裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术
瓦斯抽放钻孔封孔方法及标准
瓦斯抽放钻孔施工工艺及要求
为了充分发挥瓦斯抽放系统的抽放效果，根据《防止煤与瓦斯突出规定》及本矿实际情况特制定本要求。
1、预抽瓦斯钻孔必须封堵严密。
顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m，穿层钻孔的封孔长度不得小于5m。
2、预抽瓦斯钻孔封孔前要用清水将钻孔清洗干净。
预抽瓦斯钻孔聚氨酯封孔。
3、聚氨酯封孔：
卷缠药液法施工工艺
（1）卷缠药液法抽放管结构示意图
1—筛孔段；2—铁档盘；3—木塞；4—橡胶垫圈；5—毛巾布；6—铁丝；7—抽放管
（2）封孔操作程序如下图
马丽散白黑溶液的比例：体积比1:1（对于
Φ75的钻孔配Φ50抽放管有重量各0.5-0.75kg即可）
（3）封孔示意图
1——抽放孔；2——聚氨酯密封段；3——水泥砂浆段
4、封孔前必须用清水清洗钻孔。
5、钻孔埋设的抽放管选用阻燃抗静电的一吋PVC—KM管。
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煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究
第38卷第6期 中国矿业大学学报 Vol.38No.62009年11月 Journal of China University of Mining &Technology Nov.2009收稿日期:20090113基金项目:国家自然科学基金项目(50604014);教育部新世纪优秀人才资助项目(NCET 20820838);国家大学生创新性实验计划项目(081029024)作者简介:周福宝(19762),男,江苏省南京市人,教授,工学博士,从事矿井通风与安全方面的研究.E 2m ail :f.zhou @ T el :0516283995053煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究周福宝,李金海,昃 玺,刘应科,张仁贵,沈思骏(中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,安全工程学院,江苏徐州 221008)摘要:针对煤层钻孔抽放瓦斯后煤层孔隙裂隙发育致使瓦斯浓度下降,钻孔有效抽放期缩短的技术难题,首次提出二次封孔方法.阐述了二次封孔方法的基本原理,建立了微细膨胀粉料颗粒在孔隙裂隙中运动的数学模型,并在晋城煤业集团公司寺河矿开展了6个月的现场工业性试验.结果表明:应用二次封孔方法可提高瓦斯抽放浓度25%～50%,延长钻孔的有效瓦斯抽放期3个月.关键词:矿井瓦斯;抽放;封孔;二次封孔方法中图分类号:TD 713.32文献标识码:A文章编号:100021964(2009)0620764205A St udy of t he Second Hole Sealing Met hod toImprove Gas Drainage in Coal SeamsZHOU Fu 2bao ,L I Jin 2hai ,ZE Xi ,L IU Y ing 2ke ,ZHAN G Ren 2gui ,SH EN Si 2jun(State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining ,School of Safety Engineering ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou ,Jiangsu 221008,China )Abstract :Gas concent rations drop ,and t he effective gas drainage period of holes is shortened ,because pores and cracks in t he coal seam become completely developed after gas drainage.The ’second hole ’sealing met hod is propo sed as a solution to t his p roblem.The p rinciples are described and a mat hematical model is formulated to describe t he movement of fine expansion particles wit hin t he pores and cracks of t he coal seam.An indust rial scale test of t his met hod was carried out over a period of six mont hs at t he Sihe mine of t he Jincheng Mine Indust ry Group.The gas drainage concent ration was imp roved by 25to 50%after application of t he met hod and t he period of effective gas drainage was extended for t hree mont hs.K ey w ords :mine gas ;gas drainage ;hole sealing ;second hole sealing met hod顺层钻孔抽放是我国煤层瓦斯抽放的主要方式之一,但是目前我国约有65%的回采工作面顺层钻孔的预抽瓦斯浓度低于30%,这充分反映了抽放钻孔密封质量差的现状[1].当前国内外采用的封孔技术主要有机械注水泥砂浆封孔[225]、发泡聚合材料封孔[627]、封孔器封孔[8]等.其中,机械注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聚合材料发泡倍数高、质量轻、封孔迅速的优点,但是其封孔材料成本高,操作要求高;快速封孔器封孔速度快,重复使用可降低成本,但效果较差,只适用于临时抽放封孔;太原理工大学等提出了“聚氨酯加水泥浆”的封孔方法,综合了水泥封孔和聚合材料封孔的优点[9].总体来看,现有的瓦斯抽放钻孔的封孔方法都还局限于一次封孔阶段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放浓度.对于顺层钻孔,即使初期瓦斯抽放浓度较高,但随着大量瓦斯被抽出,煤体的弹性潜能得以释放,将使煤层发生变形、位移和卸第6期 周福宝等:煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究压,钻孔周边的孔(裂)隙发育、扩张,在抽放负压的作用下外界空气易从这些孔(裂)隙通道进入孔内,从而导致瓦斯抽放浓度下降[10],缩短了钻孔的有效抽放寿命.针对该技术难题,借鉴火区封闭堵漏的原理[11],2007年中国矿业大学课题组首次提出了二次封孔方法及配套装置[12],并在山西晋城寺河矿进行了成功应用3.1基本原理二次封孔方法的应用可划分为2个阶段:第1次封孔阶段和第2次封孔阶段.第1次封孔阶段采用发泡聚合材料在巷道松动圈以外的位置进行封孔,如图1所示.具体工艺为:在巷道中向煤层施工钻孔至设计深度,然后抽放管卷缠发泡聚合材料药液进入钻孔,药液在钻孔中发生化学反应,体积膨胀将钻孔密封,钻孔孔口采用速凝水泥固定,最后连接管路进行瓦斯抽放.其中,封孔段的药液涂抹长度为L 1(L 1约为3m ),药液末端距孔口的距离为L 2(约为7m ).这次封孔关键是根据裂隙圈的长度,确定合理的封孔长度,使得封孔段避开松动圈,避免空气通过这些裂隙吸入钻孔和抽放系统.图1 第1次封孔阶段示意Fig.1Schematic diagram of first hole sealing stage经过一段时期的抽放后,煤层的变形、位移会导致钻孔周边煤层的孔(裂)隙扩张、发育,外界空气由裂隙通道导入孔底,使得瓦斯抽放浓度快速下降.即进入第2次封孔阶段,如图2所示.其封孔工艺是用高压空气以012～013M Pa 的压力将微细膨胀粉料吹入钻孔内,直至微细膨胀粉料充满钻孔,采用速凝水泥密封钻孔孔口,第2次封孔阶段结束.微细膨胀粉料由水泥、黄泥、石灰粉、石膏粉和工业淀粉几种按照一定比例配制而成,在瓦斯抽放负压的作用下渗入钻孔周边的裂隙群内,增加了裂隙内气体的流动阻力,阻隔了外界空气的导入,孔内漏风量减少,从而提高了钻孔内瓦斯抽放浓度,显著改善瓦斯抽放效果,确保瓦斯抽放系统的安全性.图2 第2次封孔阶段示意Fig.2Schematic diagram of second hole sealing stage2理论分析211数学模型对于微细膨胀粉料颗粒在煤层孔(裂)隙中的运动,可作如下假设1)颗粒运动场为平面场;2)颗粒近似为球形体;3)颗粒正处于运动状态,没有受到堵塞;4)忽略颗粒与颗粒之间存在相互作用,只考虑单颗粒与气流之间的相互作用.根据假设条件,在某一裂隙分布的二维空间内建立欧拉坐标.在欧拉坐标中颗粒某一时刻的受力分析,如图3所示,G 为颗粒所受重力,方向竖直向下,N 为颗粒所受支持力,f 为裂隙壁对颗粒的摩擦阻力,方向与颗粒运动方向相反,F 为气流对颗粒的作用力,可定义为该点静压p (x ,y )与抽放负压f ch 之差,方向与抽放负压f ch 方向相同,为沿裂隙切线方向且指向抽放钻孔.由于是负压抽放,该点静压p (x ,y )>f ch ,且f ch 为已知量,则有F =(p (x ,y )-f ch )A ,(1)式中 A 为颗粒正对气流的表面积,m 2.图3颗粒二维运动的受力分析Fig.3Force analysis of particles ’two 2dimentional motion对于静压p (x ,y ),以裂隙内气流微元作为对象,根据方程(2)列出关系式,从而得出颗粒所处位置的p (x ,y ).3中国矿业大学,晋城煤业集团公司.节理裂隙发育煤体瓦斯抽放封孔技术研究报告,2008年.567 中国矿业大学学报 第38卷z +p ρg g+v22g =常数,(2)式中:z 为以0势能面为基准的高度,m ;v 为流体流速,m/s ;g 为重力加速度,9181m/s 2;ρg 为气流的密度,kg/m 3.建立伯努利方程求解p (x ,y )过程中,不考虑流体速度影响,即v =0,进而求出p (x ,y )表达式.对于摩擦阻力f 和支持力N ,则有N =G cos α,f =μG cos α,(3)式中 μ为摩擦系数.利用牛顿第二定律,分别对水平和垂直方向列出受力平衡方程:水平方向m d u m x dτ=F x -f cos α-N sin α=F co s α-μG co s 2α-G cos αsin α,(4)垂直方向m d u m y dτ=F y +N co s α-G -f sin α=F sin α+G co s 2α-G -μG cos αsin α,(5)式中:u m x ,u m y 分别为颗粒速度沿x ,y 轴的分量;F x ,F x 分别为F 在x ,y 轴上的分量.对于球形体颗粒V =16πd 3,A =14πd 2,m =16πd 3ρ,(6)式中 d 为球形体颗粒直径.设裂隙曲线在二维平面内方程为S (x ,y ,τ),由于只讨论颗粒在裂隙中运动模型,故不考虑裂隙客观存在的影响,设该曲线方程为已知,并随时间变化而变化,则tan α=d S (x ,y ,τ)d x,(7)将(1),(6),(7)代入(4),(5),得出颗粒在重力场中二维运动的基本方程:水平方向d u m x d τ=3(p (x ,y )-f ch )2d ρco s arctan d S (x ,y ,τ)d x-μg co s 2arctan d S (x ,y ,τ)d x-g 2sin 2arctan d S (x ,y ,τ)d x,(8)垂直方向d u m y d τ=3(p (x ,y )-f ch )2d p ρsin arctan d S (x ,y ,τ)d x+g co s 2arctan d S (x ,y ,τ)d x-g -μg 2sin 2arctan d S (x ,y ,τ)d x,(9) 经过讨论,在式(8),(9)中,只有速度u m 和时间τ为变量,对两式进行积分,即可得到颗粒在二维裂隙中运动模型:水平方向u m x =∫τ3(p (x ,y )-f ch )2dρcos arctand S (x ,y ,τ)d x -μg cos 2arctan d S (x ,y ,τ)d x-g2sin 2arctand S (x ,y ,τ)d x d τ,(10)垂直方向u m y =∫τ3(p (x ,y )-f ch )2dρsin arctand S (x ,y ,τ)d x +g co s 2arctand S (x ,y ,τ)d x-g -μg2sin 2arctand S (x ,y ,τ)d x d τ.(11)212讨论与分析1)当裂隙S 为直线型时,颗粒从静止开始运动,受到的气流作用力F 与速度u 方向相同,故一直呈加速直线运动状态,直至颗粒受裂隙附加的阻力(如裂隙直径变小等),当气流的作用力始终小于该阻力时,速度u 就会逐渐减小至0,直到停止运动,则颗粒封堵裂隙;2)当裂隙S 为曲线型时,气流作用力沿裂隙切线方向,由于气流的作用力F 的方向随时间τ不断变化,颗粒做曲线运动,并受到裂隙壁的碰撞而改变运动方向,直到外界阻力大于气流作用力,颗粒逐渐停止运动;3)煤层中发育的裂隙S 并不仅仅是平面的,还有可能是三维的.三维裂隙曲线方程可以分解为二维曲线方程,从而建立二维运动模型,进而讨论颗粒的运动;4)抽放负压f ch 的大小直接影响到颗粒在裂隙空间内的运动.f ch 作用力大,则颗粒的运移速度u 增大,从而增加颗粒在裂隙内的运移距离,提高裂隙封堵的效果,故实施二次封孔方法初期应提高孔口抽放负压;5)颗粒在裂隙S 中运移与时间τ相关,对于周边裂隙发育的钻孔,颗粒的封堵需要较长的时间,即实施二次封孔后初期封孔效果并不明显,但后期效果将改善,即封孔效果在时间上存在“滞后效应”.3应用实例山西晋城煤业集团公司寺河矿井田位于沁水667第6期 周福宝等:煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究煤田南缘.矿井为高瓦斯矿井,2006年矿井绝对瓦斯涌出量为48616m3/min,相对瓦斯涌出量为21197m3/t.试验地点选定在23053进风巷.该区域煤层瓦斯含量为1616m3/t,煤层透气性系数为010239～414529m2/(M Pa2・d).过去,矿井采用灌注聚氨酯封孔法,封孔段长度为6～8m,封孔后初始φ(C H4)在20%～80%之间,经过20～40d 的抽放,浓度降低到10%～30%,钻孔的有效抽放期偏短.从2007年11月,寺河矿实施了二次封孔方法.第1次封孔阶段的材料仍采用聚氨酯,第2次封孔阶段将粉料压力钻孔内,孔口抽放负压由116～214kPa提高到218～316kPa,使粉料渗入钻孔周围裂隙内.经过6个月的现场实测,部分钻孔各时间段的瓦斯抽放浓度如表1所示.表1 试验钻孔在不同时期的瓦斯抽放浓度T ablet1G as drainage concentration in experimental holes at different stages%孔号第1次封孔20072112182007211228200721227第2次封孔2007212217200821217200821228200822216200823296854919847117431804014271123751466417252141 6875116044189411854911868185791096812151138 6901817613131191381715341113431154213540119 6972013321134181751819332167371503216229148 7045610052162471483713843127521894116432155 7094815265140291783911651139561734115833101 7728910588141881575616490101921057814764121 7755712062104321262810624130731635513628185 7774714990145811535714395104931108610682171由表1可知,实施了第1次封孔后,各钻孔的φ(C H4)在随后的20d内逐渐下降,实施二次封孔后,则回升,持续上升时间为40～50d.随后,瓦斯浓度达到峰值后开始衰减.709号钻孔的φ(CH4)在一次封孔阶段由最初的65140%下降至29178%,表明在抽放负压作用下钻孔周边裂隙逐渐发育,外界空气通过裂隙进入钻孔导致瓦斯浓度下降,二次封孔后,微细颗粒封堵了钻孔周边的裂隙群,阻隔了外界空气的进入,提高瓦斯抽放浓度至56%,延长抽放期约3个月.690号和697号钻孔在一次封孔阶段的瓦斯抽放浓度呈现持续偏低或波动降低的趋势,表明该处煤体裂隙群在巷道掘进或钻孔施工过程中已形成并发育,二次封孔方法应用后,颗粒封堵了一次封孔所不能密封的裂隙区域或孔隙通道,提高瓦斯抽放浓度.775号钻孔数据表明,二次封孔效果会存在时间上的“滞后效应”,即瓦斯浓度并不会在二次封孔后即刻提高,而是缓慢降低后再升高,原因是此类钻孔的周边煤体裂隙比较发育,微细颗粒从钻孔运移到裂隙群并封堵所有裂隙需要一定的时间,只有大部分裂隙被封堵严密后,瓦斯浓度才会呈现平稳上升趋势.定义瓦斯抽放浓度增量ΔC如式(12)所示ΔC=C2-C1,(12)式中:C1为第2阶段封孔实施前的瓦斯抽放浓度, %;C2为第2阶段封孔实施后最高瓦斯抽放浓度,%.以777号钻孔为例,可求出ΔC=37161%.由ΔC可知,在实施第2阶段封孔后,从2007年12月17日到2008年1月17日1个月时间内,瓦斯浓度持续上升,增高幅度为37161%,并延长抽放至2008年3月9日,延长抽放期约3个月,达到了二次封孔预期效果.现场试验结果表明,第2次封孔阶段比第1次封孔后的瓦斯抽放浓度提高了约25%～50%,平均可延长瓦斯抽放期约3个月,效果显著.4结论1)首次提出二次封孔方法的原理和工艺.二次封孔方法的原理是指在瓦斯抽放浓度快速下降时,利用高压气体以一定压力将微细膨胀粉料送入煤层钻孔内,微细膨胀粉料在瓦斯抽放系统负压的作用下渗入煤层周围的孔(裂)隙区域,增加裂隙内气体的流动阻力,阻隔外界空气的进入,显著减少孔内的漏风量,从而大幅度提高钻孔内瓦斯抽放的浓度和延长瓦斯抽放期.2)现场试验结果表明,应用二次封孔方法瓦斯抽放后期的浓度可提高25%～50%,平均延长瓦斯抽放期约3个月,提高了钻孔的利用率,显著改善瓦斯抽放效果.二次封孔方法在我国的煤层钻孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推广应用前景.参考文献:[1]王兆丰.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[J].焦作工学院学报:自然科学版,2003,22(4):767 中国矿业大学学报 第38卷2412246.WAN G Zhao2feng.Probe into the problems of meth2 ane drainage in China’s coal mines and its counter2 measures[J].Journal of Jiaozuo Institute of Tech2 nology:Natural Science,2003,22(4):2412246. 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矿井瓦斯抽采钻孔封孔方法
钻孔封孔方法1、扩孔水泥封孔法，封长6m以上。
适合上行孔。
2、水泥袋式封孔法，封长6m以上。
适合所有角度孔。
3、聚胺脂缠绕封孔法，封长3m。
适合所有角度孔。
麻袋片＋聚胺脂麻袋片＋聚胺脂4、封孔质量也直接影响抽放效果的好坏，在实际抽放过程中常出现钻孔封孔长度不够、封孔不严密，造成通孔漏气现象。
因此必须切实改进封孔方式和方法，有效提高抽放效果。
下一步我们将改进封孔的方法，采用聚胺脂和注浆泵注水泥砂浆封孔，切实提高封孔质量，减少钻孔漏气现象。
改进后的裂隙带和本煤层封孔方法见下图：（1）施工本煤层钻孔中夹钻问题。
由于煤层松软，在施工钻孔时常常出现夹钻现象。
针对这一问题经过摸索研究采用矿井压风代替静压水排渣进行抽放钻孔施工，改进后，较利用静压水施工每班工作量提高50—80m，同时有效地防止了施工过程中出现夹钻杆、断钻杆事故，提高了施工效率。
2）抽放钻孔封孔漏气问题。
经过分析认为：出现漏气的原因为本煤层抽放孔采用原封孔灌注水泥封孔工艺,注进水泥浆后，在导流管、导气管或钻孔上部始终有一定的沉淀水存在，沉淀水被煤吸干后形成缝隙，在抽放时，就会出现漏气。
为了进一步解决抽放钻孔封孔问题，尝试灌注聚胺脂封孔，见下图，经过试验，封孔后打压可达到0.05—0.3MPa，抽放时瓦斯浓度为55—60%，最高可达到80%以上，而灌注水泥浆封孔的钻孔在抽放时瓦斯浓度为35—40%，通过以上结果对比证明采用灌注聚胺脂封孔工艺效果较好，初步解决了低透气松软煤层封孔问题。
）4、聚胺脂袋式封孔法，封长3m以上。
适合所有角度孔。
5、套管封孔法，封长30m以上，套管50m以上。
适合上行孔。
见图6所示为钻孔下套管和封孔工艺图。
这种钻孔的优点是钻机机械性能要求一般，象国产SGZ—ⅢA钻机就可满足要求，另外使用灵活方便，对井下钻场没有特殊要求，机动性较强，在钻孔下套管技术采用后大大提高了抽放效果和质量，也是井下煤层气开发的主要技术方法。
图6钻孔下套管和封孔工艺图2.3.5 顶板瓦斯道法6、机械压缩橡胶封孔法，封长3m以上。
顺煤层瓦斯抽采钻孔封孔新工艺
科技论坛顺煤层瓦斯抽采钻孔封孔新工艺臧广伟（龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院有限公司，黑龙江佳木斯１５４０００）现代化的工业，要求施工团队在施工过程中，必须通过一定的手段，使工程高效率的完成。
在瓦斯抽采工作中，要高质量的完成抽采工作，在施工过程中，就必须要做到抽采工艺的高质量。
其中，钻孔的质量将在很大程度上影响着整个抽采工作。
钻孔封孔不严密、不能耐压力，将造成抽采工作的负面效果。
因此，在进行钻孔封孔工作是，一定要严格执行国家规定的相关标准，不断完善目前瓦斯抽采工作中存在的不足。
下面将结合具体实例对钻孔封孔新工艺做出讨论。
１矿井的实际情况Ｈ煤矿某机巷，条带标高５３２．９－５４５．８ｍ，根据钻探及三维地震勘探资料分析，该区段地质条件简单，工作面位于王楼背斜北翼，背斜轴向ＮＷＷ，向ＳＥＥ倾伏，与地层走向基本正交。
煤岩层倾向ＳＥ，倾角６°￣９°，平均５°；工作面走向长１２００ｍ，倾向长１６８ｍ。
工作面外围发育有７３断层，且受王楼背斜影响，预计工作面内小构造较为发育，局部存在瓦斯富集区。
７２煤层具有煤与瓦斯突出危险性，实测７煤层最大原始瓦斯含量为１１．２ｍ３／ｔ，瓦斯压力为２．６ＭＰａ。
２瓦斯抽采的传统工艺传统的瓦斯抽采工艺，由于其本身具有构造等的缺点，不利于抽采工作的高效、安全进行。
２．１将ＰＥ管上用硬质材料固定一个编织袋，编织袋应放在距ＰＥ管里侧２ｍ左右的地方。
２．２把一个直径为４ｃｍ，长为２ｍ的铁管和一个直径为４ｃｍ，长为１６．５ｍ的软管固定在封孔管外侧。
在封孔管孔１．３ｍ处，固定一个０．５ｍ的海绵挡板。
２．３向ＰＥ管上的编织袋内注入黑聚氨酯和白聚氨酯。
并用１ｍ长的快感水泥堵住封孔管的入口，将其在孔口封堵严密，使其与之前注入的黑聚氨酯和白聚氨酯之间，形成一段密闭的空间。
２．４将速凝膨胀封孔剂和水按１：１的比例充分混合，用风动注浆泵连接注浆管注入钻孔内，待回浆管回浆时，将回浆软管扎接堵死后继续注浆，直到注不进浆液为止。
瓦斯抽放队封孔工艺标准及流程
瓦斯抽放队封孔工艺流程及标准为了规范钻孔的封孔工艺，提高封孔工作效率及质量，现将本队各种封孔的具体工艺流程及标准制定如下：一、瓦斯抽放钻孔封孔工艺流程及标准（1）在直径为50mm的PE抽放管上捆扎注返浆管（注：①若封堵钻孔为上行孔，则将返浆管下到距内侧马丽散50cm处，注浆管下放到孔口马丽散内侧50cm处。
②若封堵钻孔为下行孔或水平孔，则将注浆管下到距内侧马丽散50cm处，返浆管下放到孔口马丽散内侧10cm处。
平行孔注浆时，应将返浆管外口固定在孔口上方50-100cm处，防止孔内气体及其他物质溅出伤人）。
（2）在PE管上捆扎马丽散；保证马丽散在PE管上成对向布置，其中内侧封堵材料距离内侧PE管末端30-50cm为最佳，并在封堵材料内侧捆扎大布，防止马丽散进入PE管内，造成PE管堵塞，外侧马丽散距PE管外端50cm为最佳。
（3）下放φ50PE管；快速将（1）（2）步准备好的PE 管下放到抽放钻孔内，φ50PE管外露30cm为最佳。
（4）等待半个小时之后再通过注浆管进行注浆；注浆过程中应时刻观察返浆管返浆情况，返浆管均匀连续出浆时可判断为注浆结束。
（5）检查注浆泵以及压风装置，连接好气路。
（6）将水泥与水按1：2.5比例混合倒入搅拌器具内，并均匀搅拌。
（7）开动压风装置，进行注浆。
（8）注浆完毕后，用清水将注浆机泵清洗干净，确保不被堵塞。
二、测压孔封堵工艺流程及标准（1）在4分镀锌管上捆扎注返浆管（注：①若封堵钻孔为上行孔，则将返浆管下到距内侧马丽散50cm处，注浆管下放到孔口马丽散内侧50cm处。
②若封堵钻孔为下行孔或水平孔，则将注浆管下到距内侧马丽散50cm处，返浆管下放到孔口马丽散内侧10cm处。
平行孔注浆时，应将返浆管外口固定在孔口上方50-100cm处，防止孔内气体及其他物质溅出伤人）。
（2）在4分镀锌管上捆扎马丽散；保证马丽散在4分镀锌管成对向布置，其中内侧封堵材料距离内侧4分镀锌管末端30cm为最佳，并在封堵材料内侧捆扎大布，防止马丽散进入4分镀锌管，造成4分镀锌管堵塞，外侧马丽散距4分镀锌管外端50cm为最佳。
关于封孔的要求
关于封孔的要求
一、根据《防治煤与瓦斯突出》区域综合防突措施第五十条规定
预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。
穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。
以此标准与地方安监部门对接。
二、参照学习《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》对封孔的规定
1、封口段围岩条件好、构造简单、空口负压中等时，封孔长度可取2m-3m；
2、封口段围岩裂隙较发育或空口负压高时，封口长度可取4m-6m；
3、在煤壁开孔的钻孔，封孔长度可取5m-8m；采用除聚氨酯外的其他材料封孔时，封孔段长度与封孔深度相等；
3、采用聚氨酯封孔时有两种情况：
1）孔口段较完整封孔段长度0.8m，封孔深度3-5m；
2）孔口段较破碎，封孔段长度1m，封孔深度4-6m。
瓦斯抽放工程和钻孔施工安全技术措施
瓦斯抽放工程和钻孔施工安全技术措施引言瓦斯抽放工程和钻孔施工是在矿山和隧道工程中常见的施工活动。
这些工程涉及到一些重要的安全问题，特别是与瓦斯抽放和钻孔有关的安全技术措施。
本文将介绍瓦斯抽放工程和钻孔施工的安全技术措施，并重点讨论如何保障工作人员的安全和预防事故的发生。
瓦斯抽放工程的安全技术措施瓦斯抽放工程是将井下积聚的瓦斯进行抽放和处理的过程。
为了确保工作人员的安全以及预防爆炸事故的发生，以下安全技术措施应该被采取。
1. 瓦斯检测在进行瓦斯抽放工程前，应进行瓦斯检测以确定瓦斯的浓度和分布。
这可以通过使用可燃气体检测仪来完成。
所有工作人员应该配备个人可燃气体检测仪，并定期检查仪器的工作状态。
2. 风流控制瓦斯抽放工程中，必须确保有足够的风流以防止瓦斯积聚。
适当的通风措施应采取，如设置风流机、风管等。
风流控制的效果可以通过使用风速仪和风量计进行监测。
3. 静电防护由于瓦斯本身具有易燃性，静电火花可能引发爆炸。
因此，在瓦斯抽放工程中，必须采取静电防护措施，如使用带有防静电涂层的铁制或塑料工具、穿戴防静电服装等。
4. 灭火设备在瓦斯抽放工程现场必须配备灭火器和其他灭火设备，并定期检查和维护。
所有工作人员应接受必要的灭火培训，并了解如何使用灭火设备。
钻孔施工的安全技术措施钻孔施工是一项复杂而危险的工作，涉及到钻机的操作、爆炸物的使用等。
以下是钻孔施工中应采取的安全技术措施。
1. 钻孔前的准备工作在进行钻孔工作前，必须进行相应的准备工作。
这包括评估钻孔位置的安全性、清理工作区域、确保钻机设备正常工作等。
同时，穿戴个人防护装备，如安全帽、护目镜、防护手套等。
2. 钻孔机械设备的安全控制钻孔机械设备是钻孔工作的核心。
必须确保机械设备的正常运行，并按照操作手册进行操作。
在操作过程中，工作人员必须保持警惕，防止意外触动机械设备。
3. 爆炸物的储存和使用在某些情况下，钻孔工作需要使用爆炸物。
在储存和使用爆炸物时，必须严格遵守相关规定，如有效的爆炸物储存设施、遵循爆炸物操作程序等。
煤层瓦斯抽采钻孔失效分析及封孔技术优化研究
煤层瓦斯抽采钻孔失效分析及封孔技术优化研究发布时间：2021-12-31T01:43:41.592Z 来源：《科学与技术》2021年第22期作者：姜伟[导读] 瓦斯的开采工作是通过在借助已经安装在煤层中的抽气管道来进行的，这样在开采过程中就能避免人员身处井下的开采空间，姜伟窑街煤电集团公司金河煤矿甘肃兰州730084摘要：瓦斯的开采工作是通过在借助已经安装在煤层中的抽气管道来进行的，这样在开采过程中就能避免人员身处井下的开采空间，从而能大大减少瓦斯开采事故的发生次数。
瓦斯作为一种绿色能源可以用于发电、取暖、供热和燃烧等，所以瓦斯开采显得尤为重要。
瓦斯抽采有很多种方式来进行钻孔布置，而在这些方式中顺层钻孔预抽方式是治理煤层瓦斯开采的重要手段。
基于此，对煤层瓦斯抽采钻孔失效分析及封孔技术优化进行研究，以供参考。
关键词：煤层瓦斯；钻孔；漏气；封孔材料；抽采效果引言瓦斯抽采是治理瓦斯灾害的重要手段，而井下本煤层钻孔因施工简便、成本较低，已在我国煤矿瓦斯抽采中得到了广泛应用。
然而，由于煤岩体受钻孔开挖等因素的影响，钻孔围岩裂隙演化发育，致使在抽采本煤层瓦斯时巷道内空气涌入钻孔，导致钻孔瓦斯抽采浓度持续降低。
1瓦斯开采漏气原理1.1巷道松动圈漏气的原理根据距离巷道由近及远壁面围岩可以依次分为松动圈、塑性ｑ区、弹性区和原岩应力区。
钻孔的孔口在巷道围岩的各个区域里都分布着封孔口，这一现象会极大地影响封闭钻孔的质量。
渗透性是其他岩层渗透区的１倍～３倍的完全渗流区也称松动圈，其裂痕呈现出网状结构，在这个区域内巷道里的空气是呈自由流动的状态的。
这一现象具有普遍性。
1.2极低透气性构造煤瓦斯抽采影响因素随着现代化科学测试技术的发展，国内外研究学者开始考虑温度场、电磁场及地应力场等对煤层内瓦斯流动的影响，对煤层瓦斯渗流过程中的各种物理效应进行了测试和研究，并以此为基础发展形成瓦斯流动多物理场耦合理论，建立了更为科学的瓦斯流动模型，得出了煤体在三轴应力的作用下，煤样渗透性与应力有关，渗透率随应力的增加而呈指数形式减小，瓦斯在煤层中的运移主要受煤层瓦斯压力、煤层透气性系数控制。
新型封孔技术在瓦斯抽放钻孔中的应用 刘涛
新型封孔技术在瓦斯抽放钻孔中的应用刘涛摘要：在煤矿生产过程中，井下采掘工作面进行采掘活动时，瓦斯涌出到生产巷道空间，对井下生产活动造成安全威胁。
不论瓦斯涌出量多少，一直是矿井生产中主要危险源，瓦斯灾害防治就成为矿井最根本、最重要的任务就是搞好矿井瓦斯抽采工作。
抽放瓦斯措施是解决煤层瓦斯问题最有效、最直接的办法之一，而封孔效果的好坏将直接影响抽放效果。
因此，本文对新型封孔技术在瓦斯抽放钻孔中的应用进行分析。
关键词：新型封孔技术；瓦斯抽放钻孔；应用瓦斯是煤矿开采过程中的一种伴生性气体，具有易燃易爆性和化学毒性，对煤矿的安全生产带来了极大的隐患，而同时瓦斯也是一种优质洁净能源，其燃烧效率几乎等同于天然气。
因此开发利用煤层瓦斯资源，不但可以有效降低煤矿安全事故发生的概率，还可以优化我国能源结构，实现节能减排，其社会意义和经济效益都不容忽视。
瓦斯抽采是煤矿企业进行瓦斯防治和利用的最主要手段，瓦斯抽放是指通过打钻，利用钻孔和抽放设备，将煤层或采空区内的瓦斯抽至地面，从而迅速降低井下的瓦斯浓度。
近年来，随着煤矿开采深度延伸和大型综采设备的广泛应用，煤矿开采强度不断提高，这一方面提高了生产效率和煤矿生产量，另一方面也使得矿井瓦斯涌出量不断增大，因此，无论从安全角度还是经济角度，抽放瓦斯工作都显得更为重要。
1以前国内煤矿使用较多的封孔工艺及特点1.1水泥砂浆封孔水泥和沙共同组成了水泥砂浆封孔材料，在具体封孔中，两者的配比以一比二为宜，同时也必须保证手握住水泥浆之后不渗水不散，其中常配有少量的石膏和速凝剂。
具体封孔时采用喷浆封孔和手工封孔两种方式，封孔结束一天之后才能安装瓦斯压力测定表。
该种封孔方法成本较低，允许钻孔有变形。
1.2黄泥封孔法黄泥材料质地一般较密，同时具有较大的粘性，材料的取得较为方便，这也是黄泥封孔在我国使用较多的原因之一，但是采用该种封孔方式当黄泥风干之后，其整体的强度和韧性均会有所下降，同时容易出现干裂现象，给封孔的质量造成直接的影响。
煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析
煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析摘要：煤矿瓦斯抽采对于我国的抽采行业来讲很是常见，以2402工作面为主要研究对象，对瓦斯定向钻孔抽采进行一系列的分析，“0型圈”主要是瓦斯的聚集之地。
抽采主要以封孔为主要方式，而钻孔周围的缝隙范围探究不清晰，封孔的长度也很不明确，注浆的压强很低，聚氨酯和水泥砂浆等一系列材料不能彻底封堵钻孔周围的石岩层开裂，是造成我国煤矿瓦斯抽孔效率十分不理想的原因之一。
接下来，开始研究多段损坏条件下的抽采钻孔周边裂隙特性，确立抽采孔之时的合理长度及封堵时的段长。
采用恰当的注浆方式及材料，加压强，以期能提高”两堵一注“封孔效果。
关键词：定向钻孔；两堵一注；瓦斯浓度煤炭行业是中国主体经济的重要支柱，受外界因素影响，在煤矿开采过程中容易出现多样化的灾害事故，瓦斯事故就是其中之一。
因为瓦斯事故的破坏性极强，一般采用瓦斯抽采方式对瓦斯事故进行有效的防治，这种方式的应用范围比较广，对确保煤矿正常生产具有一定的现实意义。
科学技术的进步使得瓦斯抽采技术更加全面稳定，保障了煤矿开采过程中的安全。
但凡事都不是绝对的，相关调查数据显示，还有不少煤矿的瓦斯抽采浓度不合格，造成这种现象的原因有很多，包括前期准备工作不到位、瓦斯抽采方式不合理、瓦斯抽采钻孔封孔效果不好等，其中，瓦斯抽采钻孔封孔效果是主要的影响因素。
基于此，要协调好各个环节的衔接工作，做好基础设施的保障工作，采用合适的封孔方式，有效提高瓦斯抽采效率，在最大程度上保障煤矿生产的安全性。
1 煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式1.1 水泥砂浆封孔最初，中国瓦斯抽采钻孔封孔方式比较单一，采用人工手工调试黄泥封孔，这种方式有很大的局限性，对人力成本和时间成本都是一种巨大的消耗，且封孔效果不理想，因此逐渐被淘汰。
而水泥砂浆封孔就是在黄泥封孔的基础上演变而来的，该方式需要用到硅酸盐水泥和细砂，将这两种物质按照一定的比例配制。
配制好的成品要进行封孔，封孔方式有两种，分别是人工封孔和机械封孔，这两种方式都可以有效提高瓦斯抽采钻孔的封孔效果。
三项指标确定煤层瓦斯抽放钻孔封孔深度与工艺
图 ３ 初 速 度 和 孔 深 变 化关 系 曲线 圈
通过综合分析 瓦斯抽 采钻孔封孔深 度的影 响因素以及与巷 帮 应力分布状态的关系， 得 出瓦斯抽采钻孔 封孔 深度必须穿过巷帮 的 煤层卸压 带， 进 入应力集 中区 ， 确定矿井 瓦斯 抽放钻孔 封孔深度 为
９ ｍ。
３瓦斯抽放钻孔封子 Ｌ 工艺
图 ４钻屑量 随孔深变化 曲线图
作者简介 ： 张健（ １ ９ ８ ７ 一 ） ， 男， 河南永城人 ， ２ ０ ０ ９年毕业于河南理工大学采矿工程专业 ， 现在 河南永锦 能源有 限公 司云盖 山煤矿一矿从
事 技 术 科 技 论 坛
封孔技术介 绍 ： ａ ． 封孔管长 １ ５ ｍ， 前端花管 ２ ｍ， 注浆管 长 １ ． ５ ｍ． ｂ ． 在封孔管 的花 管后端捆 扎 ２袋矿用合成树脂 ，药液均 匀｝ 昆合后把封孔 管送到钻 孔． ｃ ＿ 在 注浆管 中段捆扎 ２ 袋矿用合成树脂 ， 均匀混合后把注浆管送 到钻 孔 ， 在 注浆管后端 接上阀 门； ｄ ． 把水泥 、 水１ ： ０ ． ８倒人 自制 的水 泥搅拌桶 内， 均匀混合 ； ｅ ． 连接注浆 泵 ， 开始注浆 。返浆 管开始返浆 时， 关 闭返浆管 阀门 ， 继续注浆 ， 注浆 泵压 力升至 １ ． ０ ７ ｄ Ｐ ａ时 ， 停止 注
工时间为 １ ４ １ ｓ ， 打 钻 至 应 力 集 中 区会 产 生 卡 钻 、 顶钻 、 排粉 不畅现
图 ２打钻进度 曲线图
象， 导致施 工时间过 长， 即单 一考 虑打钻时间 ｓ因素 ， 合理封孔深度 应为 ７～９ ｍ。 由图 ３可知 ，瓦斯涌 出初速度 ｑ在 ４～ ７ ｍ呈 逐渐增加趋势 ， ｑ 最大为 ４ ． ７ ５ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ ， 应力影 响造成 瓦斯 涌出初速度逐渐增 大 ， 过 了应 力区 ｑ 呈下降趋势 。由于 ｑ与瓦斯赋存情况有直接关系 ， 此项值不 能作为确定合 理封孑 Ｌ 深度 的主要指标 ， 但可 以作为一个辅助指标 。 由图 ４ 可知 ， 在松动 区范 围内 ， 应力 的变化 引起 作用煤体 的物 理特性的改变 而形成塑性变形 区和弹性变形 区， 导致 在相 同作 用力 破坏下的煤体 在不 同部位处所产生 的碎粒煤量产生差异 。另外 ， 巷 道周围的煤体受掘进影响和破坏 ， 导致赋存 瓦斯煤体 的物理特性发 生改变 ， 煤体透气性增加 ， 导致不同区域的瓦斯涌 出量不同 。 因此 ， 可以通过测定钻屑 、 瓦斯 涌出初速度 和打钻进度来确定巷道应力集 中带 的范围 ， 根据三项 指标测定数 据显示 ， 工作 面的应力 区在 ６～
瓦斯抽放孔封孔施工安全技术措施
瓦斯抽放孔封孔施工安全技术措施为了确保我矿钻孔施工封孔效果，统一规范人工封孔工艺，特编制本施工安全技术措施：为确保钻孔封孔质量，当班施工完的钻孔，其施工区队必须通知生产科，经生产科验孔人员验收合格后方可进行埋管封孔。
封孔前必须清除钻孔内煤岩粉，其封孔采用聚氨酯砂浆泵进行注浆封孔。
封孔材料：聚氨酯、水泥、沙、毛巾。
封孔时用2寸软管其管长12m，钻孔最里段2m(4公分小孔布置)处严禁封堵，在软管外口用木锥将管口堵死以防煤尘进入管内；在距里段软管2m处用毛巾往外用聚氨酯封孔（长度2m）。
5、封孔方法：a：先用毛巾在抽放管前端2m处用铁丝扎紧。
b、药液调制与封孔：取甲乙两种药液按一定比例倒入容器内药液调制到封孔管送入孔内，进行混合搅拌成乳白色时倒在已绑扎好的毛巾上，迅速将封孔管裹上扎紧送入钻孔。
必须在两分钟内完成。
否则聚氨酯开始膨胀将封孔管无法送入孔内。
6、封孔要确保钻孔不漏气、封孔管无松动、钻孔气路畅通。
孔口由专人用水泥封堵，必须确保封堵段长度大于0.5m，孔口水泥必须平整。
7、砂浆封孔时应注意：（1）、砂浆封孔需下套管，套管可采用钢管或外端用钢管里端用塑料管。
（2）、封孔部分需扩孔，孔径一般不小于100毫米。
（3）、封孔时先把套管牢固地固定在钻孔内，固定方法可采用在套管上缠编织袋的方法。
套管一般要露出孔口10～15厘米；（4）、套管下入钻孔后，可用注浆泵将按规定配制好的水泥砂浆送入管套壁外的钻孔内（水泥、膨胀剂、水的混合比为：10：1：6）。
（5）、人工送砂浆封孔，要边送砂浆边用力捣实；用泵送砂浆封孔时，灌浆管要固定于钻孔内，孔口要密封，工作结束时要用水把泵内砂浆清洗干净。
8、钻孔封孔后，必须及时联管抽放，联管时以前的钻孔抽放管必须保留，联管接头必须用专用胶水连接。
必须确保管路不漏风，保证管路抽放畅通。
2012年3月18日。
高位(裂隙带)钻孔抽放技术在煤矿瓦斯治理中的应用
移动规律 ， 开一钻场 ， 实际是一条倾斜 的巷 道 ， 其巷 道
术， 可有效防止采空 区的瓦斯 向工作 面涌 出， 降低 工作
面风流 中的瓦斯浓度 ， 障安 全生产 。 保
（ 上接 第 １７页） ８
３ ２ 施 工 工 艺 ．
钻孔编号
ｌ ２
表 １ 抽 放效 果
与巷 道 夹 角（ 度）
放、 顶底板抽放 、 临近层抽放和采空区抽放 。从 时间分 有采前预抽 、 边采边抽 。从使用材料分 有钻孔抽 、 管道
抽、 风筒抽 等。高 位钻孔抽 放瓦斯 便是一 种有 效 的技
术。
图 ２ 水 平 钻 孔
（） １ 采空 区的瓦 斯浓度 降 低后 ， 少 采空 区 的瓦 减 斯 涌出量 ， 避免瓦斯超 限 ， 防止 瓦斯事 故 ， 采掘工 作 为 面生产创造条件。
用这种抽采技术， 对工作面采空 区的瓦斯进行抽放 ， 确保工作面的安全生产 。 关键词 高位 钻孔 岩石移动 冒落带 裂 隙带 裂 隙发育 区 Ｉ
文献标识码 Ａ 中图分类号 Ｔ ７ ２ ６ Ｄ １ ．２
在煤矿 瓦斯治理 中， 因此瓦斯抽放 成为最 有效 的、
解决根本问题 的重要手段 。 瓦斯抽放技术 主要有 ： 从抽放 地点分 有本 煤层抽
２１年 期 ０ 第２ ０
毒 ｉ 撼ｊ ； 斜技
１ ８ ９
分发育的 区域 内 ， 只要 将高 位抽放 钻孔 打到 这个 采场
的采动裂隙 区域 内 ， 可以使钻孔有 较长 的抽 采时 间、 就
抽采范围和抽采量 。示意 图如 图 ３ 。
中施工钻孔 的地点 与工作 面 回风 巷 的高度 ， 般可 据 一 经验公式计算 或 实 际观测 ， 煤层 一 般在 采高 的 ９— 薄 １ 倍 。钻孔超过 工作 面 Ｌ 其进 入采 空 区的长度 应根 ３ ， 据岩石 的 冒落 角计 算 ， 一般 在 ７ 。 右或 根 据现 场 实 ０左 测 。钻孑 方 向应 向工作 面倾 斜一 定 的角度 ， Ｌ 其倾 斜 的 角度 ａ 据煤层 的倾 角而定 。根 据所 打钻孔 的长度选 根
煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式研究
煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式研究发表时间：2019-08-26T09:14:40.733Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年11期作者：贾璐璐[导读] 提高瓦斯抽采效率有重要的意义。
本文针对煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式开展研究。
山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平 048400摘要：瓦斯抽采是瓦斯治理的重要技术措施之一，提高抽采钻孔封孔质量是做好抽采工作最基础的保障性措施。
随着采掘深度的逐步加深，煤层地应力、瓦斯压力、煤的破坏类型及突出危险性呈逐渐增高趋势，同时，瓦斯抽采量、抽采难度、封孔方式以及对技术装备科技和工艺水平的要求也在不断增加。
因此，提升抽采钻孔封孔工艺和封孔质量，对减少抽采钻孔漏气、提高瓦斯抽采效率有重要的意义。
本文针对煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式开展研究。
关键词：煤矿瓦斯抽采；钻孔；封孔中图分类号：TD712 文献标识码：A引言随着社会经济的不断发展，煤矿企业更加注重煤矿瓦斯的治理及利用过程，瓦斯抽放技术是处理瓦斯问题的重要技术，通过对新型技术的应用，可以提高瓦斯抽放的准确性，提高其工作效率，大大增强煤矿企业安全生产效益。
1、瓦斯抽放的发展趋势在煤矿企业工作过程中，瓦斯抽采扮演着重要的地位，通过对相应抽采钻孔技术的应用，可以提高瓦斯防治的安全性及利用率。
瓦斯抽放即通过打孔、钻孔、抽放设备等方式，进行煤层内瓦斯的抽取，将其抽至地面，实现井下瓦斯浓度的降低。
随着煤矿开采技术的不断发展，一系列综采设备的应用，煤矿的开采强度不断提高，这有效提高了瓦斯的生产效率，实现了煤矿生产量的提高。
在这个过程中，矿井瓦斯涌出量不断增加。
为了适应煤矿工作安全性的要求，必须提高瓦斯工作的整体效益。
2、常见带压注浆封孔技术在工作实践中，两堵一注的带压注浆封孔技术比较常见。
其是现阶段煤层开采工作的关键。
受到地应力作用状况等的影响，在巷道的掘进过程中，其会对周边煤岩体产生一系列的变形作用，会导致工作范围内裂隙的发育。
煤矿井下瓦斯抽放钻孔新型封孔工艺研究
煤矿井下瓦斯治理一 直是 困扰煤矿企业 安全生产 的难 题 ， 旦发生 瓦斯事故将给企业和社会 带来 巨大损 失 ，随着 国家对 瓦斯治理工作 的重视 ，瓦斯抽放作为一项治理瓦斯的根本性措 施， 被越来越多矿井采用 和改进 ， 而抽放钻孔的封孔工艺的好坏
一
时间需 加长至 １ ｉ ５ｍｎ左右 ， 封孔需先进行封孔器安放 ， 两端头先 反应形成充填 区， 再次充填才能完成 ； 如遇有 水钻孔 或本煤层平 孑 存 在积水钻 孑 ；因材 料反 应时 间加长 钻孔充 水将直 接影 响 Ｌ Ｌ
２８ ０（） ０￣１ ３国 ０ ￣０
围滩水 电站工程方案 比选
樊建锋
（ 山西省水利水电勘测设计研究院 ，山西
摘
太原
００２ ） ３ ０４
一
抽 放 管
注浆管
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一
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２ 目前封 孔工 艺存在 的缺点
用水泥砂浆充填存在水泥沉降漏气 ， 工充填 时间长 ， 人 质量 难 以把握 ， Ｌ 封孑 时间长等缺点 。聚胺脂封孔存在为满足初期安放 封孑 器 ， Ｌ 两端头缠绕麻袋 片堵 头需 要 ， Ｌ 钻孑 一般要进行两次扩孔 到 １３直径且为适应安装操作时问要求 ，聚胺脂 Ａ、 ５ Ｂ料反应
填弃区域
的堵头 ， 麻袋片上加入聚氨酯 Ａ、 Ｂ料 ， 并随 同插入两根 １ｐｃ ２ｖ 管， 一根为注浆用管 ， 一根为导气用管。迅速插入 已扩好钻孑 内， Ｌ 待聚氨酯完全反应后再用注浆泵把 聚氨酯 Ａ、 Ｂ两种料同时注入 已封好 的充填 区 ， 直到 导气 管中返 出聚氨酯料 ， 结束封孑 ， 满 Ｌ为 足封孔工艺需要 聚氨酯初始反 应时间控制 在 １ ｉ～ ５ｒ ｎ之 ０ｍ ｎ １ ｉ ａ
瓦斯抽放孔封孔施工安全技术措施
瓦斯抽放孔封孔施工安全技术措施1. 引言瓦斯抽放孔封孔施工是在煤矿井下进行的一项重要工作，其目的是为了预防瓦斯泄漏，保障煤矿安全生产。
本文将介绍瓦斯抽放孔封孔施工的安全技术措施，以确保施工人员的人身安全和工作环境的安全。
2. 施工前准备在进行瓦斯抽放孔封孔施工前，需要做好以下准备工作：•完善施工方案：制定详细的施工方案，包括施工方法、所需设备和材料等。
•安全培训：对施工人员进行必要的安全教育和培训，使其了解施工过程中的安全风险和防范措施。
•现场检查：对施工现场进行检查，确保工作环境符合安全要求，并消除可能存在的危险隐患。
3. 施工现场安全措施在进行瓦斯抽放孔封孔施工时，需要采取以下安全措施：3.1 安全防护设施•安装防瓦斯仪表：在施工现场安装瓦斯检测仪，定期检测瓦斯浓度，及时采取必要的措施。
•设置警示标识：用明显的标识标示出施工区域，禁止无关人员进入，并提示瓦斯泄漏风险。
•配备消防器材：设置灭火器和消防水源，以应对突发火灾等紧急情况。
•通风措施：确保施工现场有良好的通风条件，及时排除瓦斯积聚。
3.2 个人防护措施•穿戴个人防护装备：施工人员应佩戴安全帽、防尘口罩、护目镜、防护手套、防滑鞋等个人防护装备。
•使用防爆工具：对需要使用电动工具的施工环节，选择防爆型工具，以防止引发火花引发火灾或爆炸。
•避免疲劳作业：合理安排工作时间和休息时间，避免因疲劳引起的安全事故。
4. 施工过程安全控制在瓦斯抽放孔封孔施工过程中，需要注意以下安全控制措施：4.1 施工作业流程控制•分段施工：将施工区域划分为若干个小段，分段进行施工，确保完整封孔的质量。
•施工进度控制：控制施工进度，避免过快施工导致质量问题，也避免过慢施工影响其他作业。
•施工记录：对施工过程进行记录，及时发现和解决问题，补救措施。
4.2 废料处理控制确保废料处理符合相关规定和要求：•分类存放：将废料按瓦斯和非瓦斯废料进行分类存放，避免不必要的瓦斯泄漏。
瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备部分
瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备部分瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备局部1 概述目前瓦斯抽放钻孔常用的封孔方法有聚氨酯封孔和水泥封孔。
水泥封孔常用的有人工送水泥、压气送水泥和注浆封孔泵送水泥等。
聚氨酯封孔、人工送水泥封孔和压气送水泥封孔的封孔深度一般都小于5m，适用于短时间瓦斯抽放钻孔封孔和巷道煤壁破裂带短的瓦斯抽放钻孔封孔;注浆封孔泵封孔的封孔深度能到达20m以上，封孔用的水泥浆水灰质量比到达0.4:1(水:水泥)，这种高稠度水泥浆在钻孔内根本不收缩，适用于各类瓦斯抽放钻孔的封孔，是目前普遍采纳的瓦斯抽放钻孔封孔方法。
因此，本次主要针对BFZ-10/1.2(2.4)型矿用注浆封孔泵及其封孔工艺进展介绍。
2 注浆封孔泵及其封孔的特点2.1 具有同时搅拌和输送高稠度水泥浆的特点，水灰质量比到达：0.4：1(水：水泥)。
2.2 无须对封孔段进展扩孔和把注浆管送到待封钻孔的底部，而只需把注浆管在待封钻孔的孔口处作适当的固定和封堵即可。
2.3 由于具有上述1、2的特点，大大简化了封孔工艺、降低了封孔作业的劳动强度。
2.4 高稠度水泥浆由于具有根本不收缩性，从而保证了对任何钻孔都能确保封孔的严密性，提高了对钻孔的封孔质量。
3 注浆封孔泵的主要构造和工作原理BFZ-10/1.2(2.4)型矿用注浆封孔泵主要有矿用隔爆型电磁起动器(1)、防爆电动机(2)、联轴器(3)、变速系统(4)、搅拌器(5)、操作离合器(6)、离合器操作手柄(7)、机座(9)及送浆泵(10)组成，如下图。
3.2 BFZ-10/1.2(2.4)注浆封孔泵照片3.3 工作原理3.3.1 水泥稠浆的搅拌电动机通过联轴器与变速传动系统相连接，电动机的开、停由矿用隔爆型电磁起动器掌握，当防爆电动机处于运动状态时，变速传动系统驱动搅拌机活动叶片旋转，使得对按水灰比要求参加到搅拌机内的水泥、水进展不断的掺和，直至混合匀称，实现对水泥稠浆的搅拌。
裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术
裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术徐玉胜1,张仁贵2,彭担任2(1.晋城煤业集团寺河矿,山西晋城048000;2.中国矿业大学,江苏徐州221008)摘 要:分析了原瓦斯抽放钻孔封孔技术的缺陷,阐述了双阶段封孔技术的原理和设计,应用后取得了巨大的经济效益和社会效益,该技术在裂隙发育煤层具有推广价值。
关键词:裂隙;瓦斯抽放;双阶段封孔技术中图分类号:T D712 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2009)02-0025-03 寺河矿位于太行山南段西侧的沁水煤田南缘,距晋城市区70k m,距沁水县城53k m。
井田内地层自下而上为:奥陶系中统马家沟组(O2),石炭系中统本溪组(C2B),石炭系上统太原组(C3t),二叠系下统山西组(P1S),二叠系下统下石盒子组(P1X),二叠系上统上石盒子(P2X)〔含一层(P21-1)和二层(P1-22)〕,第四系(Q)。
井田主体构造为轴向近南北向的压扭构造。
一系列开阔的背斜及压扭性逆断层纵贯井田,伴有稀少的北东向张扭性断裂。
井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,现开采的主要可采煤层3号煤层为低—中灰、特低硫、中磷、高发热量、高熔灰分、高强度的无烟煤,热稳定性好,是良好的化工生产用煤。
3号煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级,属不易自燃。
煤尘无爆炸性。
矿井瓦斯等级2006年经鉴定为高瓦斯矿井,需采取抽放等措施。
1 瓦斯抽放封孔技术现状寺河矿23053巷(位于厚度约6.5m的3号煤层)瓦斯基本参数如表1所示。
表1 23053巷瓦斯基本参数范围煤层气压力/MPa煤层气含量/m3・t-1百米钻孔煤层气涌出量/m3・(m in・hm)-1透气性系数/m2・(MPa2・d)-1煤层气流量衰减系数/d-1老寺河东区0.296.879～11.28平均:9.030.5440.03220～0.156.74～195.3865老寺河西区异常正常2.1215.04～19.52平均:16.62.65～13.60213.00～7280.001～0.050.022～0.40.0239～4.45290.025～0.1900 该区域煤层起伏变化不大,属近水平煤层,煤质较硬(f=1.588),适合在本煤层布孔抽放。
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裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术徐玉胜1,张仁贵2,彭担任2(1.晋城煤业集团寺河矿,山西晋城048000;2.中国矿业大学,江苏徐州221008)摘 要:分析了原瓦斯抽放钻孔封孔技术的缺陷,阐述了双阶段封孔技术的原理和设计,应用后取得了巨大的经济效益和社会效益,该技术在裂隙发育煤层具有推广价值。
关键词:裂隙;瓦斯抽放;双阶段封孔技术中图分类号:T D712 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2009)02-0025-03 寺河矿位于太行山南段西侧的沁水煤田南缘,距晋城市区70k m,距沁水县城53k m。
井田内地层自下而上为:奥陶系中统马家沟组(O2),石炭系中统本溪组(C2B),石炭系上统太原组(C3t),二叠系下统山西组(P1S),二叠系下统下石盒子组(P1X),二叠系上统上石盒子(P2X)〔含一层(P21-1)和二层(P1-22)〕,第四系(Q)。
井田主体构造为轴向近南北向的压扭构造。
一系列开阔的背斜及压扭性逆断层纵贯井田,伴有稀少的北东向张扭性断裂。
井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组,现开采的主要可采煤层3号煤层为低—中灰、特低硫、中磷、高发热量、高熔灰分、高强度的无烟煤,热稳定性好,是良好的化工生产用煤。
3号煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级,属不易自燃。
煤尘无爆炸性。
矿井瓦斯等级2006年经鉴定为高瓦斯矿井,需采取抽放等措施。
1 瓦斯抽放封孔技术现状寺河矿23053巷(位于厚度约6.5m的3号煤层)瓦斯基本参数如表1所示。
表1 23053巷瓦斯基本参数范围煤层气压力/MPa煤层气含量/m3・t-1百米钻孔煤层气涌出量/m3・(m in・hm)-1透气性系数/m2・(MPa2・d)-1煤层气流量衰减系数/d-1老寺河东区0.296.879～11.28平均:9.030.5440.03220～0.156.74～195.3865老寺河西区异常正常2.1215.04～19.52平均:16.62.65～13.60213.00～7280.001～0.050.022～0.40.0239～4.45290.025～0.1900 该区域煤层起伏变化不大,属近水平煤层,煤质较硬(f=1.588),适合在本煤层布孔抽放。
这些特点决定了应该采取强化本煤层抽放的措施,才能有效地降低开采期间瓦斯的涌出量。
但是寺河矿地层节理十分发育,施工的钻孔多裂隙,加之水平钻孔多,瓦斯抽放钻孔的封孔难度较大。
所以必须对寺河矿煤、岩的裂隙发育特征及其对瓦斯抽放钻孔封孔的影响进行深入研究。
1.1 煤层微观孔裂隙结构煤中常见裂隙有:节理、割理、裂缝、断裂等,指煤中不同类型、不同规模的裂隙,是瓦斯运移、产出的通道。
瓦斯多以吸附状态存在于煤层微孔隙、裂隙之中,煤层既是瓦斯的源岩层,也是瓦斯的储层。
从扫描电镜观察,可将煤孔隙分类,如表2所示。
表2 煤孔隙类型及其成因类型成因简述原生孔胞腔孔成煤植物本身所具有的细胞结构孔屑间孔镜屑体、惰屑体和壳屑体等碎屑状颗粒之间的孔链间孔凝胶化物质在变质作用下缩聚而形成的链之间的孔变质孔气孔煤变质过程中由生气和聚气作用而形成的孔外生孔角砾孔煤受构造应力破坏而形成的角砾之间的孔碎粒孔煤受构造应力破坏而形成的碎粒之间的孔摩擦孔压应力作用下面与面之间摩擦而形成的孔矿物质孔铸模孔煤中矿物质在有机质中因硬度差异而铸成的印坑溶蚀孔可溶性矿物质在长期气、水作用下受溶蚀而形成的孔晶间孔矿物晶粒之间的孔・52・技术经验 煤矿安全(2009-02)1.2 原有封孔技术分析晋城矿区过去的封孔工艺为从孔口处向孔内封6～8m ,封孔材料为聚氨酯,初期的瓦斯抽放浓度能够达到60%～70%。
但是由于封孔深度不够,并且受到裂隙圈周围裂隙的影响,致使抽放瓦斯浓度降低速度加快,缩短了抽放钻孔的有效抽放期,降低了钻孔的利用率,并影响了瓦斯抽放系统的安全性。
以前,封孔结束就开始抽放瓦斯,大量瓦斯被抽出来,煤体中瓦斯的弹性潜能得以释放,煤层瓦斯压力和瓦斯含量下降,并由此引发煤层产生变形、位移、卸压(地应力减小)、透气性增大、瓦斯得到排放、煤体变硬等,钻孔有效作用半径区域内的煤层透气性增大,形成大量微观裂隙、孔隙通道。
当这些通道与外界大气沟通时,在抽放负压的作用下空气就进入钻孔及抽放管路,使抽放系统的瓦斯浓度下降。
因此,必须对原封孔技术加以改进,采用双阶段封孔方法。
2 双阶段封孔技术原理与设计2.1 一次封孔阶段2.1.1 选择封孔材料目前,使用的封孔材料主要有聚氨酯、罗克休、ZK 高分子泡沫、发泡水泥等,经过实验和研究分析,选取硬质聚氨酯泡沫塑料。
这类泡沫塑料由异氰酸酯(俗称黑料)和聚醚多元醇(俗称白料)均匀混合而成。
异氰酸酯为单体聚合物,聚醚多元醇主要由单体聚醚、发泡剂、催化剂、表面活性剂和其它助剂混合制成,具有绝热效果好、重量轻、比强度大、耐化学品等特点。
2.1.2 确定封孔长度坚持“保证不吸入空气,又使封孔长度尽量缩短”的原则。
通过分析,巷道周围形成的裂隙圈半径为3～5m ,考虑到其它一些因素的影响,抽放瓦斯钻孔的封孔位置应避开松动圈,距孔口5～7m ,封孔长度约3m ,这样可有效提高封孔效果,同时减少封孔材料的使用量,节约成本。
2.1.3 封孔工艺如图1所示,一次封孔阶段是在工作面煤体8上向煤层钻孔,直至达到设计深度要求为止并插入抽放管,将聚氨酯均匀涂抹在麻袋上,涂抹的同时迅速把麻袋缠绕在封孔器上,然后送入煤层钻孔约10m 处.依靠聚氨酯发生化学反应而膨胀,将钻孔密封堵住,然后打开抽放管上的阀门即可进行抽放。
2.2 二次封孔图1 一次封孔原理示意图2.2.1 封孔原理二次封孔阶段是在一次封孔阶段的基础上,利用压缩空气以一定压力将微细膨胀粉料送入煤层钻孔内,在瓦斯抽放系统负压的作用下渗入煤层周围的孔(裂)隙区域,可增加裂隙内气体的流动阻力,阻隔外界空气的进入,使钻孔内的漏风量明显减少。
它最适用于回采工作面、石门见煤处、煤巷等地点的瓦斯抽放,经过二次封孔阶段后可以大幅度提高瓦斯抽放浓度,延长抽放钻孔的有效抽放期,不仅提高了钻孔的利用率和瓦斯抽放效果,而且提高了抽放系统的安全性。
2.2.2 封孔工艺在一次封孔阶段的基础上,经过一定时期的瓦斯抽放,由于煤层的变形、位移,导致钻孔周边煤层的孔(裂)隙扩张、发育,外界空气易由裂隙通道进入孔底,使得瓦斯抽放浓度明显下降。
如图2所示,图2 二次封孔阶段示意图可将与压缩空气管相连的花管插入煤层钻孔内,使其靠近一阶段聚氨酯封孔处,打开花管上的阀门,用压缩空气以0.1～0.2MPa 的压力将微细膨胀粉料吹入煤层钻孔内直至充满,抽出花管,然后迅速用速凝水泥密封煤层钻孔的孔口。
微细膨胀粉料为水泥和粉煤灰各50%混合或细沙、石灰粉、水泥按1∶1∶3组合,也可用淀粉、滑石粉、水泥按1∶2∶3组・62・煤矿安全(Total 411) 技术经验合。
2.2.3 设计粉料输送机二次封孔阶段需使用粉料输送机,如图3所示。
图3 粉料输送机结构 该装置包括总进气管、控制阀门、减压阀和给料装置,气源采用压风管路中的高压气体。
高压气体经减压阀降至合适压力,再经三通分为两路:一路气体经辅助进气管进入辅助进气室,在其倾斜底板的折射作用下向上吹过透气帆布进入吹料室,把由装料筒落下的粉料吹散成飘浮状态;另一路气体经吹料进气管及其渐缩出口高速吹出,在其卷吸作用下把吹料室中处于飘浮状态的粉料吹进出料管中,进而送入钻孔。
3 效果考察表3是寺河矿部分试验钻孔的统计资料。
从表3看出,一次封孔后有几个钻孔的瓦斯浓表3 试验钻孔在不同时期的瓦斯抽放浓度封孔材料孔间距/m 孔号一次封孔07-11-18浓度/%07-11-28浓度/%07-12-07浓度/%二次封孔07-12-17浓度/%08-01-17浓度/%08-01-28浓度/%08-02-16浓度/%08-03-09浓度/%ΔC/%二次封孔有效性指数γ聚氨酯1.568549.9847.1743.8040.0071.0075.0064.0052.0031.200.711686 1.71 2.330.44 1.30 1.00 2.00 1.00 1.000.000.001.668751.6044.8941.8549.0068.0079.0068.0051.0037.150.8916880.370.160.1722.0021.0021.0013.00 4.0021.84136.50268950.7262.4750.5945.0054.0055.0035.0027.00 4.410.08169018.7613.3119.3817.0041.0043.0042.0040.0029.69 2.23269160.2562.9647.4048.0058.0054.0036.0028.0010.600.22169327.0723.8824.52 3.0013.0022.0011.00 5.00-2.52-0.09169720.3321.3418.7518.0032.0037.0032.0029.0018.25 1.0616982.213.874.298.008.0024.0016.006.0021.799.86度相当高,这说明孔间距为2m 时效果较好。
在二次封孔后,大部分钻孔瓦斯抽放浓度有很大提高。
寺河矿根据部分区域的汇总资料,显示传统封孔技术与双阶段封孔技术所需材料、瓦斯抽放量及其他费用情况:每个钻孔可节省129.5元;同时延长瓦斯抽放期约3个月,每孔可多抽瓦斯约2000m 3。
由此可知,双阶段封孔技术在煤矿的应用产生了巨大的经济效益和社会效益。
4 结 论(1)首次提出双阶段封孔技术的原理和方法。
该方法适用于回采工作面、石门见煤处、煤巷等地点的瓦斯抽放。
(2)双阶段封孔方法具有安全可靠、技术可行、经济合理等优点。
(3)对于裂隙发育的煤层,双阶段封孔方法具有推广使用价值。
作者简介:徐玉胜(1968-),男,山西晋城人,工程师,毕业于山西矿业学院,现任晋城煤业集团寺河矿总工程师,发表论文多篇。
(收稿日期:2008-11-11;责任编辑:王福厚)・72・技术经验 煤矿安全(2009-02)。