新型瓦斯抽采封孔材料的应用与研究

新型瓦斯抽采封孔材料的应用与研究
文章以山西潞安集团余吾煤业有限责任公司采用KFGP-II型瓦斯封孔专用材料为例。

系统的介绍了在井下瓦斯抽放过程中，为充分保证抽放效果，余吾煤业勇于淘汰落后的封孔工艺和落后的封孔材料，积极采用新工艺、新材料，为综合治理矿井瓦斯，提高抽采效率，实现安全回采提供保障。

标签：高瓦斯；瓦斯抽采；封孔工艺；KFGP-II瓦斯；封孔专用材料
1 矿井生产能力及抽采系统介绍
余吾煤业有限责任公司2002年建井，于2007年5月投产。

矿井采用立井开拓，走向长壁采煤法，全部跨落法控制顶板。

余吾煤业设计生产能力为6.0Mt/a。

矿井现建有中央瓦斯抽放泵站、N2202水平瓦斯抽放泵站及两座地面永久瓦斯抽采泵站；采区各配套建有井下临时抽采泵站。

中央区泵站内安装5台型号为2BEC72（运行工况：负压42kpa、流量450m3/min）的水环式真空泵，2台运转，3台备用；N2202工作面水平分支井泵站安装4台ZWY270/355-G-0P（运行工况：负压42kpa、流量200m3/min），2台运转，2台备用。

2 传统封孔材料及其缺点
目前，国内多数矿井尤其是我国西南部中小型高瓦斯及突出矿井，瓦斯抽采采用的封孔材料及封孔工艺主要有：粘土/水泥砂浆封孔、封孔器封孔、水泥砂浆封孔及聚氨酯封孔等。

这些工艺均属于较为落后的封孔工艺，其主要缺点是：封孔长度短、封孔质量差，从而造成抽采负压低、抽采浓度低，影响矿井总体抽采效果。

另一方面，这些落后的封孔工艺还存在封孔工艺不易操作、封孔成本高、适用范围有限的缺点。

要想从根本上解决传统封孔质量上的缺陷，提高矿井瓦斯抽采效果，就必须从根本上改变传统封孔材料和传统封孔工艺。

3 新型材料的选取原则
与传统封孔工艺相比新的封孔工艺应满足具有更好的密封性、操作步骤简单方便、封孔速度快、材料便宜等要求。

密封材料应具备以下特点：（1）整体致密性好、抗老化性好、抗干裂行强的；（2）具有较好的膨胀性，用于封堵微裂隙；（3）适用范围更为广泛；（4）材料配比操作简单；（5）材料来源广泛，价格便宜；（6）无毒或者环保材料。

4 新型封孔材料的选取
目前，使用的新型封孔材料主要有聚氨酯、罗克休、ZK高分子泡沫、发泡水泥等，而KFGP-II瓦斯封孔专用材料是一种高分子聚合材料，该材料适用于各个领域的气体密闭加固使用，具有使用简单操作方便等诸多特点，该产品在不影
响密闭功能的同时还能够起到阻燃特点。

该材料是一种流动性强、凝结速度快、抗压强度大、结晶微膨胀早强固化材料，该材料的最大特点是能够与煤体稳定的牢牢的结合，使其材料与煤体能够融为一体，在材料注入孔壁内能够迅速的与煤体发生反应，从而达到最好的密封效果，在瓦斯气动封孔泵的作用下，能渗透到煤（岩）层、体裂隙中，从而防止钻孔漏气。

可以有效地提高瓦斯抽放浓度，延长瓦斯有效抽放期，保证瓦斯抽放工程起到应有的效果。

5 封孔工艺
5.1 捆绑注浆管和返浆管
5.1.1 仰孔（倾角α≥8°），每孔安装12mφ75PVC封孔管（3根光管），在封孔管上距孔口11.5m的位置捆绑一根返浆管（返浆管端头用10#铁丝绑死，每隔1m用扎带捆绑一下，距返浆管端头15cm处开一个3cm的口子用于返浆），在封孔管上距孔口1m的位置捆绑一根注浆管。

5.1.2 俯孔（倾角α≤-8°），每孔安装12mφ75PVC封孔管（3根光管），封孔管端头（距孔口12m一端）用透明胶带密封，以防煤渣进入封孔管内造成堵渣。

5.1.3 近水平孔（倾角-8°<α<8°），每孔安装12mφ75PVC封孔管（3根光管），封孔管端头（距孔口12m一端）用透明胶带密封，以防煤渣进入封孔管内造成堵渣。

在封孔管上距孔口10m的位置捆绑一根返浆管（返浆管端头用10#铁丝绑死，每隔1m用扎带捆绑一下，距返浆管端头15cm处开一个3cm的口子用于返浆），在封孔管上距孔口1m的位置捆绑一根注浆管。

5.2 捆绑A、B袋密闭剂
5.2.1 仰孔（倾角α≥8°），准备3袋A、B袋密封剂，拉开A、B袋密封袋的隔离条，用手把A、B密封剂摇均匀（大约30秒），用胶带把密封袋竖着绑在封孔管端头（孔口一端）0.3m的位置上。

5.2.2 俯孔（倾角α≤-8°），准备6袋A、B袋密封剂，拉开A、B袋密封袋的隔离条，用手把A、B密封剂摇均匀（大约30秒），用胶带把密封袋分两组（每组3袋）竖着绑在封孔管端头（距孔口12m一端）1m的位置上。

5.2.3 近水平孔（倾角-8°<α<8°），准备6袋A、B袋密封剂，拉开A、B袋密封袋的隔离条，用手把A、B密封剂摇均匀（大约30秒），用胶带把密封袋分两组（每组3袋）分别竖着绑在封孔管端头（距孔口12m一端）1m的位置上。

5.3 下封孔管
5.3.1 将绑好注浆管和返浆管的封孔管及时顺畅送入抽采钻孔内，从拉开A、B袋密闭剂的隔离条后5分钟内必须完成下管工作。

5.3.2 下管完成后等大约15分钟，用双手推拉φ75PVC封孔管确定是否固定结实。

仰孔和俯孔在封孔管固定牢固后，方可开始封孔区注浆作业；近水平孔需用瓦斯封孔专用材料（KFGP-II）适当加水调和将孔口封堵严密后，在封孔管内下16mφ50PVC管（4根），再开始注浆作业。

5.4 注浆封孔
5.4.1 连接注浆管路，给注浆泵接好压风管，将注浆泵调试好。

5.4.2 先把水加入注浆泵的搅拌斗里同时把封孔泵的离合器打开让它慢慢搅拌，然后把瓦斯封孔专用材料（KFGP-II）与水按水灰比1：2.3（质量比）倒入搅拌斗内，搅拌均匀后，关上注浆泵的离合器；关闭压风，启动单螺体，并再开启压风，注浆料会从注浆管直接流入钻孔内，仰孔从返浆管返出注浆料后，停止注浆；俯孔从孔口返出注浆料，停止注浆；近水平孔从返浆管返出料后，把返浆管堵起来，用注浆泵再注一下，即可停止。

5.4.3 注浆完成后，将瓦斯封孔专用材料（KFGP-II）适当加水调和后，将孔口封堵严密。

封孔工艺详见图1、图2、图3。

6 结束语
利用KFGP-II瓦斯封孔专用材料封闭瓦斯抽放钻孔，克服了传统封孔工艺的诸多缺点，封孔效果好，工艺简单，能有效的保证矿井瓦斯抽放效果，保证矿井安全生产。

参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.煤矿瓦斯抽采工程设计规范[M].中国计划出版社，2009.
[2]孙文德，李子全.瓦斯抽采中新型封孔材料及工艺的应用研究[J].煤炭科学技术，2012，4：60-63.。