几种瓦斯抽放钻孔封孔技术对比分析

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1、几种瓦斯抽放钻孔封孔技术对比分析王永存河南煤化集团永煤公司车集煤矿河南永城476600摘要：近年来瓦斯抽采技术得到了很大发展，钻孔封孔技术由原先的聚氨酯封孔发展到了水泥填充、气囊封孔等技术。由于煤矿地质条件、煤层瓦斯透气性、瓦斯含量、瓦斯压力等条件的不同选择封孔方式也不一样。这里就目前煤矿钻孔封孔的各种方法做一个简述。并提出一种新的加压注浆封孔法。关键词：瓦斯抽采钻孔封孔分析1引言瓦斯做为一种可燃气体是一种洁净能源，我国瓦斯（煤层气）资源相当丰富。纯瓦斯的热值大于33000kJ/m同常规天然气相当，是通用煤气的3倍左右，且燃烧后很少产生污染物，属优质洁净气体能源。因此开

2、发利用煤层瓦斯资源，对于充分利用洁净能源，优化我国能源结构，改善煤矿安全生产条件以及减少大气污染，都具冇重大的经济和社会效益［1］。瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，可以使瓦斯变害为宝（发电、供应煤气公司、汽车燃料等），对于煤矿安全、环境保护和资源利用均具有重耍的意义。所以提高瓦斯抽采浓度是现在国内矿井需要解决的一个重要问题。2：煤矿封孔技术2.1聚氨酯封孔技术国内本煤层钻孔普遍采用“高分子发泡材料”，其中以聚氨酯材料为主要材料，根据配方配料的差异乂有很多名称的叫法。封孔时将双组分“高分子发泡材料”混合搅拌后，用棉纱、棉布、毛巾等织物浸泽缠绕在封孔管的某个长度上

3、，然后插入钻孔10米左右的深处，“高分子发泡材料”发泡膨胀，将钻孔封堵［2］。图1.1高分子发泡材料封孔法漏气通道扩张示意图1.封孔时发泡材料体枳膨胀2.封孔初期钻孔周围裂隙漏气通道3.封孔抽采管4.封孔后期发泡材料圧缩体积变大5.封孔后期钻孔周围裂隙漏气通道变大由于高分子发泡材料需要有较高的发泡倍数才能将钻孔封闭，高分子发泡材料发泡之后具冇两个致命缺陷：第一，抗压强度低；第二，可压缩两很大。高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井往往采深较大，相应的地应力也较大，加之煤层强度普遍较低，井下煤层钻孔在地应力作用下将逐渐蠕变，钻孔在蠕变的过程中，钻孔周围的煤体将会产生松动裂隙（漏气通道

4、）。如图：2.2机械弹性封孔技术常用的机械弹性封孔技术有两种：螺旋弹性胀圈式封孔器、弹性串球式封孔器，这两种封孔器的结构如图1.1和图1.2所示，其工作原理都是在外加力的挤压作用下，迫使弹性胶桶或者弹性串球膨胀，贴紧钻孔内壁，达到封孔的口的;当外加力取消后，胶桶或串球在口身的弹性力作用下恢复原状，即可从钻孔中取出，重复使用。图1.2螺旋式封孔器示意图1：接头2：螺母3：手柄4：垫板5：定向销6：套管7：螺杆8：传力垫9：外套10：内管11：托盘12：胶桶13：螺帽14：手柄图1.3串球式封孔器1：内套2：橡胶球3：挤压板4：挤压外套上述两种封孔器，用在采煤工作面临时性封孔

5、，钻孔深度前（5-10米），主要抽采工作面前方松动区内的瓦斯，在距离孔口1-2米封孔，它们对钻孔的密封性能很井，漏气很严重，根木不能用于木煤层长效抽采钻孔的封孔。2.3充气式封孔器充气式封孔器主要有两种，一种是免充气气囊式，另一种是充气气囊式［3］。前者将气体封闭在一个橡胶囊里，气囊中部有一根抽采管，利用气体的可压缩性将气囊塞进钻孔里实现封孔，主要在孔口1米范围内封孔；后者的气囊里没有封闭空气，气囊屮部冇一根抽采管，将囊带塞进钻孔之后，让后再向囊带充气。两者的效果儿乎是一样的，只能做为临时性封孔。2.4水力膨胀式封孔器水力膨胀式封孔器的原理是：压力水进入封孔器后，通过在膨

6、胀器内部所形成的水压升高来促使封孔器胶管膨胀，从而达到封堵钻孔的目的。膨胀胶管可以是钢丝复合胶管，向胶管内的注水压力可以达很高的压力，对钻孔具有很好的封闭效果。这种封孔器在煤层注水方而用的较多，但对于本煤层长效抽釆来讲是不可行，原因有二：第一，成本较高；第二，封孔器的微泄漏不能保证长效封孔的效果。3新型加压注浆封孔法3.1封孔原理加压注浆封孔法主要原理是由于树脂膨胀量比较大而且材质坚硬，通过树脂包在钻孔中两端膨胀封堵，在中间的空隙中通过单向阀注入水泥。树脂包的封堵可以承受一定的水泥压力。这种封孔方法一方面能使钻孔周围的裂隙得到充填，消除开孔吋形成的漏气通道（裂隙），即消除

7、初期漏气通道；另一方面能使钻孔得到可靠的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气通道（裂隙）,即避免后期漏气通道的产生和发展［4］。1：瓦斯抽采管2：钻孔3：树脂包4：PE管5：单向阀6：水泥填充区这种方法简单，适合各种地质情况的钻孔。特别适合于钻孔倾角大、封孔深度深的上向或下向孔封孔。先在抽采管首端距管口150伽处安装一比扩孔宜径略小的圆盘，在管前端150nun位置捆扎少量棉纱并加入膨胀树脂，并将抽采管插入孔内，以固定抽采管和防止漏浆，将1：2.5的水泥、砂浆倒入抽采管和钻孔之间的环形空间即可封孔，待砂浆凝固后即可进