煤矿瓦斯抽采钻孔带压封孔工艺探讨

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瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优化与应用

瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优化与应用

瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优化与应用摘要:本文探讨了瓦斯抽采钻孔封孔技术的优化及其在瓦斯开采中的应用。

针对瓦斯抽采钻孔封孔工艺存在的问题,提出了一种新的优化方案。

该方案首先利用输入受控压力计、瞬态压降计等不同仪器配合测量,得到瓦斯抽采钻孔封隙情况及抽气效果;其次,采用无损检测技术,对瓦斯抽采钻孔建立实体型三维模拟模型,并对其用数值模拟的方法进行优化;最后,搭建实验室示范厂组成瓦斯抽采钻孔封孔技术,通过实际应用验证优化方案的有效性和可行性。

关键词:瓦斯抽采、钻孔封孔、优化、应用正文:瓦斯抽采是一种十分常见的采矿方式,钻孔封孔是瓦斯抽采的关键工艺之一,然而由于存在着诸多问题,瓦斯抽采钻孔封孔工艺需要进行优化以提升效果。

本文详细分析了瓦斯抽采钻孔封孔工艺中常见的问题,包括钻孔封孔的质量、抽气效果的检测等,并提出了一种优化方案。

该方案首先利用输入受控压力计、瞬态压降计等不同仪器配合测量,得到瓦斯抽采钻孔封隙情况及抽气效果;其次,采用无损检测技术,对瓦斯抽采钻孔建立实体型三维模拟模型,并对其用数值模拟的方法进行优化;最后,搭建实验室示范厂组成瓦斯抽采钻孔封孔技术,通过实际应用验证优化方案的有效性和可行性。

本文的研究成果可以为瓦斯抽采钻孔封孔技术的实际应用提供一定的参考,为瓦斯抽采行业的技术改进指明了方向。

针对瓦斯抽采钻孔封孔工艺中存在的问题,主要有以下几方面:1、对于钻孔封孔技术质量的问题:由于瓦斯抽采钻孔现场施工过程较为复杂,如公接应、环形封堵及抽气工艺等,封孔的质量很容易受到不同施工条件的影响,严重影响瓦斯抽采效率。

2、瓦斯抽采钻孔抽气效果的问题:由于钻孔的封孔质量受到不同影响,因而抽气效果也会受到不同影响,使得最终的抽气效果无法达到设计要求,大大降低了瓦斯抽采效率。

为了解决上述问题,本文提出了一种新的优化方案。

该方案首先利用输入受控压力计、瞬态压降计等不同仪器配合测量,得到瓦斯抽采钻孔封隙情况及抽气效果,并将测量结果与设计要求进行比较,从而发现存在的问题;其次,采用无损检测技术,对瓦斯抽采钻孔建立实体型三维模拟模型,进一步剖析封孔质量的变化;最后,采用数值模拟的方法对瓦斯抽采钻孔封孔技术进行优化,最大程度地提高工艺的效率。

两堵一注、带压封孔技术

两堵一注、带压封孔技术
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
完成两堵工作后,就可以进行注浆两堵一注”、带压封孔技术
注意注浆浓度配比。
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3、安全注意事项
5.2“两堵一注”、带压封孔技术
严格按照措施要求的工序、工艺和时间进行封孔,防止因封孔不及时或质量不合格造成的延迟喷孔伤人及瓦斯超限事故发生。
将准备好的聚胺脂倒入内封堵材料袋内,并将其上口扎牢。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将已固定好内封材料的抽采管放入抽采钻孔中,同时准备外封堵材料。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将外封材料固定在抽采管上,与内封材料固定相似,注意要将注浆管、排气、排水管一同插入外层的保护袋内,并在其两出口处扎牢。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将准备好的聚胺脂倒入外封堵材料袋内,并将其上口扎牢。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将内封堵材料根据设计的封堵距离,接上抽采管,推入到设计位置,最外端一接入外封堵材料管,安装过程中,同时接入排水、排气管。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将内外封堵材料推动设计位置,待聚胺脂充分发泡后,内外封堵材料即固定牢固,完成两堵工作。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
4、“两堵一注”一体化快速带压封孔装置介绍 “两堵一注”一体化快速带压封孔装置为定型产品,施工更简单,封堵效果更,但成本高。
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不对之处敬请批评指正谢 谢!
待续……
202X
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宁静致远
汇报日期
“两堵一注”、 带压封孔技术 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心 汪吉先 2014·10
“两堵一注”、带压封孔技术
1、问题的提出 瓦斯抽采钻孔施工后,受巷道卸压带裂隙及钻孔卸压圈裂隙影响,孔口近端裂隙发育,采取常规钻孔封堵技术,气密性差、漏气明显,孔口负压小、瓦斯浓度低,为改善这一状况,研究采取“两堵一注”技术,较好解决了抽采瓦斯时的外部漏气问题,抽采孔口负压提高、瓦斯浓度增大,效果显著。

瓦斯抽放钻孔封孔工艺优化探讨

瓦斯抽放钻孔封孔工艺优化探讨

瓦斯抽放钻孔封孔工艺优化探讨摘要:随着我国经济的高速发展,我国各行各业也呈现出良好的发展趋势。

通过原有封孔工艺中存在的问题进行分析,针对封孔中存在的封孔剂定位、注浆量控制以及不同倾角下钻孔封孔漏气等问题,对封孔工艺进行了改进,经现场试验对比,新封孔工艺能有效地提高封孔效果。

关键词:瓦斯抽放;钻孔封孔;工艺优化引言随着我国瓦斯治理技术、装备日趋成熟,瓦斯抽采钻孔已经成为瓦斯治理的重要手段,钻孔封孔工艺对瓦斯抽放钻孔的成孔、带抽质量有着重要的意义,在一定程度上能够决定抽采钻孔浓度以及衰减效果,进而影响瓦斯抽放效果。

本文对鹤煤九矿原有封孔工艺中存在的问题进行了分析,并将该矿封孔工艺改进后的钻孔抽采参数与原有封孔工艺进行对比,为进一步改进抽采封孔工艺提供了一定理论和现场经验。

1、传统抽放钻孔封孔工艺分析1.1聚氨酯、水泥浆联合封孔工艺该工艺的实质是在钻孔的两端采用手工聚氨酯泡沫封孔,即手工搅拌混合聚氨酯AB组分,搅拌后利用棉纱进行吸附并包裹在抽放管端部,实现钻孔两端封孔,然后在钻孔中间部分用辅助封孔管灌注水泥浆封孔。

采用此联合封孔工艺具有钻孔两端固化速度快、与煤壁粘附力强等优点。

但此封孔操作工序较麻烦,而且采用人工搅拌方式造成AB组分分散与混合效果差,原材料浪费严重并影响后续发泡与固化效果,另外由于从AB组分开始混合到发泡的间隔仅30s左右,因而通常在抽放管往抽放钻孔内推进过程中聚氨酯就已经开发发泡(致使达不到设计的抽放钻孔封孔深度),此时棉纱与煤壁之间的摩擦使得发泡初期的泡孔大量破裂和并孔,因此大幅度降低了聚氨酯泡沫密封效果,严重影响了瓦斯抽放钻孔封孔效果。

1.2充气式封孔器封孔工艺为了提高钻孔封孔质量,矿井自主设计加工了充气式封孔器进行试验研究。

封孔器设计长度为15m,在距管口5m、13m位置分别设计一个直径为66mm,长为0.7m的封孔气囊,气囊与气绳相连,利用气管打气增压使气囊膨胀实现封孔。

根据矿井煤层特点封孔气囊充气压力设计为0.11MPa,当压力低于设计值时只需补气增加,因此此封孔工艺具有即封即抽、操作简单、可复用、功效高等优点。

两堵一注、带压封孔技术

两堵一注、带压封孔技术

第七步:将内封堵材料根据设计的封堵 距离,接上抽采管,推入到设计位置, 最外端一接入外封堵材料管,安装过程 中,同时接入排水、排气管。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
抽采钻孔
排水、排气管
抽采管 注浆管
第八步:将内外封堵材料推动设计位置, 待聚胺脂充分发泡后,内外封堵材料即 固定牢固,完成两堵工作。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
抽采钻孔
排水、排气管
抽采管
注浆管
第九步:完成两堵工作后,就可以进行 注浆了,根据设计注浆压力,按程序操 作。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
第十步:注意注浆浓度配比。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
3、安全注意事项
(1)严格按照措施要求的工序、工艺和时间进行封孔,防止因封孔不及 时或质量不合格造成的延迟喷孔伤人及瓦斯超限事故发生。 (2)明确封孔标准并实行挂牌管理。施工措施必须明确钻孔的封孔参数 及封孔工艺,即封孔长度、封孔管径、充填材料、封孔时间及封孔的严密 度指标。封孔牌板上必须填写封孔长度、封孔时间及责任人。 (3)导气管应采用内径为12.7mm(4分管)的高压软管、钢管或其他抗 高压管,抗压强度不低于1MPa。导气管应露出孔口0.3m以上,并安装阀 门。 (4)注微膨胀封孔材料时,发现浆液从导气管流出后,立即关闭导气管 上的阀门,继续注浆至注浆管上的压力表达到1.5MPa后停注。停注后 30min内压力表变化量不大于0.5MPa方为合格,否则应继续注浆。注浆完 成后不得拆除注浆管上的单向阀和压力表。 (5)注浆及注浆后24小时内不得完全关闭抽采孔管上的阀门,防止封孔 材料在尚未凝固牢固时由于瓦斯压力较大而遭到破坏。注浆材料凝固24小 时后方可合茬抽采。

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

煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式研究摘要: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。

关键词:瓦斯抽采钻孔;主要封孔;方式研究引言随着经济的飞速发展与科学技术水平的不断提高,煤矿瓦斯的开采技术以及开采设备在不断进步,同时瓦斯挖采的深度在不断增加。

在煤矿挖采时,对瓦斯气体进行处理主要是采取瓦斯抽采的方式进行处理。

通过抽放技术的不断发展,促使瓦斯抽采的准确性得到不断提高,让工作的效率也大大提升,极大地促进了煤矿企业的安全生产发展。

1?煤矿瓦斯抽采的发展趋势在煤矿企业的生产工作中,瓦斯抽采是煤矿企业的重要工作内容。

其中,运用抽采钻孔封孔的技术,可以极大的提高煤矿瓦斯防治的安全性以及瓦斯的利用率。

一般来说,煤矿瓦斯的抽放是通过打孔、钻孔以及抽放设备等方式进行对煤层内瓦斯的抽采,将瓦斯抽至地面,让井底的瓦斯浓度降低,从而提高煤矿工作的安全性。

随着煤矿开采技术的不断创新,通过运用一系列的开采设备,让煤矿开采的强度不断增加,这不仅实现了煤矿生产量的提高,还让瓦斯的生产效率有效的得到了提升。

同时,矿井内瓦斯的涌出量也在不断升高。

因此,要不断提高瓦斯的整体工作效益,才能够更好的保障煤矿工作的安全性。

2煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式2.1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。

“两堵一注”带压封孔工艺在龙门峡南煤矿的研究与应用

“两堵一注”带压封孔工艺在龙门峡南煤矿的研究与应用
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用了 “两堵一注”带压封孔新工艺取代矿井传统水泥浆液封孔工艺,并根据矿井实际情况对
新工艺进行了改良升级.通过现场试验,将两种封孔工艺的瓦斯抽采效果进行对比,结果表
明:“两堵一注”带压封孔工艺具有较好的封孔效 果,顺 层 钻 孔 单 孔 瓦 斯 抽 采 浓 度 较 矿 井 传
统封孔提高约 25% ,穿层钻孔层单孔瓦斯抽 采 浓 度 提 高 约 10% ,并 在 一 定 程 度 上 减 慢 了 瓦
肖 乔1 余晓康2 冯康武1 李林松2 孙 臣1 刘 阳2
(

中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市沙坪坝区,400037;

华蓥山煤业股份有限公司龙门峡南煤矿,四川省广安市,409800)
摘 要 为了解决龙门峡南煤矿瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采浓度低、衰减速度快等问题,采
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5]
、囊袋式封
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6]
、二次封孔 法 封 孔 [8]、 “两 堵 一 注” 带
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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。

大直径钻孔高压保压封孔技术研究

大直径钻孔高压保压封孔技术研究

收稿日期:2023-06-12基金项目:(51874122)作者简介:(1985-),,,,。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.11.002大直径钻孔高压保压封孔技术研究霍晶晶(潞安化工集团寺家庄公司,山西晋中 045300)摘 要:,,,。

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关键词:瓦斯抽采;封孔位置;保压封孔;封孔效果中图分类号:TD712.6 文献标识码:A 文章编号:1005-2798(2023)11-0007-05Research on High Pressure Sealing Technology for Large Diameter BoreholeHUO Jingjing(Sijiazhuang Company ,Lu 'an Chemical Group ,Jinzhong 045300,China )Abstract :In order to improve the effect of drilling gas drainage,based on the sealing technology and parameters are two important fac⁃tors that affect the effect of drilling gas drainage,through analyzing the characteristics of axial stress and radial stress respectively and fracture distribution,by analyzing the defects of the traditional sealing technology of "two blocks and one injection",which is easy to ap⁃pear the "triangle area"of slurry leakage,a new sealing device of pressure -maintaining grouting is designed,by combining the three parts of grouting pipe,returning pipe and gas extraction pipe,the device is designed in an integrated way,and the air tightness of the sealing bag and the actual grouting pressure are greatly improved,the practical application results show that the new pressure -keepingsealing technology has good sealing effect and high concentration of gas extraction,which is worth popularizing and applying.Key words :gas extraction;sealing hole position;pressure -retaining sealing hole;sealing hole effect ,、。

关于煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术的探讨

关于煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术的探讨

关于煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术的探讨【摘要】随着社会对煤矿安全问题的持续关注,在煤矿通防领域占有重要地位的瓦斯抽采技术也得到了快速的发展,其中钻孔封孔技术也不断推陈出新,各具特色。

本文针对瓦斯抽放钻孔封孔的几种常用技术进行探讨,对不同技术的应用场合特点进行对比分析,具有一定的参考价值和借鉴意义。

【关键词】瓦斯抽采;钻孔封孔1 引言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。

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。

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,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。

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有两个致命缺陷:第一,抗压强度低;第二,可压缩量很大。

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)。

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2和图3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,达到封孔的目的;当外加力取消后,胶桶或串球在自身的弹性力作用下恢复原状,即可从钻孔中取出,重复使用。

关于煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术的探讨

关于煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术的探讨
力量 。
机会 ,并给 予其 工作、学习和生活等方面 的关 心和照顾,使她们再 创 佳 绩 ,再 立 新 功 。 ( 3 )要进 一步重视 女职 工的法 制、维权意识教育,加强女职工 法 律 知 识 的 学 习 , 增 强 主 动 维 权 意 识 ,提 高 自主 维 权 能 力 ,学 会 运 用 法 律 武 器 保 护 自己 , 依法 维 权 、依 法 创业 。 不论在任何时候 ,任何年代 ,女 工工作都是矿 山、社会不应忽 视的一方面 ,我们要充分认识做好女工 工作 的重要性 ,尤其是在提 倡 “ 男女平等 ”、社会飞速发展 的今天 ,女工工作尤为重要 ,做好 新时期、新时代 的女工工作 ,一定会对 矿山、社会的改革 、发展 与
稳 定 起 到 积 极作 用 。 作者简介 :
( 2 ) 要对 各 个 时期 涌 现 出 的 女 职 工 先进 模 范 人 物 扩 大 影 响 面 ,
同时要 重视、关心、帮助先进典型 的继续再成长 ,对 各类先进集体 和个 人加强规范化管理,建立长效机制 要提供 再学习、再提高的
( 上接第 3 6 9页 )
Co a l Mi n i n g Te c h n o l o g y
索符合 时代特征 、富有特色女 工工作新途 径、新方法 ,增强组织女 职 工 、 宣 传 女 职 工 、 教 育 女 职 工 、服 务 女职 工 的 职 能 , 团 结 带 领 广 大 女 职 工 参 与 到 建 设 和 谐 矿 区 的实 践 中来 。 ( 1 )要 结 合 工 作 实 际 ,组 织 带 领 女工 参 与 到 矿 山 的 改革 发 展 中 去 ,引导 女 工与 矿 山共 谋 发展 中 。要 从 源 头 上 参 与 维 护 女 职 工 利 益 , 依法维护好女职 工的合法权 益。要教育鼓励女职工在本职 岗位 上创 业立功 ,组织女 职工 积极参与矿山技术创新工程 ,把女 工工作融入 到 矿 山 的 改革 发 展之 中 , 使 女 职 工 在 实 践 中完 善 自己 ,在 竞 争 中提 高 自 己 ,在 奋 斗 中 充 实 自 己, 最 终 为 矿 山 的发 展 献计 献政 策 , 贡 献

顺层抽采钻孔带压封孔技术

顺层抽采钻孔带压封孔技术

顺层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术——赵顺层瓦斯抽采钻孔施工结束后,由于受巷道卸压带裂隙及钻孔卸压圈裂隙影响,会造成钻孔抽采漏气,瓦斯浓度偏低,抽采效果较差。

为了提高顺层钻孔瓦斯抽采浓度,在青东矿828工作面采用了“两堵一注”带压封孔技术,封堵钻孔周围煤岩松动裂隙,提高了钻孔瓦斯抽采浓度。

一、带压封孔原理顺层瓦斯抽采带压封孔技术,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。

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煤体裂隙内部,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,以便彻底密封空气进入通道。

二、封孔设备、材料气动注浆泵、聚氨酯、速凝膨胀水泥、快速水泥药卷、4分胶管、单向控制阀和1Mpa压力表。

三、带压封孔工序(1)钻孔施工结束后将孔内残渣处理干净,保证封孔段顺畅。

(2)里段2m位置用棉纱或编织袋做一锥形堵头,然后使用聚氨酯封堵,封堵长度不少于1m,外段使用快速水泥药卷封堵,封堵长度不少于0.5m,同时预埋4分注浆管、回浆管(俯角钻孔:注浆管长度为1.5m 、回浆管长度为1.3m;仰角钻孔:注浆管长度为1.3m 、回浆管长度为12m;)。

(3)待封堵20分钟后对注浆段进行注浆,速凝膨胀水泥水灰比为1:1。

(4)注浆至回浆管回浆停止注浆,用铁丝将回浆管捆扎,确保不漏浆,然后继续注浆,注浆压力应为0.3-0.5mpa,停注以后不得拆除注浆管上的单向阀和压力表,30分钟后进行一次补注,确保钻孔不漏气。

(5)注浆结束待速凝膨胀水泥凝固后方可连接抽采管路进行抽采。

通过采用带压封孔技术后,钻孔抽采浓度由40%提高到60%,说明带压封孔可以有效的改变瓦斯抽采钻孔周围煤体特性,达到密封微孔裂隙的目的。

抽采钻孔带压注浆封孔技术的研究与应用_王圣程

抽采钻孔带压注浆封孔技术的研究与应用_王圣程

抽采钻孔带压注浆封孔技术的研究与应用王圣程,庞叶青,张云峰,胡东亮,周福宝(中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州221008)摘要:针对目前国内顺层瓦斯抽采钻孔封孔质量差,钻孔有效抽采期偏短的技术难题,提出了带压注浆封孔技术。

阐述了带压注浆技术的基本原理,并对其配套材料的性能和设备进行了研究。

该封孔技术在宣东二号煤矿开展了现场工业性试验。

结果表明:带压注浆封孔技术能增加封孔深度,实现了封孔工艺由手工向机械的转换,提高了抽采钻孔的封孔质量,使瓦斯抽采平均浓度提高了40%左右,单孔平均多抽瓦斯量约1036.8m 3。

关键词:矿井瓦斯;封孔质量;带压注浆封孔技术中图分类号:TD712+.6文献标志码:A 文章编号:1003-496X (2011)06-0004-03Research and Application of Borehole Grouting Sealing under Pressure TechnologyWANG Sheng -cheng ,PANG Ye -qing ,ZHANG Yun -feng ,HU Dong -liang ,ZHOU Fu -bao (Faculty of Safety Engineering ,China University of Mining &Technology ,Xuzhou 221008,China )Abstract :The sealing quality of domestic gas extraction drilling is poor at present ,and the effective gas drainage period of holes is short ,so grouting sealing under pressure technology is proposed as a solution to this problem.The basic principles are described and the performance of supporting material and equipment were studied.An industrial scale test of this technology was carried out at the Xuandong II mine.The results show :Grouting sealing under pressure technology can increase the depth of the sealing process ,a-chieve the conversion from manual to mechanical ,improve the quality of sealed drainage holes.So the average concentration of gas ex-traction was improved by about 40%,the hole average amount of gas pumping is more about 1036.8m 3than before.Key words :mine gas ;sealing quality ;grouting sealing under pressure technology基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(SBK201021648);教育部新世纪优秀人才资助项目(NCET -08-0838)目前,我国约有65%的回采工作面的预抽瓦斯浓度低于30%〔1〕,充分反映了抽采钻孔封孔质量差的现状,封孔质量的好坏直接影响到瓦斯抽采效果,而封孔质量由封孔材料的性能及封孔技术决定。

关于利用新工艺封孔以提高钻孔抽放质量的探究

关于利用新工艺封孔以提高钻孔抽放质量的探究

关于利用新工艺封孔以提高钻孔抽放质量的探究[摘要]瓦斯抽采工艺是一项十分严密、细致的工作。

其工艺的好坏直接关系到经济效益和安全问题。

本文针对瓦斯抽采过程中封孔技术进行分析研究,积极探讨新工艺,一期提高煤矿瓦斯抽采质量。

【关键词】瓦斯抽采;封孔;新工艺;试验随着社会的发展,对矿产资源的需求与日俱增。

相关矿井开发规模也日益加大,而瓦斯危害也日趋加重。

瓦斯抽放和综合利用是关系着煤矿安全生产环境和增加经济效益的重要因素。

因此,要进一步提高瓦斯抽放质量,确保煤炭生产过程中的瓦斯安全。

为此,本文主要探讨了瓦斯抽采过程中封孔新材料、新工艺。

我们知道,钻孔瓦斯抽放的质量如何,它是由钻孔部署是否合理,钻孔孔口封孔质量是否过关来决定。

不管是在本层还是邻近层或者采空区进行抽放作业,都必须要确保在孔内孔底有充足的瓦斯源的前提下,封孔质量要有保障,孔口必须严密不会漏气,这样,我们才能抽取出浓度较高的瓦斯,进而增强抽放效果。

我国一直致力于提高抽放瓦斯钻孔质量这一课题研究,在上世纪70年代便积极进行试验推广。

其中常用的有:胶囊封孔法、黄泥封孔法、水泥砂浆封孔法等。

不过,这些方法都有所局限,适用范围有限并且封孔质量难以把握等问题一直是我们瓦斯抽放工作中的一个难题。

一、利用马丽散和PVC双抗硬质塑料管封孔技术随着技术的更新发展,当前我国有一些矿井正在使用马丽散等新材料、新工艺来进行封孔处理,取得了一定的成效。

比如,在余吾煤业公司S2105综采工作面顶板走向长钻孔抽放采空区瓦斯,钻孔深度在100米到120米之间,孔径大小为94毫米,单孔纯瓦斯抽放量在0.15到0.5m3/min,抽放负压要控制在2~3千帕、抽放瓦斯浓度控制在20%到70%。

为进一步提高单孔抽放量,增大封孔管径,利用管长5米,直径76x4的无缝钢管,封孔段距离孔口在2到4米范围内,封口长度为1.5到2米,每个钻孔利用马丽散A、B料1组,按照1:1比例混合,采用黄泥堵塞固定孔口。

浅析瓦斯抽采钻孔带压定向封孔技术的应用

浅析瓦斯抽采钻孔带压定向封孔技术的应用

浅析瓦斯抽采钻孔带压定向封孔技术的应用摘要:为实现煤矿安全生产,而煤矿井下瓦斯一直是安全生产的重大隐患,因此对煤矿瓦斯进行综合治理显得尤为重要。

目前最有效的措施就是施工钻孔抽采瓦斯,但普通钻孔抽采浓度偏低,严重影响煤层瓦斯抽采效果。

造成钻孔抽采浓度偏低的因素有很多,不仅取决于煤层瓦斯赋存状况,还取决于瓦斯抽采工程质量,特别是当抽采钻孔封孔效果满足不了抽采要求时,会使钻孔封堵不严,钻孔漏气,造成钻孔浓度降低,抽采效果差。

针对该技术难题,提出“两堵一注”带压定向封孔技术,并在贵州盘江精煤股份公司火烧铺矿得到了应用。

关键词:抽采钻孔;带压定向;封孔技术1火烧铺矿矿井简介火烧铺矿井位于贵州省六盘水市盘州市胜镜街道办境内,行政区划属盘州市,隶属于贵州盘江精煤股份有限公司。

矿井始建于1966年6月,为平峒和斜井分井开拓布置,矿井设计能力180万吨/a。

南起羊场坡井田羊1地质剖面线与梓木嘎井田相邻,北至上纸厂村附近的纸12地质剖面线与松山井田接壤。

井田略呈南北走向。

其走向长18.7kM,倾斜宽1.1~2.0kM,面积26.7kM2。

现共有三个生产采区,一个开拓区。

火烧铺矿属于煤与瓦斯突出矿井。

2瓦斯抽采钻孔带压定向封孔技术2.1瓦斯抽采钻孔带压定向封孔技术原理,是基于煤壁内存在的应力扰动沟通裂隙,利用带压定向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。

该技术利用气动注浆泵设备,以一定压力将速凝膨胀封孔剂与水按1:1比例混合后注入钻孔的封孔器中,注入的浆液先进入到封孔器两端的囊袋中(根据封孔深度的要求固定封孔器的长度,以此来达到定向封孔),使两端的囊袋鼓起,达到密封钻孔两端的作用,当注浆压力达到0.8-1.2MPa时,注浆管路预留的爆破阀门自动爆破,继续注入的浆液将有效充填两个囊袋之间的钻孔周围裂隙,当回浆管路回浑浊浆液时,观看压力表读数同时停止注浆,压力到达要求表明此时钻孔内裂隙已经得到充分封堵。

矿井瓦斯抽采钻孔封孔方法

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。

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

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。

瓦斯抽采钻孔封孔技术研究综述

瓦斯抽采钻孔封孔技术研究综述

Mineral Technology328瓦斯抽采钻孔封孔技术研究综述张天明,韩卓鹏,张 超,王雪瑞,韩颖磊(山西潞安矿业集团漳村煤矿,山西 长治 046032)摘要:瓦斯抽采钻孔对瓦斯治理具有重大的意义。

我国煤矿瓦斯封孔效果不佳,缺乏系统的研究,因此通过对瓦斯抽采钻孔封孔技术进行分析,并结合其他研究者的研究成果,研究瓦斯抽采钻孔失效机制,提出改进的建议,为漳村煤矿的钻孔封孔供具体施工借鉴。

关键词:失效机制;瓦斯抽采;封孔我国是一个煤炭大国,每年都需要消耗大量的煤炭资源,但是随着每年大规模的开采,我国的绿色煤炭资源正在减少,随之而来的是瓦斯事故频发,造成人员伤亡与财产损失。

为了减少瓦斯事故的发生,我国目前常用的瓦斯治理手段是瓦斯预抽,但我国瓦斯抽采钻孔的效果往往达不到要求。

因此,钻孔失效一直是困扰煤矿安全生产的重要原因[1-2]。

1 钻孔封孔技术研究现状钻孔瓦斯预抽对瓦斯治理有着重大的意义,因此国内外大量学者针对钻孔失稳机理机进行了一系列研究。

影响钻孔稳定性的因素主要可分为内因和外因两类。

内因主要是复杂地质条件对瓦斯抽采钻孔的影响,从而引起瓦斯抽采钻孔失稳破坏的因素,主要包括钻孔围岩性质、地压作用、瓦斯赋存情况、煤岩体中水的活动情况等[6-7],影响钻孔稳定性外因主要是指受钻孔施工技术限制,外部载荷扰动对孔壁稳定性的影响。

包括钻进作业中,经常要回转钻具、起拔钻具、水力排渣时冲洗液循环洗孔而开泵或停泵等,都会造成孔内的压力变化[8-9]。

王振等人通过建立破碎区、塑形区、弹性区的失效模型研究,得出了在卸压区易发生垮孔,而在峰后应力集中区易发生喷孔[3];刘春通过分析了钻孔顶、底的主应力差值与钻孔剪切破坏之间的关系,得出了松软煤层坍塌失效机制和控制方法[4],张超,林伯泉等人为了解决松软煤层钻孔易失效的问题,通过理论以及模拟分析,得到了钻孔的周围裂隙如何分布,在注浆过程中稳定性如何,并且提出了通过加固式动态密封技术进行瓦斯钻孔的封孔[5],董方庭提出了松动带的计算方法,可以通过这个来指导封孔;韩兵以“两堵一注”的原理,自行设计了一套用于近水平煤层的瓦斯封孔器,取得了不错的效果;张占存等人对瓦斯压力的封孔装置进行了研究,发明了一种密封性能优良的测压用封孔器,并在大青山煤田某矿进行了现场试验[11];刘志伟则从封孔材料的角度来进行研究,为了有效的解决因地应力而引起的钻孔塌孔,需要研制出一种膨胀水泥,以膨润土与铝粉作为原料,研制了一种复合的膨胀水泥,在膨胀性能上有了很大的提升,并揭示了膨胀水泥的作用机理[12];王小朋,林桂玲等人,选择了超细水泥作为突破,加入纤维素,粉煤灰等,研制了一种新型胶体水泥,可用来进行顺层钻孔的封孔,并在李阳煤业进行了现场测试,效果明显[13];陆承文为了解决封孔效果不佳的问题,研制出了一种稠化膨胀浆体,并提出了一种对应的稠化浆体注浆技术手段[14];苏三星等利用数值模拟软件,在考虑蠕变效应的前提下,提出了封孔距离和封孔位置的计算公式,再结合鹤煤八矿的现场测试,瓦斯浓度提高了72%,抽采纯量提高了59.7%,效果明显[15];王倩男等人建立了封孔器注浆时的受力模型,提出了一种计算塑性区长度的方法[16];刘树新等人通过理论分析,利用数值模拟建立模型,建立了封孔长度的计算公式[17]。

煤矿井下瓦斯抽放钻孔新型封孔工艺研究

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

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
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樊建锋
( 山西省水利水电勘测设计研究院 ,山西

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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

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等 关键 技术 问题 ,采 用 Z YG1 5 0型 钻机 动力 作 为原 特 性和 密封 微孔 裂 隙 的 目的 。 上 ,实现 了提 高 带压封 孔 压力和 提 高钻 孔封 孔质 量 扩 孔 , 同时在 钻孔 封孔 段两 端 加设挡 板 和堵 头 ,在 的预 期效 果 。 采 用机 械 动力 作为 原动 力进 行钻 孔带 压封 孔 的 必 须配 比一 定数量 的石膏粉 。 注浆 段 不得 小于 2 0 m, 应 用技 术研 发 ,可 进一 步提 高钻 孔 的封孔 质 量 ,提 封 孔压 力不 得小 于 5 Mp a 。 高 钻孔 的抽 采 浓度 和抽 采效 率 ,从而 有效 增 加钻孔
越 发 育 、越 明显 ,距 巷道 越远 ,裂 隙越 稀 疏 ,围岩
( 2 )瓦 斯抽采 钻 孔带 压封 孔技 术 ,是基 于 掘进 巷 道 周边存 在 围岩 松 动 圈,若 围岩 松动 圈 内存在 的
围岩 松 动 圈范 围容 易 出现 漏气 现象 ,造 成钻 孔 抽采 越 接 近致 密 。
点多,用风终端风压 小,钻孔封孔不严密,围岩松动 圈范围容易出现漏气现象,造成钻孔抽采浓度低 , 抽
采效率低等缺陷。进行机械动力作为原动力进行钻孔带压封孔的应用技术研发 ,可进一步提 高钻孔的封孔
质量,提 高钻孔的抽采浓度和抽采效率,确保煤层瓦斯的抽放效果。采用本封孔技术 ,可解决抽采钻孔孔 封不严 、浓度偏低、钻孔效率低等的技术难题 。 关键词 :煤矿 ; 瓦斯抽 采 ;煤 层钻 孔 ;带压封 孔
而 减 少钻孔 的施 工量 ( 减少 1 . 5倍 的钻孔 施工 量 ) ,
( 4 )注 浆 时 ,必 须注 意观 察 堵头 处 的观测 孔 ,
后 ,若 观测 孔 内仍然 存 在空 间 ( 抽起 来 以后 存在 漏 段 钻孔严 密 不漏气 。 巷 道 围岩松 动 圈和抽 采钻 孔 的分 布及 布 置情 况 见 图 1所示 。
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煤矿瓦斯抽采钻孔带压封孔工艺探讨
摘要:抽放钻孔的封孔质量是做好抽放工作的最基础的保障性措施。

要充分发挥钻孔抽采的作用,达到预计抽采效果,钻孔的封孔质量是保障抽采达标的重要环节。

本文对瓦斯抽采封孔方法的进行分析。

关键词:煤矿瓦斯;抽采钻孔;封孔工艺
引言
瓦斯抽采是防治矿井瓦斯灾害事故的最根本措施。

其中,抽采钻孔封孔是瓦斯抽采作业中至关重要的环节,封孔质量的优劣直接影响瓦斯抽采效果,不仅决定着煤层瓦斯含量与涌出量的大小 , 而且还和抽采达标时间有密切相关,是保障煤矿实现高产高效、安全生产的重要条件。

1 带压封孔基本原理
煤层瓦斯抽采带压封孔技术,是基于采煤工作面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煤体扰动裂隙内部,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渗入煤体微裂隙内,并产生凝聚力,待浆液固化后,形成树枝状分布,并与煤体颗粒固体粘结在一起,以便彻底密封瓦斯泄漏通道。

2工艺流程
封孔前利用压风吹净孔内钻屑,然后将抗压无裂缝瓦斯抽采管放入抽采钻孔内一定深度,利用聚氨酯快速构筑抽采钻孔封孔段注浆空间。

待聚氨酯完全固化后,再通过孔口端预留注浆管利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入水泥浆,要求达到一定的注浆压力。

注浆完毕,待水泥凝固后,利用压风或注浆泵压注清水,检验抽采钻孔封孔效果。

检验合格则并网进行瓦斯抽采。

由于聚氨酯完全发泡后具有一定的承压能力,从而利用聚氨酯的快速反应、承压性能为
抽采钻孔制造一个闭合的封孔段空间,使得带压封孔成为可能。

带压封孔工艺流程:吹净抽放孔内钻屑→利用两段聚氨酯构筑封孔注浆空间→对封孔段注浆空间进行带压注浆→封孔效果检验,并网进行瓦斯抽放。

3煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺
3.1水泥砂浆封孔
传统的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。

因为人工封孔耗费的时间比较长,所以不常用。

随着时间的推移,人工水泥砂浆封孔逐渐被压气砂浆封孔方式取代,压气封孔长度一般大于5m,因为封孔长度具有不确定性,所以压气封孔方式更多时候应用于临时的瓦斯抽采钻孔封孔中。

3.2“两堵一注”带压封孔
当前生产工艺中常见的是囊袋型“两堵一注”带压封孔技术,主要的工作机制是利用注浆泵的压力,将微膨材料在灌浆管的带动下注入封孔段端点处的囊袋内,在孔壁周围挤压成封孔段堵头,在灌浆压强高至单向阀的爆破压强(1.0~1.5兆帕)后,在堵头和孔壁之间的空隙里开始灌注浆液,利用灌浆压强引起微膨材料向钻孔附近煤体空隙中进行注入,将空隙完全封堵,一定程度的完成了抽采钻孔封孔技术。

这种封孔方法工艺手法简易、成功率高,充分考虑其工作原理,在灌浆压强大到某高度后,径向渗透力增大,使得浆液最大程度的灌入煤体孔空隙,完善了凸凹面缝隙,扩大浆液流通曲径,浆液与煤介颗粒结合后呈树叉式扩散,实现了通气管道的良好密封,增强了瓦斯抽采的实际应用效果。

灌浆材料在固化之后的膨胀状态与地应力最为相似,在钻孔封孔段附近可出现高应力环境,呈现出一种防护支护钻孔的效果。

3.3聚氨酯封孔
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又有很多名称的叫法。

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,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。

1.封孔时发泡材料体积膨胀
2.封孔初期钻孔周围裂隙漏气通道
3.封孔抽采管
4.封孔后期发泡材料压缩体积变大
5.封孔后期钻孔周围裂隙漏气通道变大
目前,不管是本煤层抽采钻孔还是穿层抽采钻孔最常见的封孔技术就是利用高分子材料采用“高分子发泡材料”,其中以聚氨酯材料为主要材料,根据配方、配料及比例的差异又有很多名称的叫法。

封孔时将双组分或多组分“高分子发泡材料”混合搅拌后,用抹布、棉纱等用铁丝等捆绑,将配好的封孔材料缠绕涂抹在封孔管的一定长度上,然后插入施工好的抽采钻孔内,等待“高分子发泡材料”发生反应、凝固后,将钻孔封堵。

高分子材料封孔的原理就是利用其高倍数发泡特性封孔,但是在高分子发泡材料发泡之后具有两个致命缺陷:①抗压强度低。

②可压缩量很大。

高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井一般采深不断加大,相应的地应力也较大,再加上煤层强度普遍较低,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,之后便产生了漏气通道。

同时,在封孔材料反应和凝固过程中封孔材料本身就会收缩,收缩后便会产生空隙和裂隙,空隙和裂隙随之就生成了漏气通道。

漏气通道会释放抽放压力,导致抽放率降低,直接影响抽采率。

结束语
对煤矿瓦斯抽采钻孔几种主要的封孔方式进行了详细的说明,这几种方式的封孔效果都比较理想,具有一定的应用性。

当然,要想在原有基础上提高封孔效果,进一步优化完善封孔方式,需要掌握钻孔周边裂隙的发育特征,根据数据分析结果选择合适的封孔长度,严格控制注浆压力,最大程度保障封孔质量。

参考文献
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