“两堵一注”封孔工艺说明教程文件

“两堵一注”带压封孔技术在白龙山煤矿的应用研究我国大部分煤与瓦斯突出矿井采用钻孔预抽煤层瓦斯的区域综合防突措施，但是目前我国瓦斯抽采钻孔的预抽瓦斯体积分数低，瓦斯抽采钻孔封孔效果不佳，抽采浓度低，抽采瓦斯量小，导致大多矿井瓦斯抽采量不达标。

煤层瓦斯抽采效果的影响因素包括煤层原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、地质构造、煤层透气性系数、衰减系数、煤的坚固性系数等煤层赋存特性，及抽采钻孔施工参数、封孔工艺等施工参数。

煤层瓦斯抽采过程包括钻孔设计、施工、封孔以及合茬连抽等多道工序，其中抽采钻孔封孔质量的好坏直接影响到煤层瓦斯抽采效果，通过改进钻孔封孔技术，选用合理的封孔工艺和封孔材料，可以提高钻孔封孔质量，从而提高煤层瓦斯抽采效果。

目前国外用于抽采钻孔封孔的技术主要有机械注水泥砂浆封孔、发泡聚合材料封孔、封孔器封孔等。

但是这些封孔技术受到了钻孔方式、封孔成本和封孔效果等因素的影响，均不能很好的满足白龙山煤矿一井现场的要求。

针对白龙山煤矿一井特有的地质构造、煤层瓦斯赋存、煤层结构和构造特点，为了提高封孔质量，改善封孔效果，在对现有的高分子发泡材料和水泥砂浆封孔技术进行总结分析的基础上，提出了新型的“两堵一注”带压封孔技术，并在白龙山煤矿一井进行了现场试验。

1 “两堵一注”带压封孔原理“两堵一注”带压封孔工艺的原理是：在钻孔孔口一定距离的抽采管（实管）两端布置囊袋A和囊袋B，通过注浆管向两个囊袋注入速凝膨胀封孔注浆液，使囊袋膨胀后在封孔段两端对孔壁形成压力，当注浆压力达到一定值后，使得中央爆破阀开启，注浆液开始填充两个囊袋中间封孔段空间，当排气管返回注浆液时说明钻孔封孔段已充满，关闭排气管后继续向封孔段注浆加压，最后达到带压封孔要求，“两堵一注”带压封孔原理如图1所示。

带压封孔使用的速凝膨胀封孔注浆液封孔材料具有凝固膨胀后不析水、微膨胀的特点，因此在钻孔封孔段充满注浆液后，在注浆液的凝固过程中，封孔材料将不会收缩并继续膨胀，充填封孔段周围已有的裂隙，提高封孔质量，从而达到密封钻孔的目的。

“两堵一注”硬管直连带压封孔技术研究摘要：瓦斯突出矿井煤层的开采往往伴随着大量瓦斯涌出，特别是随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加，瓦斯涌出量越来越大，瓦斯灾害已成为制约高效集约化开采技术发展和安全生产的最重要因素。

因此，如何有效地解决高瓦斯煤层开采过程中的瓦斯突出和大量瓦斯涌出问题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。

通过利用“两堵一注”硬管直连带压封孔技术，结合煤岩特性及现场实验结果，成功解决“两堵一注”带压封孔技术封孔不严、漏气严重的问题。

该技术为矿井瓦斯治理工作提供了技术保障和支撑，具有一定的推广价值。

基于此，本文作者结合自身实践就“两堵一注”硬管直连带压封孔技术的相关内容进行分析和研究，以供参考。

关键词：两堵一注；硬管直连带压封孔技术引言：封孔是矿井瓦斯抽放钻孔中的一项重要技术，封孔不好，瓦斯抽放浓度降低，从而影响矿井瓦斯治理工作及瓦斯合理利用。

通过对矿井钻孔封孔技术的研究，实现矿井瓦斯高效治理、安全快速掘进、高效利用瓦斯，全面提升矿井瓦斯治理水平，为其他煤矿瓦斯高效治理提供一定的依据。

1钻孔封孔技术采用“两堵一注”硬管直连带压封孔工艺，利用矿用封孔器与抽采管连接形成高压挡板，通过注浆管将膨胀材料浆液带压注入钻孔周围裂隙中，对钻孔周围煤岩体施加主动支护，待材料有效渗入到钻孔裂隙中，膨胀硬化反应后完成封孔，该封孔工艺可达到封堵裂隙、阻碍钻孔变形、封孔材料与钻孔壁紧密结合的目的，实现瓦斯的高效抽采。

2封孔实施步骤2.1预算封孔材料用量根据实际钻孔结构参数和封孔结构示意图，计算花管、实管、直连实管、注浆管的长度和封孔剂干料量，并按照计算好的数量准备齐全。

封孔剂干料按照最低参考经验用料量的1.5倍进行计算（Φ94mm的钻孔，封孔剂干料8.5kg，Φ113mm的钻孔，封孔剂干料10kg）。

2.2下入封孔管花管→实管→里囊袋（注浆管、滤水孔）→直连实管、注浆管→外囊袋。

封孔段位于岩孔中，岩孔中下入实管并进入煤孔中0.5m-3m，煤孔中下入花管。

“两堵一注”囊袋式带压注浆封孔工艺试验及效果分析孟键;白鹏【期刊名称】《中国煤炭工业》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】3页(P65-67)【作者】孟键;白鹏【作者单位】华电煤业集团有限公司;山西石泉煤业有限责任公司【正文语种】中文一、引言煤层瓦斯抽采工作是煤矿瓦斯治理最主要的手段，也是瓦斯利用的重要环节，煤层瓦斯抽采效果的好坏，直接影响煤矿的安全生产。

瓦斯抽采工作在高瓦斯、突出矿井瓦斯治理工作中具有不可替代的作用。

由于我国煤层地质条件复杂、透气性差、地应力大，使得常规的封孔方法和工艺封孔效率低、封孔效果差。

山西石泉煤业有限责任公司目前所开采的3号煤层瓦斯含量高、瓦斯压力大，矿井瓦斯问题尤为严重。

原有封孔技术缺陷使得石泉煤业抽采钻孔漏气严重、抽采瓦斯浓度低，不利于煤层瓦斯抽采工作，也非常不利于煤矿安全生产。

基于此，结合石泉煤业3号煤层具体情况，开展针对巷道周边煤岩体蠕变条件下的巷周及钻孔周边应力分布规律与裂隙发育特征，并根据其确定结果，确立煤层钻孔的合理始封位置、合理封孔深度、合理注浆压力等参数研究，为提高煤层钻孔封孔质量提供理论基础和技术支持。

二、目前我国煤矿煤层钻孔封孔技术存在的主要问题巷道周围煤岩体的蠕变效应对于钻孔始封位置和封孔段长度影响研究较少，注浆压力等选择不合理，导致钻孔周边裂隙无法被完全封堵、封孔效果不理想，使得煤层瓦斯抽采效果差、煤层测压测值不准，影响瓦斯治理措施，为煤矿安全生产埋下隐患。

三、采用聚氨酯封孔工艺现状石泉煤业原来采用聚氨酯材料对煤层钻孔进行封孔，并联网抽采，但瓦斯抽采效果并不理想，瓦斯抽采效率普遍不高，其主要原因之一就是封孔质量差。

以采用聚氨酯封孔的巷帮钻场抽采瓦斯参数为例，30106胶带顺槽在掘进初期20d内掘进了50.4m，巷帮钻场4个超前钻孔瓦斯抽采浓度稳定在4%～6%，瓦斯抽采纯量在0.1～0.14m3/min，单个钻孔瓦斯抽采纯量平均为0.025～0.035m3/min，由此可见，采用聚氨酯封孔方法的封孔效果并不理想。

活动规程为促进煤矿瓦斯抽放注浆封孔新工艺“两堵一注技术”管理工作，提高封孔人员作业的整体水平，使新工艺作业规程更加规范，效果更加明显，更好地发挥其作业规程在煤矿安全生产过程中的指导作用，平煤集团勘探处对各打钻工区的瓦斯抽放注浆封孔作业进行评比。

评比规则如下：一：理论部分（40分）1：新工艺原理描述：瓦斯抽放用注浆封孔器利用注浆泵注浆压力先将封孔器两端囊袋充满浆液使其膨胀后，达到一定压力后爆破阀爆破，填充中间空隙，整体压力达到规定压力后，注浆泵自动停止工作。

优点：新工艺为带压式封孔注浆在注浆过程中有效的填充渗透煤层裂隙，而且注浆孔内最终达到压力为1.5—2MPa有效的提高了浆液凝固后的致密性。

有效的延缓了后期抽放的瓦斯浓度衰减。

（10分）2．新工艺一些重要参数：注浆泵进气口限压阀调节为0.4MPa，出浆压力为1.5-2MPa。

（7分）3.新工艺注浆料配比：水：料=1.2:1 此比例为重量比，1L水等于1千克。

即36L 水加两袋注浆料。

注：水不能用温度较高的水。

（7分）4．新工艺注浆要求：泥浆必须搅拌均匀；注浆过程中应坚持“小流量，长时间”的原则，使孔内压力逐渐上升，以便能够更多的渗入，保证封孔的致密性，直至注浆泵停止工作，方可停止注浆；注浆结束后，要用清水清洗注浆泵，防止被泥浆堵死。

(6分)5.新工艺注浆流程：1）将封孔器套在瓦斯抽放实管上把囊袋用铁丝均匀扎紧，2）将扎好的封孔器和抽放管一起送到预定煤孔深度。

3）将注浆装置与气源连接，调整好气压阀，倒入清水，打开注浆泵和搅拌器开关看是否能够正常工作。

4）打开气动搅拌器倒入注浆料搅拌均匀后开始注浆。

5）注浆泵停止工作后将注浆折死，打开泄压阀，去掉注浆管清洗注浆泵。

（10分）二:现场操作部分（60分）1：囊袋与瓦斯抽放管的捆绑：1）囊袋必须均匀捆扎。

2）最末端囊袋必须捆绑牢固用力拽不能使其移动。

3）捆绑囊袋的铁丝头必须与囊袋成反方向预防把囊袋扎破。

4）后面三道捆绑时不能使注浆管变形。

“两堵一注”封孔工艺指导意见根据郑煤集团公司“一通三防”管理手册第三十一条（一）、（二）要求，抽采钻孔封孔段长度为15～18m；护孔管长度顺层钻孔应伸入煤层不少于钻孔深度的二分之一，穿层钻孔应超过煤岩交结处至少1 m以上，为保证封孔质量要求采取“两堵一注”封孔工艺。

一、钻孔封孔工艺流程：（一）测量成孔后瓦斯浓度、清孔（二）下护孔管和注浆管（三）进行“两堵一注”注浆1、单液注浆：（1）水灰比的选择根据浆液混合后水灰反应充分程度，为避免多余水分被煤、岩体吸收后空腔的存在，要求水灰比选择：1：1.5和1：2。

（2）浆液注入量的确定①.浆液比重的确定：d=1+﹛1/(水灰比×3+1)﹜×2②.浆液量的确定：Q=d×0.25×3.14(D2－d2)×h ×1.2×1.1其中：D——钻孔直径d——封孔管直径h——封孔段长度1.1——钻孔直径不规则系数1.05——浆液可利用系数③.钻孔配浆量表水灰配比表单位：kg/m（3）应用范围①．钻孔通过的煤层、岩层层位均匀一致，倾角大于15度时。

②. 钻孔施工过程中无塌孔、无卡钻等异常现象，倾角大于15度时。

③.单液注浆适应于多轮次注浆工艺。

2、双液注浆（1）水灰比的选择根据浆液混合后水灰反应充分程度，为避免多余水分被煤、岩体吸收后空腔的存在，要求水灰比选择：1：1：0.01～0.05、1：1.5：0.01～0.05和1：2：0.01～0.05。

（2）浆液注入量的确定水灰配比表单位：kg/m（3）应用范围①.钻孔遇破碎带、卸压带（区）时要选用水泥—水玻璃双液注浆。

②.断层泥带，当裂隙宽度（或粒径）小于1mm，或渗透系数K≥1×10-5m/s时，加固压浆优先选用水泥—水玻璃双液注浆。

③.断层破碎带各砂卵石地层，当裂隙宽度（或粒径）大于1 mm，或渗透系数K≥5×10-4m/s时，堵水注浆。

金鼎安全瓦斯治理工艺----“两堵一注”封孔试验报告为提高钻孔瓦斯抽放浓度，提高抽放效率，缩短抽放达标期，做好瓦斯治理，在桃园煤矿II2轨道大巷6#钻场及II1028机巷对安徽宿州市金鼎安全技术股份公司的囊袋式封孔装置+速凝膨胀材料的“两堵一注”封孔工艺进行了试验。

本次实验共选取穿层钻孔40个，顺层钻孔10个，旨在验证囊袋式（矿用封孔器）“两堵一注”封孔效果。

一、概况桃园煤矿位于安徽省宿州市南部北杨寨乡境内，北距宿州市12km（交通位置见图1-1）。

其北界为F断层，南部以第10勘探线为界与祁南煤矿毗邻，西界1煤层-800m底板等高线的水平投影为界。

井田南北为10煤层露头线，东界至32走向长约15km，东西倾向宽1.5～3.5km，井田面积约32km2。

煤层为煤与瓦斯突矿井核定生产能力160万t/a，为煤与瓦斯突出矿井，82出危险煤层。

桃园煤矿II2采区走向长约2500m，倾斜宽约1600m，面积约4.5km2。

1、II2采区10煤层赋存、瓦斯、地质条件II2采区10煤层两极厚度0.54～4.04m，平均厚3.22m，含1层泥岩或炭质泥岩夹矸。

煤层顶板为泥岩、粉砂岩和砂岩，岩性变化复杂，砂岩与泥岩、粉砂岩常相间出现；底板多为泥岩及粉砂岩。

10煤层推测瓦斯压力为0.69～1.47MPa，在标高为-538.5m时，煤层瓦斯压力为0.74MPa。

煤层瓦斯含量为5.29～7.84m3/t，在标高为-823m时，煤层瓦斯含量达到8m3/t。

2、实验区域地质概况及瓦斯赋存情况II1028工作面位于Ⅱ2采区北翼，上区段为即将回采的Ⅱ1026工作面，下为10煤层未开拓区域，左以Ⅱ2轨道上山保护煤柱为界，右至Ⅱ2采区边界。

该工作面外段走向长约310m受古河流冲刷影响，局部煤层因冲刷而缺失，煤层厚度变化较大，厚度为0～4.2m，平均3.4m，局部含有一层夹矸，一般厚0～0.3m，平均0.2m；煤层倾角为20～33°，平均26°；煤层顶、底板均为泥岩。

羊场煤矿两堵一注封孔步骤
1、封孔前，要对施钻钻孔进行全面检查，确保钻孔完好，不垮孔、不变形、不积渣，为安装封堵材料做好准备，若实行两堵一注工作时，发现垮孔、变形、积渣的钻孔严禁封孔，下套管时，前端套管必须有筛眼，确保接头固定严实，接头用透明胶固定一圈，防止下放时断裂或脱落，PVC管管道低后，尾部退出预留封孔长度的PVC管，然后用筛眼的PVC管连接好，用于内外封堵工作。

2、将准备好的美固剂绑入内封堵设计位置，并用透明胶布将其上口扎牢、同时准备外封堵材料及注浆管、回浆管。

3、内封堵材料固定在PVC管上，注意棉纱固定方法，为安装创造条件，若封堵材料固定在PVC管上，用棉纱固定堵住美固剂，美固剂膨胀长度直径94钻头膨胀距离1m、直径75钻头膨胀距离为1.5m，防止美固剂膨胀时松动。

4、外封堵材料固定在PVC管上，注意棉纱、注浆管、回浆管材料的固定方法和距离，为安装创造条件，若封堵材料固定在PVC管上，注意棉纱、注浆管、回浆管材料的固定方法和距离，上行孔封孔深度20m，下行孔孔封孔深度16m，条带、穿层封孔深度12m。

5、将外封材料固定在抽采管上，与内封材料固定相似，注意要将注浆管、回浆管一同插入外层的封堵材料内，并在其两出口处用棉纱堵实。

6、将准备好的美固剂倒入外封堵材料袋内和棉纱配合，并将其上口扎牢，将内外封堵材料推动设计位置，待美固剂混合发泡后，内
外封堵材料即固定牢固，完成两堵工作。

7、完成两堵工作后，就可以进行注浆了，根据设计注浆压力，按程序操作。

8、注意注浆浓度配比，使用水泥和水是1比1的比例，其余经验证有效后可用。