加压注浆封孔技术

封孔材料费
用阜新聚氨酯8～20袋/孔，材料费200～500元/孔。 用波雷因封孔18kg/孔，材料费600～700元/孔。 用阜新袋装聚氨酯+水泥封孔，材料费350～450元/孔。 用布袋聚氨酯+水泥封孔，材料费300～400元/孔。
演马庄矿波雷因封孔抽采参数
测定日期：2012.1.26
试验地点—演马27131运输巷
从2011年12月26日至2012年1月8日共封孔22个， 孔径φ89㎜，孔深60～70m。
演马矿27131运输巷封孔示意图
补215 216 217 218 219
220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242
在赵固二矿西盘区四横贯采用方法一封孔10个， 方法二封孔6个。
有4个百分孔，平均浓度60%，平均纯瓦斯量 343m3/d，最大一个单孔纯量达1008.4 m3/d，而 且是百分孔。
抽采效果分析
演马矿和九里山矿现单纯使用阜新聚氨酯所封的钻孔，单孔抽 采浓度平均为20～40%，单孔平均纯量10～15m3/d。采用膨胀 水泥加压注浆方法封堵了裂隙，抽采效果显著，单孔平均浓度 为90%，单孔平均流量60～130m3/d。
总体来说，现有的封孔方法只限于如何“堵”钻孔， 而未涉及到如何封堵和处理煤层裂隙和瓦斯泄露通 道，而这些裂隙和通道会随着瓦斯的抽出而发育扩 张，从而导致抽采后期漏入空气，造成抽采浓度下 降，缩短了钻孔的抽采周期。
低浓度钻孔原因
钻孔卸压圈裂隙漏气（钻孔半径的5～10倍）； 巷道卸压带裂隙漏气（巷道宽度的3～5倍）； 煤层节理裂隙发育导流； 废旧钻孔透气贯通漏气； 封孔充填不实漏气； 塌孔堵孔； 煤层瓦斯解吸慢、透气性差； 抽采参数不匹配； 煤尘或水堵塞抽放管。
2012/1/7
28.5
89.2
91.4
2012/1/9
3.0
93.3
114.7
2012/1/12
3.8
94.4
76.2
2012/1/19
4.1
92.3
74.4
2012/1/26
27.6
90.2
63.0
2012/2/2
31.5
85.6
62.8
演马庄矿阜新聚氨酯+水泥封孔抽采参数
测定日期：2012.1.26
封孔工序
带压封孔工艺需人员至少3人。 根据不同地质情况，如果不易塌孔可以当
班仅用聚氨酯封孔，预埋注浆管，下一班 再注浆，也可以当班封孔当班注浆。 在水泥、管材等准备就绪的情况下，仅注 浆一个孔需要10分钟左右。
试验情况
从2011年12月26日至2012年1月21日，在 演马庄矿、九里山矿、赵固二矿进行了封 孔试验，共封孔63个。
加压封孔基本原理
本煤层瓦斯抽采加压封孔技术，是基于煤壁内存在 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媒体裂隙内 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深入煤体微裂 隙内，并产生凝聚力，待浆液固化后，形成树枝状 分布，并与煤体颗粒固结在一起，以便彻底密封空 气泄入通道。
测定日期 平均负压（kPa) 平均浓度（%） 平均纯量（m3/d)
27.6 80.3 38.2
聚氨酯+水泥
27.6 98.9 66.9
聚氨酯+水泥
27.9 80.2 56.6
聚氨酯+水泥
27.8 90.2 35.1
聚氨酯+水泥
27.7 94.7 87.3
聚氨酯+水泥
27.7 80.3 46.3
平均值 27.7
90.5
60.3
演马庄矿阜新聚氨酯+水泥封孔抽采参数
上表钻孔其他时间测定数据的平均值
在演马庄矿27131运输巷，用方法一（阜新聚 氨酯+水泥）封孔10个。
在抽采负压为2～5kPa时，单孔平均浓度为 96%左右，平均纯瓦斯量63～129m3/d；
在抽采负压为28 kPa时，单孔平均浓度为90%， 平均纯瓦斯量61.6m3/d。
试验情况
在演马庄矿27131运输巷，用方法二（布袋聚 氨酯+水泥）封孔13个孔。
15m
1.5m
封孔方法
方法二：使用帆布袋聚氨酯时，在封孔管两端1.5—3m段 各套上长1.5m的帆布袋，并预埋4分铝塑管，使用双液注 浆泵注入聚氨酯1～2kg，中间注入膨胀水泥，与方法一同， 以下称该方法为方法二。
4.5m 3m
13.5m
帆布袋
聚氨酯
钻孔
铝塑管
聚氯乙烯抽采管
1m
3m
15m
3m 1.5m
试验情况
在九里山矿16031运输巷，用方法二封孔12个， 里段用帆布袋注聚氨酯封3m长、外段1m，中 间预留注浆管，抽一段时间后再注水泥。
注浆前抽采负压34.5kPa，单孔平均浓度32.3%， 平均纯瓦斯量25.9m3/d；注浆后抽采负压35.7kPa， 单孔平均浓度89.5%，平均纯瓦斯量99.5m3/d，纯 量是注浆前的近4倍。
封孔材料
聚氨酯：散装聚氨酯和阜新袋装聚氨酯。 膨胀水泥：新筑王公司研制的封孔材料
主要成分：硫铝熟料、铝酸钙粉，再配以辅助材料硬石膏和 白灰，根据性能要求再加入专用增强剂、缓凝剂、速凝剂、 膨胀剂、悬浮剂等。
性能：a、水灰比大。使用时水灰比按1.0～2.0：1.0控制；b、 凝结硬化快。凝结时间30-60 min，并根据不同的使用要求 可以调整；c、细度细。比表面积大于600 cm2/g，具有较好 的流动性和填缝效果；d、固化体微膨胀，膨胀率≥0.02%， 堵漏抗渗性好；e、满足抽放需要快。1:1水灰比时2小时强 度可达1Mpa以上，一天强度可达3 Mpa以上，后期强度持续 增长，几个小时即可接管实施瓦斯抽放；f、具有“裂隙修 复”功能，该封孔料固化体在水中长期浸泡强度不会降低， 反而会继续升高，在受压后出现的微细裂隙能够 “自修 复”。
波雷因
27.6
55.7
32.9
10
253 2011/12/19 15
波雷因
27.6
95.2
57.6
11
254 2011/12/19 15
波雷因
27.6
97.5
57.6
12
255 2011/12/19 15
波雷因
27.6
97.8
69.0
平均值 27.6
90.2
63.0
演马庄矿波雷因封孔抽采参数
上表钻孔其他时间测定数据的平均值
序号 孔号
连抽日期
封孔长度 （m） 封孔工艺
负压 （kPa)
浓度
纯量
（%） （m3/d)
1
243 2011/12/24 15
波雷因
27.7
97.1
35.0
2
244 2011/12/24 15
波雷因
27.6
59.6
26.6
3
246 2011/12/27 15
波雷因
27.7
96.4
65.2
4
247 2011/12/21 15
当前国内外采用的封孔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。其中， 水泥砂浆封孔主要适用于倾斜钻孔，对于近水平或 缓倾斜煤层则不适用；发泡聚合材料封孔具有发泡 倍数高、封孔快捷的优点，但其封孔材料成本高； 快速封孔器封孔速度快，可重复使用降低成本，但 封孔段短、效果差，只适用于临时抽放封孔。
方法三：在封孔管里、外段各绑1组2袋阜新聚氨酯，中间 注入波雷因约18kg。以下称该方法为方法三。
封孔设备
主要设备为镇江产QZB系列便携气动双液注 浆泵，具有以下优点：结构紧凑、出浆压 力高、大排量、效率高，便于移动，使用 维护方便；功能全，即可以注单液浆，分 浆液，也可以注双组份浆液；既可以注化 学浆液，也可以注水泥浆；各缸同步工作， 混合比可以调整，混浆均匀。
封孔长度 （m） 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
封孔工艺 负压 浓度 纯量 （kPa) （%） （m3/d)
聚氨酯+水泥
28.1 91.2 48.6
聚氨酯+水泥
27.6 99.1 72.8
聚氨酯+水泥
27.7 98.8 64.0
聚氨酯+水泥
27.7 91.6 87.1
聚氨酯+水泥
试验地点—九里山16031运输巷
从2012年1月16日-19日共封孔12个，孔径φ89㎜， 孔深93～104m。 九里山矿16031运输巷封孔示意图
30 25
20
5 1
15 10
404142 43 4445 46 47 48 49 50 51 52 38 39
试验地点—赵固二矿西盘区四横贯
从2011年12月26日-2012年1月16日共封孔16个， 孔径φ89㎜，孔深92m。
在抽采负压为2～5kPa时，单孔平均浓度为97%左 右，平均纯瓦斯量87～137m3/d；在抽采负压为28 kPa时，单孔平均浓度为92%，平均纯瓦斯量 88m3/d。
在演马庄矿27131运输巷，用方法三（阜新聚 氨酯+波雷因）封孔12个。
在抽采负压为2～5kPa时，单孔平均浓度为93%左 右，平均纯瓦斯量74～114m3/d；在抽采负压为28 kPa时，单孔平均浓度为90%，平均纯瓦斯量 63m3/d。
封孔工艺
1、当前焦煤集团普遍使用的封孔工艺
封孔材料为阜新实达袋装聚氨酯，将其成对成组绑 在封孔管上，揉搓后送入孔中，聚氨酯在袋中发泡 膨胀溢出袋外、凝固，实现封孔，每孔用药8～20 袋，全长封孔。
2、试验的封孔工艺
试验的封孔工艺为封孔段两端用聚氨酯封堵，中间 加压注入填充材料，封孔深度15～20m。两端试验 了阜新袋装聚氨酯和帆布袋、注聚氨酯两种形式， 中间的填充材料试验了波雷因和筑王试验膨胀水泥 两种。
波雷因
27.7
94.1
73.2
5
248 2011/12/20 15
波雷因
27.6
97.4
84.2
6
249 2011/12/20 15
波雷因
27.6
96.5
98.7
7
250 2011/12/19 15
波雷因
27.7
97.3
47.6
8
251 2011/12/19 15
波雷因
27.7
98.3
109.0
9
252 2011/12/19 15
通过对比，采用帆布袋加水泥的方法，效果是最好的，封孔材 料成本也是最低的，但工艺稍复杂些；采用阜新袋装聚氨酯加 水泥的效果稍次，也比较好，封孔材料成本约400元/孔；注波 雷因的效果也较好，但明显不如注水泥的效果好，成本约800 元/孔。
赵固二矿煤层节理和裂隙发育，卸压带宽度较大。单纯使用阜 新聚氨酯封孔的单孔浓度不到10%，矿上用波雷因试验封孔9～ 10m，平均单孔浓度为25.7%，单孔平均纯量119.2m3/d。用膨 胀水泥封孔16个，封孔深度13～21m，单孔平均浓度60%，单 孔平均纯量343m3/d，最大一个单孔纯量达1008.4 m3/d（1月 30日），抽采浓度和纯量是原来的近3倍。
加压注浆封孔技术
二0一二年二月
前言
瓦斯抽采效果不仅取决于煤层瓦斯生成及 赋存条件，而且决定于瓦斯抽采工程量及 工程质量，封孔效果是煤层瓦斯抽采的关 键。
近几年来，焦煤集团在进行了更换封孔材 料、深封孔、全长封孔等措施以后，仍普 遍存在封孔不严，抽采浓度较低，抽采效 果差的情况。
国内外封孔技术
序号 孔号 连抽日期
1
232 2011/12/31
2
233 2011/12/28
3
234 2011/12/29
4
235 2011/12/29
5
236 2011/12/27
6
237 2011/12/27
7
238 2011/12/26
8
239 2011/12/26
9
240 2011/12/26
10
242 2011/12/27
封孔方法
ห้องสมุดไป่ตู้
方法一：使用阜新袋装聚氨酯时，在封孔管两端1.5—3m 段使用6袋聚氨酯，中间的3—15m用注浆泵注入膨胀水泥， 注浆压力1MPa左右，注入膨胀水泥40～75kg，直至煤壁 或孔口出浆时停。2小时后连抽，以下称该方法为方法一。
4.5m
筑王膨胀水泥
阜新袋装聚氨酯
钻孔
铝塑管
聚氯乙烯抽采管
3m
测定日期
平均负压（kPa)
平均浓度（%）
平均纯量（m3/d)
2011/12/27
6.5
96.7
67.8
2011/12/28
4.6
93.5
35.7
2011/12/31
4.8
86.7
63.2
2012/1/3
4.1
89.7
75.4
2012/1/4
4.4
91.2
37.7
2012/1/5
32.8
83.7
75.8