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1、安全新技术《煤层瓦斯抽放钻孔封孔技术研究》学号：js12120002姓名：李海鉴4煤层瓦斯抽放钻孔封孔技术研究李海鉴(中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221008)摘要：瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本性措施。本文比较和研究了目前煤矿封孔工艺，为提高瓦斯抽采效果提供了依据。关键词：矿井瓦斯；抽放；封孔中图分类号:TD煤与瓦斯突出是严重影响煤矿生产安全的重大因素之一，瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理与利用的根本措施和主要途径,钻孔瓦斯抽采效果的好坏,除了钻孔的合理布置,主要是钻孔孔口的封孔质量。常规的瓦斯抽采钻孔封孔技术包括采用有机材料或无机材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括
2、粘土人工封孔、机械注水泥砂浆封孔、发泡聚合材料封孔。现在研究的很多种封孔放法结合了各种封孔技术优点，采用两种或多种技术组合使用，使封孔效果得到改善。同时从一次封孔研究到二次封孔技术，使封孔技术更加丰富，提高了抽采效率。1、粘土人工封孔常用粘土为黄泥或水泥团，粘土封孔法对封孔的材料要求不高,而且所花费的成本也很低,但是对封孔的工艺要求却很高。其受限于钻孔长度和粘土的软硬度,很难将钻孔封的密闭不透气,稍有一个环节的疏忽都可以导致其钻孔封闭不实。粘土封孔方法封孔长度较短，黄泥遇水变软，密实性不好，容易漏气。采用黄泥、水泥团人工封孔，钻孔密封质量差、作业时间长、劳动强度大，现场已很少采
3、用。2、机械注水泥砂浆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和解决粘土法封孔难以解决的一些难题,从而能较好的封实钻孔。用一根回浆管即可检验其封孔长度,操作比较简单省时。机械注浆虽可大大缩短封孔时间，但是目前的机械注浆设备笨重，加大了工人的劳动强度和搬运时间。对于倾斜钻孔可以保证封孔质量，但是对于近水平或缓倾斜煤层不适用。水泥短时间内不能硬化固结，并且凝固后易收缩导致漏气，从而使封孔后瓦斯浓度衰减比较快。3、发泡聚合材料封孔采用发泡聚合材料聚氨酯(马丽
4、散)封孔，由于聚合材料发泡倍数高、质量轻，具有工艺简单、密封可靠、封孔迅速等特点而得到了广泛应用。然而目前化学聚氨酯封孔技术主要是采用徒手封孔，封孔长度只有3～5m，不能有效封堵钻孔瓦斯抽采松动裂隙带，瓦斯抽采浓度不高，钻孔抽采寿命不长，甚至对操作不熟练的封孔工人，由于聚氨酯发泡反应快，一般在2～4min完成，抽采钻孔往往很难成功封孔而造成废孔。发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岩层致密和服务时间不长的岩孔,4主要包括摩擦式封孔器和水力膨胀式封孔器两大类。封孔时先将封孔器放入钻孔封孔位置,再通过留在钻孔外的专门机械机构使内、外管相对
5、运动,挤压封孔器前端的胶皮胀圈,使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大,封孔质量可靠,还可以重复利用,是一种理想的封孔装置。但是由于其昂贵的成本和价格,目前并没有得到普及应用。1、聚氨酯封孔器封孔该方法使用三种化学药液,按一定比例进行配比,将配好的药液均匀涂抹在麻袋上,涂抹的同时迅速把麻袋缠绕在封孔器上,再把封孔器送入抽放钻孔孔口内,此时依靠聚胺脂发生化学反应而膨胀,从而达到钻孔封孔的目的。缺点：1药液配比必须适中,一旦配比不适中,将不能实现封孔目的,导致材料的浪费。2药液发生膨胀需要一定时间,一般在60min以上,8h班最多可完成6个钻孔,不能实现快速封孔,且孔口
6、有残留膨胀物。3封孔后受到顶板的挤压易出现裂缝,导致钻孔漏气,降低抽放效果。4钻孔封孔长度有限,一般封孔器的长度仅为3m,封孔段仅为800mm～1000mm。实践证明,封孔段距离应不小于5m。由于不能实现长距离封孔,导致钻孔抽放负压较低,最大只能达到9.3kPa～10.9kPa。5钻孔封孔段易出现导通通道,尤其是全锚支护的巷道。2、囊袋式注浆封孔囊袋式注浆封孔法是考虑到国内现行封孔技术的缺陷,结合国外封孔技术的经验和国内情况提出的一种成本适中、能显著改善抽采效果的封孔方法。它改变了过去人们普遍认为的瓦斯抽采钻孔难以实现注浆封孔的常规看法。同时,这种封孔方法一方面能使钻孔周围的裂
7、隙得到充填,消除开孔时形成的漏气通道(裂隙);另一方面能使钻孔得到可靠的支护,保证钻孔的稳定性,使钻孔周围不再产生新的漏气通道(裂隙)。囊袋式注浆封孔法的关键技术是孔内一次性囊袋注浆装置。该装置通过2个囊袋封堵1段钻孔,2个囊袋之间有1段塑料管,塑料管上开设有钻孔注浆口,先向囊袋注浆,通过囊袋膨涨后封堵封孔段钻孔,然后囊袋内的浆液通过钻孔注浆口向2个囊袋之间的钻孔注浆,并形成注浆压力使浆液向钻孔壁渗透。囊袋式注浆封孔法的装置结构新颖、构思巧妙,能够顺利的进行现场施工,封孔效果较聚氨酯封孔法有
