新型囊袋式带压封孔技术应用

LH—WFN—I型快速囊袋封孔装置顺层瓦斯抽采钻孔新技术及其应用顺层钻孔预抽瓦斯技术受煤层条件和封孔质量的影响效果较差，为了进一步提高彬长集团大佛寺矿的瓦斯抽采率，矿方决定采用主动式膨胀支护封孔原理研制的快速囊袋式注浆封孔装置，该装置可以显著增加注浆时的注浆压力，有效的封闭钻孔周围裂隙，使钻孔封孔长度变得可控、可调，有效的解决了封孔中存在的钻孔浓度。

标签：顺层钻孔；瓦斯抽采；快速囊袋式注浆封孔装置1 概述瓦斯治理与利用的根本措施和主要途径是瓦斯抽采，最大限度的预抽瓦斯，防止瓦斯超限及瓦斯突出，而瓦斯抽采的效率主要受封孔效果的影响[1]，因此现阶段的瓦斯抽采抽放技术研究主要集中在封孔工艺方面，包括封孔装置、封孔材料、封孔设备等。

顺层钻孔预抽瓦斯是现阶段各高瓦斯矿井和瓦斯突出矿井主要采用的一种区域性抽采和防突技术，该技术有效地防治了煤与瓦斯突出事故的发生，但在实际施工中，由于钻孔在煤层中施工，周围煤体相对比较松软，裂隙发育程度较高，钻孔成型效果差，同时封孔质量不高，诸多因素造成顺层钻孔瓦斯抽采的浓度低下、漏气率高、抽采效果不佳，大量集聚瓦斯得不到有效抽采，严重威胁矿井的安全、高效生产[2-5]。

彬长矿区大佛寺矿是一座现代化的高产高效矿井，随着开采强度的增大和开采条件日趋复杂，瓦斯已成为制约矿井发展的主要因素之一。

该矿自2012年初使用陕西蓝海科技有限公司和中国矿业大学共同研发生产的LHFK-1型封孔剂两年多来，瓦斯抽采率大幅度提升；为了进一步提升瓦斯抽采率，缩短施工周期和提高密封效果，经过市场考察及研究决定采用陕西蓝海最新产品LHFK-1型快速囊袋封孔装置配合LHFK-1型封孔剂使用，选定在大佛寺矿井的西二总回二号联巷钻场预抽钻孔进行全程密封试验；采用新装置及新技术后，钻孔封孔质量及瓦斯抽放效果显著提升。

2 工作面概况顺层瓦斯抽采钻孔采用LHFK-1型快速囊袋封孔装置配合LHFK-1型封孔剂封孔实验工作面为陕西彬长矿业集团大佛寺矿西二总回二号联巷，该工作面煤体松软、裂隙发育程度高、瓦斯预抽钻孔成孔率较低，塌孔现象非常严重。

煤矿地质探放水是消除矿井水害，避免矿井水害事故发生的重要技术手段，而探水钻孔封孔长度长度合理确定以及采取有效的封孔工艺是保证探水施工质量的前提，本文以大同煤矿集团朔州煤电有限公司小峪煤矿为例，分析矿井在探水钻孔封孔期间主要存在的问题，并提出了囊袋式封孔工艺、煤屑量法确定封孔长度以及架设“L”钢棚对钻场煤壁进行维护。

1概述大同煤矿集团朔州煤电有限公司小峪井田位于大同煤田中部的东南边缘，地处怀仁境内，矿井设计生产能力为1.2Mt/a，矿井主采煤层为石炭系2#、3#、4#、5#、8#煤层，现回采煤层为一水平4#煤层，平均厚度为3.55m，本矿井水文地质条件简单,井田内无古窑水,接近河床的上层煤采空区会有少量积水，主要充水水源为顶板上覆岩层裂隙含水层及构造含水层，矿井采掘期间预计正常涌水量40～60m3/h，最大涌水量90m3/h。

为了防止矿井采掘工程施工中水害事故发生，小峪煤矿在回采工作面布置前以及巷道的掘进施工过程中通过布置探水钻孔进行水害防治，根据矿地测部分统计数据可知，2017年小峪煤矿共计施工427个探水钻孔，钻孔总长度为4.8万m，共计放水量达5754m3。

由于小峪煤矿探放水施工期间对钻孔封孔质量重要性重视不足以及封孔技术水平相对落后，钻孔封孔后在放水时经常出现钻孔四周煤壁渗水、孔口管窜动现象，其中在505皮带延伸巷1120~1510m以及1730~1940m段探放水施工中，因钻孔封孔不牢固造成三次钻孔突水事故，盘区被迫停产4天，部分机电设备淹毁，造成经济损失达92.43万元。

2探放水施工中主要存在的问题通过对探水钻孔施工、封孔工艺等观察研究发现，小峪煤矿探放水过程中主要存在以下几方面不足。

2.1钻孔封孔长度不足1）小峪煤矿探水钻孔封孔时，施工技术人员对钻孔封孔长度未进行严格计算验证，所有探水钻孔封孔长度确定为8m。

囊袋式“两堵一注”封孔工艺在煤矿地质探放水中应用王鹏江（大同煤矿集团朔州煤电有限公司，山西朔州038300）摘要：为了提高煤矿地质探水钻孔封孔效果，避免因封孔不牢固，造成放水期间煤壁出现渗水、孔口管出现窜动现象，导致重大煤矿突水事故发生，本人提出了探水钻孔囊袋式“两堵一注”封孔工艺，采用钻孔煤屑量法合理确定钻孔封孔长度，对钻场煤壁采取架设“L”型钢棚进行维护，并在小峪煤矿探放水施工中进行应用，实际应用效果表明，取得了显著成效。

矿用带压囊袋式三堵两注封孔器工作原理
矿用带压囊袋式三堵两注封孔器是一种常用于矿井封孔的装置，其工作原理如下：
首先，囊袋式封孔器由一个带有中间活塞的囊袋组成。

囊袋式封孔器通过囊袋与矿井井壁接触实现封孔功能。

囊袋的外部插入矿井井筒，与井孔壁面接触。

其次，囊袋内部空间被分为两个部分，分别是上部空间和下部空间。

上部空间通过一个称为上下活塞的活塞与下部空间隔开。

上部空间内的压力通过管道与注水泵相连接。

然后，当需要进行封孔操作时，注水泵开始注入水或其他流体介质到上部空间，使上部空间内产生一定的压力。

上下活塞的上升和下降受到上部空间和下部空间压力差的作用。

接着，当囊袋与井筒壁面接触时，上下活塞受到上部空间和下部空间压力差的作用，囊袋内部的水压力会将囊袋与井筒壁面贴合在一起。

这样就实现了囊袋式封孔器的封孔功能。

最后，当需要解除封孔时，只需将注水泵停止注水，上部空间压力减小，囊袋失去压力支撑，上下活塞会下降，囊袋与井筒壁面分离。

这样就实现了封孔器的解封功能。

总之，矿用带压囊袋式三堵两注封孔器通过注入流体产生压力，使囊袋与井筒壁面贴合，在矿井封孔操作中起到有效封堵作用。

屯兰矿囊袋式封孔器使用情况我队在18208轨道巷、南翼下煤回风和12505胶带巷（右手帮）抽采钻孔使用西山煤电（集团）万隆通产分公司生产的新型封孔器囊袋式带压注浆封孔器进行封孔，封孔以来其抽采效果非常明显。

1、以抽采队日常对18208轨道巷、南翼下组煤回风巷及12505胶带巷（右手帮）双囊袋式、聚氨酯封孔钻孔抽采情况为参考，其聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比如下:(1)聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比如下:双囊袋式注浆封孔抽采钻孔情况102030405060708090 5.155.225.296.56.126.196.267.37.17.177.247.31日期瓦斯浓度%(2) 南翼下组煤回风巷聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比情况如下:双囊袋式注浆封孔抽采钻孔情况10203040506070807.37.97.157.217.27日期瓦斯浓度%(3) 12505胶带巷（右手帮）聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比情况如下:12505胶带巷（右手帮）抽采情况表1020304050607011.811.1511.2211.2912.512.1112.1512.2212.291.51.121.191.262.3日期瓦斯浓度%通过对以上各点的观测统计分析，其在18208轨道巷抽采效果尤为明显，目前随着工作面的回采，已对钻孔进行拆除，在对12505胶带巷（右手帮）钻孔抽采期间利用聚氨酯封孔初期浓度30%左右，三个月后的平均浓度25%左右，浓度衰减了5%左右。

双囊袋式封孔技术在封孔初期浓度达到55%左右，一个星期左右后能达到57%左右，三个月后浓度还在65%左右。

双囊袋式注浆封孔比聚氨酯封孔初期浓度提高20%左右，三个月后提高40%左右，浓度衰减情况明显减缓。

双囊袋式注浆封孔与聚氨酯封孔钻孔对比图102030405060708090 5.155.225.296.56.126.19 6.267.37.17.177.247.31瓦斯浓度%2、存在优缺点优点：1、双囊袋式注浆封孔器封孔对钻孔进行封孔时，其封孔深度深12-15m，而目前我矿聚氨酯封孔深度为8m，后者对煤层酥软等地质因素复杂的钻孔更能提高封孔质量，杜绝了抽采过程中煤壁等漏气造成钻孔抽采效果差的因素；2、双囊袋式注浆封孔器封孔不需要额外对Ф113mm的钻孔深度扩孔，有利于降低我矿打钻成本，减轻了打钻工作量、提高了工效；3、双囊袋式注浆封孔工艺比普通封孔工艺在抽采上效果好，提高了抽采效果，有效地控制了本煤层瓦斯大量向外涌出。

“三堵三注”新技术带压封孔工艺的研究与应用发布时间：2022-11-04T02:49:24.897Z 来源：《中国建设信息化》2022年13期作者：刘志良[导读] 分析原封孔工艺存在的问题，刘志良河南能源化工集团鹤煤公司双祥分公司河南 458000摘要：分析原封孔工艺存在的问题，论述“三堵三注”新技术带压封孔工艺原理、封孔流程及操作方法，主动支护式封孔原理，抽采浓度高、持续时间长、衰减慢等优点。

关键词：突出矿井三堵三注主动支护抽采效果1 引言预抽煤层瓦斯是降低突出危险区煤层瓦斯含量、防治煤与瓦斯突出的重要安全措施，是实现煤矿高效安全开采的重要基础。

随着矿井开采深度的增加，由于巷道受压变形严重，围岩裂隙、孔隙较发育，在巷道周围边形成的卸压带较深；同时在抽采钻孔施工过程中，对巷道及钻孔周围煤岩体产生损伤，在钻孔周边次生一些裂隙，如何选择合理的封孔工艺对瓦斯抽采浓度及抽采率至关重要。

2 主要内涵2.1钻孔封孔现状及存在问题河南能源鹤煤公司各矿井为煤与瓦斯突出矿井，矿井多数选择的底抽巷层位距离煤层底板10-15m，普遍存在巷道顶板岩性破碎成巷质量差的问题，原封孔工艺采用“两堵两注”，外囊袋距孔口之间有9米长的空间距离未封闭，造成抽采钻孔岩壁存在不同程度裂隙漏气现象，形成漏气通道，导致钻孔抽采浓度低、抽采效果差。

“三堵三注”带压注浆封孔工艺，一方面能使钻孔周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气通道（裂隙），即消除初期漏气通道；另一方面能使钻孔得到可靠的支护保证，封孔段形成约20m的封堵段高应力区，使钻孔周围不再产生新的漏气通道，即避免后期漏气通道的产生和发展。

2.2 三堵三注”新技术带压封孔工艺原理“三堵三注”囊袋封孔器主要有里外两个弹性囊袋、滤布、PE硬管20m、滤布花管、φ16mm注浆管、异径管件、止回阀、快速接头、喉箍、袋装封孔胶等部件组成。

即：前两个囊袋为一级封堵，两个囊袋中间注浆段为二级封堵，前两级封堵也称为“两堵两注”；外囊袋与聚氨酯之间的封堵段为三级封堵。

专利名称：一种新型囊袋式封孔器专利类型：实用新型专利
发明人：杨华富,郑希全,李鸿
申请号：CN201821721134.2
申请日：20181023
公开号：CN208900072U
公开日：
20190524
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型为一种新型囊袋式封孔器，在煤体中施工钻孔，在钻孔内安装瓦斯抽采管，在瓦斯抽采管上卷绕两个囊袋，在钻孔内底部安装注浆管，在钻孔内顶部安装返浆管，所述返浆管和注浆管与瓦斯抽采管均被卷绕在囊袋内，且注浆管和返浆管的端部伸入其中一个囊袋内，囊袋是由双重材料制作而成，质地结实，不易发生注浆压力过大时囊袋破碎的情况，同时囊袋能够将多余的水分过滤，只保留着浆料，返浆管能够排出囊袋中的气体，防止袋中存在气体，使囊袋充填紧实，满足钻孔密封的需求。

返浆管与压力表连通，可以密切的关注囊袋中的压力，做到囊袋压力的可视化。

申请人：杨华富
地址：551600 贵州省毕节市大方县绿塘乡绿塘煤矿
国籍：CN
代理机构：泰安市诚岳专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：张聪聪
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瓦斯抽采钻孔囊式带压封孔工艺应用解析发布时间：2023-01-15T02:52:30.229Z 来源：《工程建设标准化》2022年8月第16期作者：吴华帮[导读] 为了全面提升煤矿瓦斯抽采钻孔的应用效果，煤矿管理人员应加大研发力度，采用多元管控措施，提升瓦斯抽采系统运行的安全性和稳定性。

基于此，本文以钻孔囊式带压封孔工艺为例。

吴华帮身份证：52020219740923****摘要：为了全面提升煤矿瓦斯抽采钻孔的应用效果，煤矿管理人员应加大研发力度，采用多元管控措施，提升瓦斯抽采系统运行的安全性和稳定性。

基于此，本文以钻孔囊式带压封孔工艺为例。

首先以贵州盘江精煤股份有限公司山脚树煤矿为主要研究对象，首先简单介绍了煤矿概况，并说明了囊式带压封孔的具体工艺方法；其次通过应用实践，对不同封孔工艺处理方式进行对比试验，根据甲烷气体抽采的数据信息得出采用囊式封孔抽采效果较好的结论；最后，根据不同封孔情况，有针对性的介绍了钻孔带压封孔问题的其他注意事项及解决方法，希望能够给同行提供一定的参考价值。

关键词：瓦斯抽采；囊式带压封孔；聚氨酯封孔液；主要问题；解决方法引言采用科学合理的瓦斯抽采方式能够从一定程度上杜绝瓦斯安全意外事故发生的几率，对加强煤矿企业安全管理、改善外界生态环境有着积极深远影响，而妥善运用钻孔囊式带压封孔工艺能够促使封孔质量有所提高，进一步保证煤矿企业能够快速达到降本增效的目的。

对此，相关部门应加大研发力度，在大量模拟试验和实践应用下，不断优化并调整封孔处理工艺，继而达到预设的封孔效果。

1.煤矿企业概况以贵州盘江精煤股份有限公司山脚树煤矿为主要研究对象，整个矿井核定生产能力为310万t/a，是煤与瓦斯突出矿井。

矿井管理部门为了有效杜绝瓦斯安全事故的发生，应及时制定抽采方案及时对本煤层瓦斯抽采钻孔处理，在实际的钻孔过程中，应采用适当方式确保钻孔严密、不漏气。

据有关资料显示，此个煤矿管理采用传统的“两堵一注”的聚氨酯封孔注液方法，此个封孔方法主要有两个操作步骤，第一，应确保钻孔被适量的膨胀性聚氨酯封孔钻液统一封堵，保证钻孔3m处、12m处达到预设的封孔效果[1]；第二，应使用质量最佳的水泥砂浆材料全面对中间预留孔进行封闭处理，全面排出钻孔内部多余的空气，与此同时，采用适当措施确保所有钻孔能够进行正常抽采后，还应及时的预留一根注浆管和反浆管。