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煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析摘要：目前，传统的抽采孔封堵方式是采用聚氨酯、水泥砂浆封孔或膨胀胶囊机械封孔，其中，聚氨酯容易发泡，封孔效率高，但进行封堵时容易出现封堵不严密、注浆管易堵塞等问题，水泥砂浆封堵时，向孔内注水泥浆过程中有瓦斯不停地泄漏，在水泥浆干燥凝固之前，孔内瓦斯气体将充填的水泥砂浆中冲开一定的缝隙，造成瓦斯泄漏，封堵效果不好等，膨胀胶囊机械式封堵装置，在封堵完成后，随着时间推移，孔内瓦斯集聚量变大，压力增加，完成固定的封堵装置在压力推动下随着胶囊收缩慢慢出现松动，出现漏气，使用效果不好，针对以上封孔方式存在的问题，研究提出瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔工艺。
关键词：抽采钻孔；封孔装置；封孔工艺；储水腔；水泥腔1封孔原理为了提高抽采封孔质量，针对目前封孔技术的不足，研究提出一种煤矿瓦斯抽采钻孔封孔装置，对抽采钻孔进行封孔后，随着煤壁向钻孔内瓦斯涌出，孔内瓦斯量不断增加，通过水和水泥的混合对孔洞进行封孔。
能够防止抽采钻孔内瓦斯气体对水泥和水的混合浆体凝固前造成裂隙等影响，使浆体封孔效果更好，封孔严密，并且能够随着抽采孔内瓦斯气体的不断增加，对抽采孔进行封孔，封堵效果更好，该装置由主体装置和封堵装置组成。
1.1主体装置主体装置由弹性套、盖板、主体筒、紧固螺纹、导气槽和连接板组成，2个连接板分别置于弹性套的两端，连接板由刚性材料制成，弹性套一端的连接板中部开有通孔，主体筒一端置于弹性套一端的连接板上，外侧置有紧固螺纹，由刚性材料制成，主体筒上对称开有2个导气槽，且分别和主体筒内相连通，2个盖板分别置于主体筒内壁上，且分别和2个导气槽相对应，盖板上开有多个进气孔，且进气孔的直径从进口到出口逐渐变大。
1.2封堵装置封堵装置由隔板、固定管、过滤网、滑动筒、转动块、六角卡槽、导向套、固定弹簧、水泥腔、分隔片、储水腔、连接杆和橡胶套组成，隔板置于弹性套上，且将弹性套内部分隔为储水腔和水泥腔，其中储水腔小于水泥腔，储水腔内置有水，水泥腔内置有水泥。
煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用作者：刘瑞涛等来源：《价值工程》2014年第01期摘要：针对突出煤层瓦斯抽采钻孔封孔现场存在的技术难题，以钻孔封孔技术理论为指导。
以天荣一矿为研究背景，比较和研究了几种常见的封孔工艺，在井下现场实施过程中，进一步优化了封孔施工工艺。
研究结果表明：保证了封孔质量，有效提高了瓦斯抽放浓度。
关键词：煤与瓦斯突出；煤层；瓦斯；封孔工艺；抽放浓度中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0125-020 引言严重影响煤矿生产安全的一个很重要的因素就是煤与瓦斯突出。
神华乌海能源天荣煤炭有限责任公司一矿是煤与瓦斯突出矿井，在工作面的掘进和回采之前都必须对工作面进行区域瓦斯治理。
通过利用底板巷实施穿层钻孔对工作面进行预抽，从2010年初到2012年2月利用底板巷共向2101工作面、2012工作面施工钻孔1026个。
因为进行了长期的带抽，到2009年10月底，一般情况下，这些钻孔的抽放浓度都保持在3%-9%，按照相关法律条文的规定，一旦预抽瓦斯浓度低于30%的时候，为了提高封孔的质量，应该对其采取封孔的措施。
通过分析论证，决定对已有钻孔进行检查评估，增大联网孔径，改变了封孔工艺，进而提高抽放浓度。
鉴于此，文中比较研究了常见瓦斯抽放封孔工艺，并结合现场条件改进了封孔工艺，使其适用于天荣一矿。
1 抽放钻孔的常见封孔工艺介绍抽放钻孔的封孔质量在很大程度上决定了煤层瓦斯的预抽效果，一个封闭致密的钻孔的抽放效率要远远高于一个封闭不完全的钻孔的抽放效率。
现阶段比较常用的封孔方法有三种，分别是固体材料封孔法、聚氨酯（马丽散）封孔法和封孔器封孔法。
1.1 固体材料封孔工艺最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。
其均是在距离煤层一定距离的岩巷中实施钻孔，钻孔打穿煤层并进入顶（底）板0.5m，清除孔内杂物后封孔。
水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。
瓦斯抽采钻孔主要封孔方法分析摘要：煤矿瓦斯抽采对于我国的抽采行业来讲很是常见，抽采主要以封孔为主要方式，而钻孔周围的缝隙范围探究不清晰，封孔的长度也很不明确，注浆的压强很低，经过多年对瓦斯治理技术的不断摸索、创新并吸取经验，总结出整个瓦斯治理工程最基础的就是“孔封严”，其中封孔是抽采效果和抽采质量关键。
文章主要对瓦斯抽采钻孔主要封孔方法进行了分析。
关键词：抽采钻孔；两堵一注；瓦斯浓度瓦斯治理工作是对事故进行防范的重要手段之一，同时瓦斯事故也是当前煤矿行业发展中出现影响最为严重的自然灾害之一。
对瓦斯进行抽采是对当前瓦斯含量高、涌出量大的最重要解决方式之一，因此我们更需要对这项工作的开展引起关注和重视，充分认识到这项工作对我们社会发展和煤炭行业进步的重要性。
在煤矿行业的发展过程中，对矿井瓦斯抽采效果造成影响的因素十分多样，其中比较典型的就是抽放钻孔的封孔质量问题，这一问题也是当前开展抽放工作最为基础的一个环节。
因此这也要求我们在工作过程中有效开展钻孔抽采的作用，从而达到最佳的抽采效果，为实现抽采工作的达标奠定有效帮助。
1 带压封孔基本原理煤层瓦斯抽采带压封孔技术，是基于采煤工作面煤壁内存在的应力扰动沟通裂隙，利用带压注浆方式来达到改变瓦斯抽采钻孔周围煤体特性和密封微孔裂隙的目的。
该技术利用注浆设备，以一定压力将浆液材料压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间及周围孔壁煤体扰动裂隙内部，浆液在注浆压力作用下，可以劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙，充填孔隙和煤体凹凸面，增大浆液扩散范围；并在大渗透压力梯度作用下渗入煤体微裂隙内，并产生凝聚力，待浆液固化后，形成树枝状分布，并与煤体颗粒固体粘结在一起，以便彻底密封瓦斯泄漏通道。
具体工艺为：封孔前利用压风吹净孔内钻屑，然后将抗压无裂缝瓦斯抽采管放入抽采钻孔内一定深度，利用聚氨酯快速构筑抽采钻孔封孔段注浆空间。
待聚氨酯完全固化后，再通过孔口端预留注浆管利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入水泥浆，要求达到一定的注浆压力。
钻孔封孔方法1、扩孔水泥封孔法，封长6m以上。
适合上行孔。
2、水泥袋式封孔法，封长6m以上。
适合所有角度孔。
3、聚胺脂缠绕封孔法，封长3m。
适合所有角度孔。
麻袋片＋聚胺脂麻袋片＋聚胺脂4、封孔质量也直接影响抽放效果的好坏，在实际抽放过程中常出现钻孔封孔长度不够、封孔不严密，造成通孔漏气现象。
因此必须切实改进封孔方式和方法，有效提高抽放效果。
下一步我们将改进封孔的方法，采用聚胺脂和注浆泵注水泥砂浆封孔，切实提高封孔质量，减少钻孔漏气现象。
改进后的裂隙带和本煤层封孔方法见下图：（1）施工本煤层钻孔中夹钻问题。
由于煤层松软，在施工钻孔时常常出现夹钻现象。
针对这一问题经过摸索研究采用矿井压风代替静压水排渣进行抽放钻孔施工，改进后，较利用静压水施工每班工作量提高50—80m，同时有效地防止了施工过程中出现夹钻杆、断钻杆事故，提高了施工效率。
2）抽放钻孔封孔漏气问题。
经过分析认为：出现漏气的原因为本煤层抽放孔采用原封孔灌注水泥封孔工艺,注进水泥浆后，在导流管、导气管或钻孔上部始终有一定的沉淀水存在，沉淀水被煤吸干后形成缝隙，在抽放时，就会出现漏气。
为了进一步解决抽放钻孔封孔问题，尝试灌注聚胺脂封孔，见下图，经过试验，封孔后打压可达到0.05—0.3MPa，抽放时瓦斯浓度为55—60%，最高可达到80%以上，而灌注水泥浆封孔的钻孔在抽放时瓦斯浓度为35—40%，通过以上结果对比证明采用灌注聚胺脂封孔工艺效果较好，初步解决了低透气松软煤层封孔问题。
）4、聚胺脂袋式封孔法，封长3m以上。
适合所有角度孔。
5、套管封孔法，封长30m以上，套管50m以上。
适合上行孔。
见图6所示为钻孔下套管和封孔工艺图。
这种钻孔的优点是钻机机械性能要求一般，象国产SGZ—ⅢA钻机就可满足要求，另外使用灵活方便，对井下钻场没有特殊要求，机动性较强，在钻孔下套管技术采用后大大提高了抽放效果和质量，也是井下煤层气开发的主要技术方法。
图6钻孔下套管和封孔工艺图2.3.5 顶板瓦斯道法6、机械压缩橡胶封孔法，封长3m以上。
附件1煤层瓦斯安全高效抽采关键技术体系及工程应用公示一、基本情况项目名称：煤层瓦斯安全高效抽采关键技术体系及工程应用主要完成人：周福宝、孙玉宁、高峰、余国锋、刘应科、贺志宏、刘春、王永龙、夏同强、宋小林主要完成单位：中国矿业大学、河南理工大学、平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司、淮南矿业（集团）有限责任公司、西山煤电（集团）有限责任公司申报奖励等级：2016年度国家科技进步一等奖。
二、推荐单位意见该项目研究成果创新性强，为攻克松软煤层安全高效抽采这一世界难题提供了基础理论、技术体系和工程示范，研究成果已在全国一百多座煤矿成功应用，对防范和遏制煤矿瓦斯事故作出了巨大贡献，取得显著的经济与社会效益。
推荐该项目申报2016年度国家科学技术进步奖一等奖。
三、项目简介本项目这对井下瓦斯抽采工程长期以来一直存在工程设计依赖经验、产出投入比低、钻孔“钻不深、留不住、封不严”、抽采管网“易堵塞、联不畅、能耗高”等重大共性难题，从瓦斯流动与致灾机理、钻护封联一体化技术、成套装备及工程示范等方面开展了系统深入的研究，创新成果如下：（1）首次定义了瓦斯抽采效率准则和安全准则，考虑实际煤层瓦斯抽采漏风引起的煤自热效应，发展了煤体应力场、裂隙场、瓦斯-空气混流场和能量传输场的多场耦合模型，定量揭示了煤（岩）裂隙场中瓦斯与煤自燃耦合致灾机制，开发了瓦斯抽采工程设计方案优选计算软件，实现了瓦斯抽采效率、安全度和达标时间的定量计算与评价。
（2）提出了双动力排渣和涡流松透钻进技术，开发了系列高效排渣钻杆；发明了护孔管与钻杆协同钻进-护孔方法，研发了钻进时依靠磁吸闭合、通管时借助护管推力弹开的牙片式钻头，设计了杆内无变径、不卡管的内衬导向管式通管钻杆和匹配瓦斯流量的阶梯式护孔管，大幅延长了软煤钻进深度，增加了钻孔瓦斯抽采流量。
（3）研发了高压注浆密封钻孔近孔漏气裂隙和固相颗粒体密封远孔漏气裂隙技术，开发了系列高压注浆封孔装置和粉料颗粒输送装置，研制了封堵裂隙的微细膨胀粉料，实现了孔内空间和孔外漏气裂隙的区域性密封，提升了钻孔密封质量，大幅提高了瓦斯抽采浓度。
图片简介:本技术提供一种瓦斯抽采的封孔材料及其使用方法，涉及矿井安全工程技术领域，封孔材料包括如下重量份的原料:水泥、细砂、膨润土、硅藻土固载微生物、微生物营养液、阻燃剂、水泥外加剂510份及磁化水，硅藻土固载微生物中的微生物是巴氏芽孢杆菌，该硅藻土固载微生物的制备方法为：将硅藻土与巴氏芽孢杆菌菌液按照质量/体积比为1:10g/mL进行混合，经冷冻干燥，得到的硅藻土固载微生物，微生物营养液和巴氏芽孢杆菌菌液的质量比为12:1。
本技术提供的一种瓦斯抽采的封孔材料及其使用方法简单易实施；减少了高分子材料的使用，更环保；不仅仅是简单的化学反应，生物化学反应安全性更高；微生物会修复大量的微孔隙、裂缝，封孔效果高，稳定性高。
技术要求1.一种瓦斯抽采的封孔材料，其特征在于，所述封孔材料包括如下重量份的原料:水泥50-70份、细砂5-15份、膨润土5-15份、硅藻土固载微生物10-40份、微生物营养液、阻燃剂5-15份、水泥外加剂5-10份及磁化水10-40份，所述硅藻土固载微生物中的微生物是巴氏芽孢杆菌，该硅藻土固载微生物的制备方法为：将硅藻土与巴氏芽孢杆菌菌液按照质量/体积比为1:10g/mL进行混合，搅拌30-60min后静置10min，滤出颗粒物，用生理盐水洗涤后，经冷冻干燥，得到的硅藻土固载微生物，所述微生物营养液和巴氏芽孢杆菌菌液的质量比为1-2:1。
2.如权利要求1所述的瓦斯抽采的封孔材料，其特征在于，所述水泥为膨胀水泥，所述膨润土为钙基膨润土。
3.如权利要求1所述的瓦斯抽采的封孔材料，其特征在于，所述微生物营养液为尿素和浓缩矿井水以质量比为1-1.2:1组成的混合物，其中，浓缩矿井水中的钙离子和镁离子总和大于1g/L，且其他重金属离子总和小于20mg/L。
4.如权利要求1所述的瓦斯抽采的封孔材料，其特征在于，所述阻燃剂为添加型阻燃剂，采用卤系阻燃剂氯化石蜡，所述水泥外加剂包括速凝剂、发泡剂，所述速凝剂为铝氧熟料、碳酸钠和氧化钙按质量比1：1：0.5组成的混合物，所述发泡剂为牛羊角质蛋白和鸡蛋黄按质量比1：1组成的混合物。
煤层瓦斯抽采封孔工艺研究与应用
发表时间：2018-09-26T17:21:09.810Z 来源：《防护工程》2018年第10期作者：程穆吉[导读] 在瓦斯抽采工作中，其封孔工艺是重中之重，对于煤矿的整体安全性有着非常重大的影响，所以我们应该对煤矿瓦斯封孔工艺进行仔细探讨，让其水平和工艺得到不断提升和完善。
程穆吉
龙煤鸡西矿业集团城山煤矿黑龙江鸡西 158100摘要：我国煤矿资源丰富，煤炭一直是我国的主要能源燃料。
现在随着开采设备和技术不断发展，开挖的深度正在不断增加，这也给开挖难度带来了一些提升。
在开挖过程中，瓦斯的气体浓度不断增加，所以就需要对瓦斯气体进行有效处理，当前对瓦斯气体的处理方式以抽采为主，在瓦斯抽采工作中，其封孔工艺是重中之重，对于煤矿的整体安全性有着非常重大的影响，所以我们应该对煤矿瓦斯封孔工艺进行仔细探讨，让其水平和工艺得到不断提升和完善。
关键词：煤矿；瓦斯抽采；封孔工艺
1 抽采阶段经常使用到的封口技术
在煤矿之中进行抽采环节的时候，抽采孔的封闭施工是一个较为关键的施工点，并且抽采环节相应的抽采效率在很大程度上就是由封孔质量所决定的，所以封孔施工也就成为了人们较为关注的施工环节，经过有研究人员的不断探索，最终在基于实际封孔实际的情况的基础上探索出了多种有效的封孔方式。
1.1 固体材料类型的封孔技术
在使用固体材料进行封孔的时候，最为常用的固体材料类型的为水泥砂浆材料，不仅具有快捷的施工效果，还能够有效的保证施工质量。
在实际的施工过程中，为了达到良好的施工效果，需要施工人员在打孔的时候能够将孔位打在和煤层保持有一定距离的岩石层中，接着将钻孔直接打入到煤层之中，其深度应该保持在零点五米左右，在完成了这一施工之后就要对钻孔进行全面清理工作并按照相应的操作规范进行封孔。
水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。
其封孔材料在注入时为液态，等其凝固后为固态，能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙，从而能较好的封实钻孔。
其检验封孔长度的时候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。
1.2 高分子聚氨酯材料类型的封孔技术
在煤矿之中进行封孔施工的过程中，也将当前时代下的先进技术不断融入了封孔施工的过程中，而其中的高分子聚氨酯材料就是其中比较有代表性的材料，通过它的使用进一步提升了瓦斯抽采过程中相应的封孔质量。
在实际使用这种材料进行封孔施工的时候，一般会使用到两种材料进行混合，更为重要的是为了能够是使得这种材料能够最大程度上符合工程需要，所以需要技术人员能够在进行的时候对施工现场之中的封孔实际长度以及具体的封孔方式类型进行调查，进而确定实际施工过程中所需要达到的发泡倍数、大致膨胀体积，之后在这些数据分析的基础上确定出这种材料最为合适的调配比例，在完成了施工原材料的调配工作之后，将封孔材料倒到麻袋片上，并使用铁钎迅速的将麻袋片送入到钻孔的内部，经过一段时间之后，封孔材料就会由于其自身的发泡变化而将整个组钻孔封住，在完成了这一系列操作之后，就可以将瓦斯抽采管和相应的抽采系统进行严密的连接，以方便抽采操作的进行。
这种封孔技术在实际施工中的应用较为广泛，无论是穿层类型的瓦斯抽采或者是顺层类型的瓦斯抽采都能够发挥出良好的效果，并且由于这种封孔材料在遇到水的时候会发生一定程度的膨胀，并且还能够具有优质的抗压能力，也正因为这些特点使得这种材料在含水量比较大并且开采过程扰动频繁的煤矿之中使用的次数比较多。
从整体而言这种封孔材料具有的操作流程較为简便、发泡数量突出、质量可靠的特点，但是在另一方面相对于市面上其他的封孔材料而言，这种材料在价格方面较为昂贵，也这就提升了煤矿在进行封孔施工时候的成本。
1.3 注浆以及高分子聚酯类材料相结合的封孔方式
这种施工方式在进行施工的过程中完全融合了注浆材料以及高分子聚酯类材料的特点，并成功的将这两种施工方式结合到了一起，这项封孔技术的关键点是在施工的过程中首先要使用高分子聚酯类物质将钻孔的两端完全进行封堵，待其发泡完全将钻孔堵死之后，使用注浆管道对钻孔的中段进行注浆施工。
2 关于瓦斯抽采封孔研究与应用
随着科技的进步和发展，瓦斯抽采技术得到快速提升，其中，水泥注浆、高分子、聚酯类及两带一注等的技术手段得到广泛运用。
在具体实施过程中，综合各项因素对抽采效益产生的影响，对综合要因地制宜地选择瓦斯抽采封孔工艺，同时考虑经济条件和抽采品质，提升抽采质量。
2.1利用水泥注浆封孔
利用水泥注浆进行瓦斯抽采封孔是由黄泥封孔演变而来的，是后者技术上的提升。
黄泥封孔由于在抽采质量上未能达到质量要求，因此利用水泥注浆进行封孔的方式改进。
使用水泥注浆的方式需要注意水与水泥的混合比例，并将其准确注入注浆封孔中。
这种方法的优点是操作简单，封孔成本较低，图1展示了其工艺。
图1 水泥注浆封孔示意图
需要注意的是，根据矿区当地的实际情况，在进行注浆封孔前要进行配料比例及凝固的实验，促进水泥注浆充分发挥其效用。
一般穿层钻孔在瓦斯抽采时得到广泛应用，因为当用于平行钻孔时，水泥浆在凝固时收缩，导致裂缝的产生，因此，需要根据地质条件、瓦斯含量等进行选择。
2.2 高分子聚酯类封孔
此工艺手段在进行瓦斯抽采封孔过程中使用范围较广，适应性较强。
在使用过程中，将A、B两种聊进行混合调配，在调配前需要根据封孔大小、封孔方式进行测试配比，利用实验的方式得到最合理的配比；配料混合完成后，将其浇淋到麻袋片上，利用铁钎中将其迅速放到钻孔内，当混合料发泡膨胀凝固后再进行瓦斯抽采，如图2所示。
图2 高分子聚酯类封孔示意图
这种工艺适应性较强，能够用于穿层和顺层瓦斯抽采。
当煤矿中出现干扰过于频繁，煤层中含水量较多的情况时，适用高分子聚酯类材料进行封孔，这种材料以其巨大的吸水性和抗压性促进瓦斯抽采工作的顺利进行，具有操作快捷，效益较好的优点，但缺点是其单价较高，增加了瓦斯治理的成本。
2.3 “两带一注”封孔方式
这种工艺结合了注浆与高分子两种工艺方式，能够根据实际情况进行适应。
“两带一注”工艺方式的原理是利用高分子聚酯封住封孔两端，待其发泡并凝固后，利用水泥注浆的方式堵住中间封孔，达到满足瓦斯治理质量要求。
“两带一注”封孔工艺示意图如图3。
图3 “两带一注”封孔工艺示意图
结束语
采用新型封孔工艺封孔，提高了采掘工作面的瓦斯预抽率，减少了煤体向采掘空间的瓦斯涌出量，同时也降低了采掘工作面的瓦斯超限、“三级报警”的次数及发生煤与瓦斯突出的可能性，大幅提高了采掘过程中的安全性；抽采孔的抽采效果提升后，增加瓦斯利用量，减少瓦斯对大气的污染。
对于掘进工作面，减少了抽采时间，增加了有效掘进时间，从而缓解了杉木树煤矿综采工作面采掘接替紧张的局面。
参考文献：
[1]殷文韬，刘明举，温志辉，孟全生.煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用[J].煤炭工程，2011（2）.
[2]马永庆.提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的技术措施[J].煤矿安全，2011（05）.
[3]徐玉胜，张仁贵，彭担任.裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术[J].煤矿安全，2009（02）.。
