌孔現(xiàn)象發(fā)生。第二階段使用的微細(xì)粉料能夠在抽采負(fù)壓作用下高效的滲入鉆孔裂隙中，增加裂隙內(nèi)氣體的流動(dòng)阻力，封堵外部空氣進(jìn)入鉆孔的通道。

實(shí)用性：具有良好的封孔效果，能夠有效減小后期瓦斯?jié)舛人p速度，有效延長瓦斯抽采時(shí)間，適用于各類變質(zhì)程度的煤層鉆孔，有較強(qiáng)的實(shí)用性與適應(yīng)性。但封孔過程繁瑣復(fù)雜，人工影響因素多，操作時(shí)間較長且封孔成本高。

3.2 囊袋二次封孔技術(shù)

圖 3-2 囊袋式二次封孔示意圖

工藝：囊袋式二次封孔使用三個(gè)囊袋進(jìn)行鉆孔封堵，囊袋內(nèi)部設(shè)置有單向逆止閥，第二三囊袋之間設(shè)置有爆破閥，第一二囊袋之間設(shè)置有二次注漿管。初次封孔和二次封孔，均可以利用注漿泵來實(shí)現(xiàn)，初次封孔使用膨脹水泥來使囊袋膨脹。

實(shí)用性：適應(yīng)性較強(qiáng)，能適應(yīng)松軟煤層中的順層鉆孔、穿層鉆孔等各種瓦斯抽采鉆孔，能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)定長度封孔。優(yōu)化了封孔工藝和處置后期漏氣有效封堵鉆孔裂隙，大大提高了瓦斯抽采濃度。但囊袋的膨脹程度確切無法掌握，沒有返漿提示，操作過程較繁瑣，封孔持續(xù)時(shí)間較長，成本高。

3.3 注氣式主動(dòng)封孔技術(shù)

材料：柔性膏體

1．鉆孔2.彈性氣囊3.外堵頭4.注漿管5.壓力表6.注氣泵 7.注氣管8.氣閥9.瓦斯抽采管10.注漿管11.漿液12.內(nèi)堵頭

圖 3-3 注氣式主動(dòng)封孔技術(shù)示意圖

原理：多次氣體擠壓氣囊壁、氣囊壁擠壓漿液的方式，將漿液擠壓至鉆孔周圍深部裂隙中，有效封堵深部裂隙，并使?jié){液長期保持帶壓狀態(tài)，能夠封堵因鉆孔動(dòng)態(tài)變形和漿液失水產(chǎn)生的新生裂隙。

第四篇：瓦斯抽采封孔技術(shù)比較

安全新技術(shù)

《煤層瓦斯抽放鉆孔封孔技術(shù)研究》

學(xué)號(hào)：js12120002 姓名：李海鑒

煤層瓦斯抽放鉆孔封孔技術(shù)研究

李海鑒

(中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州 221008)

摘要：瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本性措施。本文比較和研究了目前煤礦封孔工藝，為提高瓦斯抽采效果提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：礦井瓦斯；抽放；封孔 中圖分類號(hào): TD

煤與瓦斯突出是嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)安全的重大因素之一，瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理與利用的根本措施和主要途徑,鉆孔瓦斯抽采效果的好壞,除了鉆孔的合理布置,主要是鉆孔孔口的封孔質(zhì)量。

常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔封孔技術(shù)包括采用有機(jī)材料或無機(jī)材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、機(jī)械注水泥砂漿封孔、發(fā)泡聚合材料封孔?，F(xiàn)在研究的很多種封孔放法結(jié)合了各種封孔技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，采用兩種或多種技術(shù)組合使用，使封孔效果得到改善。同時(shí)從一次封孔研究到二次封孔技術(shù)，使封孔技術(shù)更加豐富，提高了抽采效率。

1、粘土人工封孔

常用粘土為黃泥或水泥團(tuán)，粘土封孔法對(duì)封孔的材料要求不高,而且所花費(fèi)的成本也很低,但是對(duì)封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都可以導(dǎo)致其鉆孔封閉不實(shí)。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實(shí)性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團(tuán)人工封孔，鉆孔密封質(zhì)量差、作業(yè)時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場(chǎng)已很少采用。

2、機(jī)械注水泥砂漿封孔

水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后,將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。其封孔材料在注入時(shí)為液態(tài),等其凝固后為固態(tài),能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙和解決粘土法封孔難以解決的一些難題,從而能較好的封實(shí)鉆孔。用一根回漿管即可檢驗(yàn)其封孔長度,操作比較簡(jiǎn)單省時(shí)。

機(jī)械注漿雖可大大縮短封孔時(shí)間，但是目前的機(jī)械注漿設(shè)備笨重，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和搬運(yùn)時(shí)間。對(duì)于傾斜鉆孔可以保證封孔質(zhì)量，但是對(duì)于近水平或緩傾斜煤層不適用。水泥短時(shí)間內(nèi)不能硬化固結(jié)，并且凝固后易收縮導(dǎo)致漏氣，從而使封孔后瓦斯?jié)舛人p比較快。

3、發(fā)泡聚合材料封孔

采用發(fā)泡聚合材料聚氨酯(馬麗散)封孔，由于聚合材料發(fā)泡倍數(shù)高、質(zhì)量輕，具有工藝簡(jiǎn)單、密封可靠、封孔迅速等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。然而目前化學(xué)聚氨酯封孔技術(shù)主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5 m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動(dòng)裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，鉆孔抽采壽命不長，甚至對(duì)操作不熟練的封孔工人，由于聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)快，一般在2～4min完成，抽采鉆孔往往很難成功封孔而造成廢孔。發(fā)泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。

4、封孔器封孔

封孔器封孔法一般用于巖層致密和服務(wù)時(shí)間不長的巖孔, 主要包括摩擦式封孔器和水

力膨脹式封孔器兩大類。封孔時(shí)先將封孔器放入鉆孔封孔位置, 再通過留在鉆孔外的專門機(jī)械機(jī)構(gòu)使內(nèi)、外管相對(duì)運(yùn)動(dòng), 擠壓封孔器前端的膠皮脹圈, 使之在徑向膨脹進(jìn)而將鉆孔封堵嚴(yán)密。封孔器膨脹系數(shù)大, 封孔質(zhì)量可靠, 還可以重復(fù)利用, 是一種理想的封孔裝置。但是由于其昂貴的成本和價(jià)格, 目前并沒有得到普及應(yīng)用。

5、聚氨酯封孔器封孔

該方法使用三種化學(xué)藥液,按一定比例進(jìn)行配比,將配好的藥液均勻涂抹在麻袋上,涂抹的同時(shí)迅速把麻袋纏繞在封孔器上,再把封孔器送入抽放鉆孔孔口內(nèi),此時(shí)依靠聚胺脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹,從而達(dá)到鉆孔封孔的目的。

缺點(diǎn)： 藥液配比必須適中,一旦配比不適中,將不能實(shí)現(xiàn)封孔目的,導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。2 藥液發(fā)生膨脹需要一定時(shí)間,一般在60 min以上,8 h 班最多可完成6個(gè)鉆孔,不能實(shí)現(xiàn)快速封孔,且孔口有殘留膨脹物。封孔后受到頂板的擠壓易出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致鉆孔漏氣,降低抽放效果。鉆孔封孔長度有限,一般封孔器的長度僅為3 m ,封孔段僅為800 mm～1 000 mm。實(shí)踐證明,封孔段距離應(yīng)不小于5 m。由于不能實(shí)現(xiàn)長距離封孔,導(dǎo)致鉆孔抽放負(fù)壓較低,最大只能達(dá)到9.3kPa～10.9kPa。鉆孔封孔段易出現(xiàn)導(dǎo)通通道,尤其是全錨支護(hù)的巷道。

6、囊袋式注漿封孔

囊袋式注漿封孔法是考慮到國內(nèi)現(xiàn)行封孔技術(shù)的缺陷,結(jié)合國外封孔技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)情況提出的一種成本適中、能顯著改善抽采效果的封孔方法。它改變了過去人們普遍認(rèn)為的瓦斯抽采鉆孔難以實(shí)現(xiàn)注漿封孔的常規(guī)看法。同時(shí),這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂隙得到充填,消除開孔時(shí)形成的漏氣通道(裂隙);另一方面能使鉆孔得到可靠的支護(hù),保證鉆孔的穩(wěn)定性,使鉆孔周圍不再產(chǎn)生新的漏氣通道(裂隙)。

囊袋式注漿封孔法的關(guān)鍵技術(shù)是孔內(nèi)一次性囊袋注漿裝置。該裝置通過2個(gè)囊袋封堵1 段鉆孔,2個(gè)囊袋之間有1段塑料管,塑料管上開設(shè)有鉆孔注漿口,先向囊袋注漿,通過囊袋膨漲后封堵封孔段鉆孔,然后囊袋內(nèi)的漿液通過鉆孔注漿口向2個(gè)囊袋之間的鉆孔注漿,并形成注漿壓力使?jié){液向鉆孔壁滲透。

囊袋式注漿封孔法的裝置結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙,能夠順利的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工,封孔效果較聚氨酯封孔法有顯著的提高,是提高煤層瓦斯抽采濃度的有效方法。

7、帶壓注漿封孔技術(shù)

由于煤層內(nèi)存在大量的構(gòu)造裂隙,尤其是在受采動(dòng)影響較大的煤體內(nèi),裂隙發(fā)育程度更高。同時(shí)在鉆機(jī)打鉆的過程中,加劇了煤體的破壞程度,使裂隙貫穿煤幫和鉆孔,如果封孔不嚴(yán)實(shí),在負(fù)壓狀態(tài)下,空氣由煤幫和鉆孔周邊進(jìn)入孔內(nèi),會(huì)導(dǎo)致抽采濃度短期內(nèi)下降到10%以下。帶壓注漿封孔技術(shù)把鉆孔兩端堵住,中間一段注入封孔劑,封孔深度可達(dá)8m,超過巷道的裂隙帶。封孔劑在密閉的空間膨脹時(shí),產(chǎn)生一定的壓力,可進(jìn)入鉆孔壁周圍的裂隙中,加強(qiáng)了與孔壁的粘合度。

為了有效改善封孔質(zhì)量,提高抽采濃度，中國礦業(yè)大學(xué)研發(fā)了賽瑞封孔劑及配套封孔設(shè)備KSZB160-2礦用手動(dòng)注漿泵。

優(yōu)點(diǎn)： 在現(xiàn)場(chǎng)使用帶壓注漿封孔技術(shù)比原封孔技術(shù)瓦斯抽采濃度平均提高了40%左右，高濃度維持周期長，一次封孔后一般可達(dá)2個(gè)月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036．8m3(按抽2個(gè)月算)。帶壓注漿封孔技術(shù)，增加了封孔深度，實(shí)現(xiàn)了封孔技術(shù)由手工向機(jī)械的轉(zhuǎn)換，提高了抽采鉆孔的封孔質(zhì)量，保證了瓦斯抽采效果，延長了鉆孔瓦斯抽采期，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。賽瑞封孔劑的發(fā)泡倍數(shù)為4～5倍，發(fā)泡倍數(shù)適中，材料的密實(shí)度滿足封孔的要求，在不會(huì)漏氣的情況下又節(jié)省材料。賽瑞封孔材料在發(fā)泡的過程中可以滲入孔壁的裂隙中，增加封孔的密實(shí)性，且賽瑞材料具有良好的柔韌性和抗壓能力，可以避免抽采負(fù)壓作用下封孔管的微量變形造成的影響。增加了封孔深度和長度，有效避開巷道松動(dòng)圈。6 封孔過程操作簡(jiǎn)單，工人可以熟練掌握。封孔工藝配套使用的KSZB160-2 礦用手動(dòng)注漿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量?jī)H為20 kg，便于移動(dòng)，使用維護(hù)方便。

8、二次封孔

現(xiàn)有的瓦斯抽放鉆孔的封孔方法都還局限于一次封孔階段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放濃度。對(duì)于順層鉆孔,即使初期瓦斯抽放濃度較高,但隨著大量瓦斯被抽出,煤體的彈性潛能得以釋放,將使煤層發(fā)生變形、位移和卸壓,鉆孔周邊的孔(裂)隙發(fā)育、擴(kuò)張,在抽放負(fù)壓的作用下外界空氣易從這些孔(裂)隙通道進(jìn)入孔內(nèi),從而導(dǎo)致瓦斯抽放濃度下降,縮短了鉆孔的有效抽放壽命。針對(duì)該技術(shù)難題,借鑒火區(qū)封閉堵漏的原理,2007 年中國礦業(yè)大學(xué)課題組首次提出了二次封孔方法及配套裝置,并在山西晉城寺河礦進(jìn)行了成功應(yīng)用。

二次封孔方法的應(yīng)用可劃分為2個(gè)階段:第1次封孔階段和第2次封孔階段。一次封孔利用馬麗散、賽瑞等高分子聚合發(fā)泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放濃度下降到30%時(shí)，利用壓縮氣源將微細(xì)膨脹粉料噴入煤層鉆孔內(nèi)，滲入煤層裂隙區(qū)域，堵塞裂隙，濃度上升。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用二次封孔方法瓦斯抽放后期的濃度可提高25%～50% ,平均延長瓦斯抽放期約3個(gè)月,提高了鉆孔的利用率,顯著改善瓦斯抽放效果。二次封孔方法在我國的煤層鉆孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)： ［1］ 殷文韜，劉明舉，溫志輝，孟全生.煤層瓦斯抽放封孔工藝研究與應(yīng)用［J］.煤炭工程，2011,（2）:31～32.［2］ ［3］ 吳水平.囊袋式注漿封孔法在煤礦瓦斯抽采封孔中的應(yīng)用［J］.中國煤炭，2010,36（6）:99～99.張長遠(yuǎn),陳建,宋小林,熊偉, 周福寶.帶壓注漿封孔技術(shù)的研究應(yīng)用［J］.煤炭工程，2011,（3）:40～41.［4］ ［5］ 吳水平.囊袋式注漿封孔法在煤礦瓦斯抽采封孔中的應(yīng)用［J］.中國煤炭，2010,36（6）:99～99.周福寶, 李金海, 昃 璽, 劉應(yīng)科, 張仁貴, 沈思駿.煤層瓦斯抽放鉆孔的二次封孔方法研究［J］.3

中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，36（6）：765～767.

第五篇：鉆孔封孔管理辦法

穿層鉆孔封孔管理辦法

為增加風(fēng)巷穿層鉆孔瓦斯抽放率，規(guī)范和改進(jìn)穿層鉆孔封孔工芝，提高封孔質(zhì)量，提高抽放濃度和抽放量，特制定如下管理辦法。

一、技術(shù)要求

1、鉆孔達(dá)到預(yù)定深度后，鉆機(jī)空轉(zhuǎn)5分鐘，排凈孔內(nèi)巖、煤粉后方可封孔。

2、封孔乙烯管長度為20米，直徑為50mm,篩管段長度為7米，封孔深度為13米。

3、直徑為15mm, 篩孔間距為500mm,封孔管末端用紗網(wǎng)進(jìn)行包裹，防止巖、煤塊進(jìn)入堵塞管路。

4、防止篩孔和封孔管末端被煤粉堵塞影響透氣性，封孔后，要用1寸膠管接入壓風(fēng)吹孔3分鐘以上。

5、外口用水泥進(jìn)行封堵，封堵長度在1m以上。

通防部

2012年4月