动态封孔技术

动态封孔技术（10篇）

1.动态封孔技术 篇一

安全技术创新亮点推荐材料

新型注浆封孔工艺投用

余吾煤业 李志刚、徐晓波、张亮、焦海青、赵永刚、崔宝库

摘要：我瓦斯抽采科与河北同成矿业科技公司合作，试验并推广了波雷因注浆封孔。通过采用新的技术、材料和工艺，对钻孔实行控压注浆封孔，以达到安全、快速地封闭抽放孔的工作目的。关键词：瓦斯抽采；注浆封孔

一、项目提出的背景

余吾煤业公司属高瓦斯矿井，多年来，瓦斯作为矿井最大的危害因素，一直困扰着公司安全生产，公司试图通过加大瓦斯抽采力度改善当前的恶劣环境，但矿井复杂的地质构造及抽采工艺的落后制约着抽采工作的顺利进行，尤其抽采封孔工艺更为突出。

二、项目的具体内容

公司原封孔工艺为：采用8m壁厚3mm的Φ50mmPVC管进行封孔，封孔管前后两端20cm处捆绑棉纱或编织袋蘸马丽散进行封孔，封孔长度为8m。经现场考察和分析，原封孔工艺存在以下问题： ①封孔长度短，煤墙裂隙漏气。设计封孔长度8m，但通常小于设计长度，无法避免煤墙裂隙漏气。②封孔后钻孔堵孔，无法抽采瓦斯。③钻孔塌孔，影响抽采效果。

为提高封孔质量，我瓦斯抽采科与河北同成矿业科技公司合作，试验并推广了波雷因注浆封孔。通过采用新的技术、材料和工艺，对钻孔实行控压注浆封孔，以达到安全、快速地封闭抽放孔的工作目的。新型封孔工艺采用ZBQ-4/10气动泵进行注浆封孔,注浆浆液采用波雷因材料，波雷因由A、B两种液体组份组成，施工时按1:1进行配比。封孔管为12m长的DN50封孔管，封孔长度为9m，封孔布袋长1m，里面布袋距PVC管末端3m处，外端布袋距孔口20cm处。直径50mm的PVC管壁厚5mm，以防止封孔时PVC管遇热变形。同时由于我公司部分钻孔存在塌孔现象，决定在3根4mPVC封孔管的基础上全长下PVC筛管，以防止钻孔成孔后塌孔堵孔现象。

三、适用场所及范围

适用于井下钻孔施工地点

四、效果评价

1、机械注浆封孔长度比原封孔工艺长度长，密封效果好；

2、有效减少了钻孔塌孔现象的发生；

3、有效避免了煤墙裂隙及钻孔漏气现象的发生。

2.动态封孔技术 篇二

薛村矿为煤与瓦斯突出矿井, 2#煤层为突出煤层。为保证矿井安全生产, 薛村矿在进行2#煤层开采前, 对其下保护层进行开采, 以对2#煤层进行卸压保护。薛村矿以前选择下保护层4#煤层作为保护层开采, 这次首次采用3#煤层作为保护层开采, 一座煤工作面直接顶为粉砂岩, 厚度4.0 m, 黑灰色致密, 下部含有黄铁矿结核;直接底为粉砂岩, 厚2.8 m, 灰褐色, 含炭质成分较高, 断续水平层理, 含植物化石。由于工作面顶底板岩层为粉砂岩, 节理发育, 在工作面掘进过程中, 受采动影响, 顶板比较破碎。

开采一座煤保护层, 在工作面尾巷布置穿层钻孔, 预抽被保护层大煤瓦斯。3#煤层由于顶板破碎严重, 在施工过程中孔口容易塌孔, 经常刚刚拔出钻杆, 孔口就塌孔。钻孔施工完毕后, 采用原聚氨酯加水泥挤浆的封孔工艺, 钻孔喝风严重。

二、一座煤工作面钻孔封孔工艺

931302一座煤工作面顶板厚度为4 m的粉砂岩, 受采动影响, 顶板比较破碎, 出现钻孔施工时孔口易塌孔、成孔难、封孔不严等难题, 经研究决定, 采取如下措施:

1. 使用大孔径钻头扩孔15 m, 使其穿过破碎带。

2. 延长封孔深度, 封孔管采用Φ108 mm套皮15 m, 封孔深度14 m, 使其穿过破碎带, 进入稳定岩层。

3. 由于顶板较破碎, 如果依然采用聚氨酯封孔加水泥挤浆的方法封孔, 一是封孔不易, 二是挤浆后水泥浆会沿破碎顶板裂缝渗出, 造成抽采时漏气。所以决定采用聚氨脂孔口段封孔300 mm深, 预留机械注聚氨脂管Φ15 mm铁管, 通过2ZBQ-10/12气动注浆泵向孔内挤聚氨脂的封孔方法。

4. 采用聚氨脂封孔, 严格控制注入聚氨脂量, 防止因注入过量聚氨脂导致钻孔里段被封实, 造成废孔。聚氨脂到货后, 分别在地面和井下进行了试验和一些基本参数的测定。试验时考虑到反应时间快, 井下封孔操作工艺较复杂, 采用模仿试验, 即先将棉纱捆绑在塑料管上, 将树脂淋在棉纱上后再淋催化剂, 之后放入铁管内暴露在空气中进行观察, 使用聚氨脂A、B料以1∶1比例进行实验, 实验表明体积膨胀率为112。

钻孔封孔段孔径Φ133 mm, 长度15 m, 钻孔空间体积为: (0.133÷2) 2×3.14×15=0.208 m3

封孔管孔径Φ108 mm, 长度15米, 封闭长度为13.7 m, 体积为: (0.108÷2) 2×3.14×13.7=0.125 m3

需要封闭钻孔空间为:0.208-0.125=0.083 m3

单孔封孔需要聚氨脂A、B料体积和为:0.083÷12=0.007 m3

三、效果分析

1. 常用封孔工艺缺点。

我国煤矿刚开始采用黄泥、水泥团人工封孔, 由于不同操作人员的技术水平和人工添堵长度所限, 封孔质量很难保证。

使用聚氨脂加水泥浆封孔:钻孔施工完毕后, 用棉纱蘸聚氨脂封闭孔口, 预留注浆管, 进行水泥二次挤浆, 水泥砂浆靠自然下沉凝固, 适用于围岩较稳定、无含水层地点。缺点是:用水泥充填存在水泥沉降漏气, 人工充填时间长, 质量难以保证, 工程量大, 封孔时间长等缺点。

使用聚氨脂封孔, 按1∶1比例进行配比, 先将棉纱缠绕在PVC管上, 再把配比好的聚氨脂涂抹在棉纱上, 涂抹后必须迅速把PVC管送入钻孔内, 聚氨脂发生膨胀, 从而达到封孔的目的。在使用过程中存在缺点:由于棉纱必须首先存在封孔管上, 再涂聚氨脂, 而且涂抹须均匀、快速, 需要3~4人配合完成, 功效低;钻孔封孔长度有限, 不能实现长距离封孔。使用橡胶膨胀封孔器进行封孔, 因封孔距离短、存在漏气现象而未进行推广。

2. 效果分析对比。

众所周知, 钻孔瓦斯抽采效果的好坏, 关键是钻孔的合理布置, 其次是钻孔孔口的封孔质量, 无论是本煤层抽放、邻近层抽放还是采空区抽放, 在合理设计钻孔参数的基础上, 增加有效封孔长度, 封孔质量好, 孔口严密不漏气, 才能抽出高浓度的瓦斯, 提高抽采效果。瓦斯抽采钻孔要保持较高的抽采负压, 增加封孔长度, 确保封孔严密是关键。特别是采用U型钢支护的巷道孔口有破碎的岩石孔更是如此。

通过我矿931302一座煤工作面钻孔封孔方法的实际应用, 经过跟踪观测, 采用延伸封孔长度到稳定岩层的方法, 先用聚氨脂封闭孔口, 然后再使用2ZBQ-10/12气动注浆泵通过预留管向孔内注入聚氨脂的封孔方法, 钻孔抽采负压可达20 k Pa~25 k Pa, 没有出现钻孔漏气现象。在封孔过程中由于操作失误导致两个钻孔封死, 重新补孔, 进行再次封孔, 从而保证了钻孔的封孔质量, 实现了高负压连续抽采, 瓦斯浓度保证在35%以上。

通过使用该方法进行封孔, 总结经验认为有以下几个优点:

(1) 封孔材料主要为聚氨脂, 较以往封孔方法, 既经济又方便。

(2) 封孔方法简单, 使用人员少, 两个人配合即可完成整个钻孔的封孔过程, 提高了劳动效率。

(3) 钻孔的封孔材料为聚氨脂, 聚氨脂膨胀性快, 能够迅速充填钻孔周围裂隙, 胶结破碎的围岩, 保证钻孔不漏气。

(4) 钻孔采用机械封孔, 钻孔封孔深度较长, 实现了长距离封孔 (13.7 m) , 提高了抽采效果。

(5) 攻克了破碎顶板抽采钻孔封孔不严, 抽采浓度低、抽采效果差的技术难题。

3. 技术创新关键点。技术创新关键在于:

(1) 聚氨脂A、B料使用1∶1比例进行实验, 通过实验表明体积膨胀率为1∶12。

(2) 采用聚氨脂机械封孔适用顶板比较破碎的地区, 它能够迅速封孔, 封闭钻孔周围裂隙, 胶结破碎围岩, 达到了封孔长度深、严密、不漏气、钻孔随封随抽的效果。

(3) 它克服了传统聚氨脂加水泥挤浆封孔方法浪费人工、封孔效果差、易漏气的缺点。

四、结论

3.动态封孔技术 篇三

摘要：为解决潘三煤矿顺层钻孔封孔不严造成消突效果差和CO超标的问题，结合矿井煤层实际情况，提出了一种新封孔工艺瓦斯抽采技术，此项技术包括选择初凝时间可调、流动性强的速凝膨胀封孔剂，带压封孔以及增加封孔长度等措施。经1762（3）综采工作面现场实践证明，顺层钻孔抽采浓度大幅增加，CO超标现象明显减少，封孔效果良好。

关键词：顺层钻孔；封孔；瓦斯抽采

中图分类号：TD712.6文献标志码：B

文章编号：1672-1098（2015）01-0035-04

潘三矿的13煤、11煤等突出危险区综采工作面回采前均采用顺层钻孔预抽消突，因抽采浓度低，合茬抽采后单孔浓度普遍在15%以下，而且衰减后，下降到5%～10%，还经常出现CO达到或超过24×10-6，造成90%以上钻孔间歇性抽采。为尽早实现工作面预抽达标，我矿采取将顺层钻孔施工间距由10 m加密为5 m，甚至25 m，靠增加钻孔量或延长抽采时间提高抽采量。不仅费时费力费财，还因为抽采出现CO存在自然发火重大安全隐患，不能实现快速安全消突。

经分析顺层长钻孔停抽原因，主要是封孔不严，封孔工艺不过关造成钻孔漏气，钻孔在煤层中施工，周围煤体相对比较松软，裂隙发育程度较高，传统封孔工艺很难解决抽采漏气问题[1]。钻孔漏气导致单孔瓦斯浓度衰减快[2]，而且强抽易引起煤体提前氧化，出现CO。为了达到抽采浓度最大化、抽采时间持续化，最终实现采煤工作面快速消突，在1762（3）综采工作面顺层钻孔实施新工艺封孔抽采技术。

1工作面概况

1762（3）工作面标高-640～-584 m，处于13煤突出危险区域，瓦斯原始压力25 MPa，瓦斯含量82 m3/t。轨道顺槽及切眼采用底板巷穿层钻孔掩护，运输顺槽为沿空掘进。工作面走向长度为870 m，倾斜长度为242 m，煤层平均厚度为4m， 工作面内煤层角度6°～11°， 平均为7°。 工作面回采前， 采用顺层长钻孔预抽消突， 分别在轨、 运顺垂直巷帮开孔， 相向施工， 间距10 m，轨顺设计81个，长110 m，为下向顺层孔。运顺设计80个，长140 m，为上向顺层孔（见图1）。

选择1792（3）工作面为比对面，主要是1762（3） 工作面与1792（3）工作面属于同采区同煤层，工作面消突措施相同。

图11762（3）工作面钻孔布置示意图

2创新顺层长钻孔封孔新工艺

封孔新工艺主要特点：选择初凝时间可调，流动性强的速凝膨胀封孔剂；实现带压封孔，注浆压力达到2 MPa，对钻孔周边松散的煤体和裂隙加强密封；增加封孔长度，由12 m加长为14 m，以减少穿层钻孔影响；加强现场组织管理，确保封孔质量。

21封孔材料选择

以往潘三矿顺层长钻孔，采用聚氨酯有机发泡材料作为封孔剂进行封孔。应用实践中发现，抽采效果不够理想。主要表现在，一方面，抽采瓦斯浓度低，抽采效果差，影响了消突效果；另一方面，抽采钻孔CO超标，甚至出现过钻孔发火的现象。

出现这些现象的原因在于，封孔效果差，出现抽采钻孔漏气。而造成聚氨酯封孔漏气的原因在于以下两个方面：一方面，顺层钻孔的孔口段处在巷道的塑性破坏范围内，煤体完整性差，裂隙和节理发育，具有一定的渗透性；另一方面，聚氨酯封孔剂，初凝时间难以调节，封孔长度不易控制，聚氨酯反应速度太快，不能使钻孔周边松散煤体和缝隙得到充分密封[3]。

为了提高顺层钻孔的密封性，需要找到一种新型的封孔材料。新型的封孔材料必须具备以下特点：初凝时间可调，封孔长度容易控制，材料的流动性强，能够渗流到钻孔周围的裂隙中，充分密封钻孔。通过比较多种具有类似这种特性的材料，并经过多次密封试验，最后确定选用JD-WFK-2型速凝膨胀水泥封孔剂，作为新的封孔材料。

该速凝膨胀封孔剂外观为灰色粉末，无毒、无污染、无腐蚀性。将材料按比例1：1兑水施工，制料过程中发生单纯的物理络合反应，反应不剧烈，无明显热量放出，无有毒有害气体生成。该封孔剂初凝时间可调，封孔长度容易控制，流动性强。该封孔剂的膨胀系数为08%～12%，凝固膨胀后不析水，密实性好。在封孔时，采用带压注射，封孔剂能够渗流到钻孔周围煤体的裂隙内，能够显著提高钻孔的封孔质量。

22封孔工序

221扫孔下套管前，利用压风，通过钻杆，将封孔段内的煤粉全程清扫干净。

22.2下套管及堵孔

采用2 m花管、12 m实心双抗管和2 m实心铁管，连接成抽采管。花管放置在钻孔前段，双抗管与花管连接。双抗管前端2 m包裹棉纱与聚氨酯混合物，并用铁丝固定。将底部敷设棉纱的双抗管送至孔中预定深度后，反复抽动双抗管路，使底部棉纱与孔壁充分接触，形成前端封堵段。在前端封堵段后，铺设两路钢管，分别做为注浆管和返浆管，两路钢管在孔口处外露03 m。注浆管长度40 m；若为上向钻孔，则返浆管长12 m；若为下向钻孔，则返浆管长度为40 m。在孔口段，采用速凝膨胀封孔材料或聚氨酯进行封堵，封堵深度15 m，凝固时间10 min。封孔段配置两路铁管，在孔口安设球阀，外露300 mm，分别做为注浆管和返浆管，注浆管长4 m，返浆管上向孔长12 m，下向孔长4 m（见图2）。

图2顺层钻孔封孔工艺图

223压注封孔材料

采用型号OZB-50-6风动注浆泵注浆，将速凝膨胀封孔剂与水按1∶1比例混合后注入孔中，当预埋返浆管有浆液流出时，钻孔内浆液已满， 此时关闭返浆管路球阀继续注

浆。经过反复试验，确定了带压注浆的压力和时间最佳值，即注浆泵压力达到2 MPa，保持注浆5 min后停止注浆并关闭注浆管，此时钻孔内裂隙已经充分封堵。由于速凝膨胀封孔剂具有凝固膨胀后不析水，膨胀系数高的特点，因此在停泵后，浆液凝固过程中，材料将继续膨胀，充填裂隙，达到密封钻孔的目的（见图3）。endprint

224合茬抽采

待注浆4 h后，封孔材料完全凝固，即可连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采负压保持在13～15 kPa。

3抽采效果分析

在1762（3）工作面已成功使用新的封孔工艺封孔139个。封孔后瓦斯抽采数据与1792（3）顺层孔抽采数据对比如表1所示，单孔浓度对比如图4所示，单孔抽采纯量对比如图5所示。

图3顺层钻孔及（下向）封孔效果图

1. 1762（3）运顺钻孔抽采纯量；2. 1792（3）运顺钻孔采纯量

图51762（3）和1792（3）平均单抽采纯量考察图

由表1、图4及图5可看出，新的封孔工艺与老的封孔工艺对比，在相同负压（13 kPa）下钻孔的抽采效果有了很大程度提高，一个月后的抽采浓度由原来10%，提高到25%，增幅达到150%。不仅如此，新的封孔工艺的应用，提高了钻孔的密封性，钻孔因抽采漏气出现CO气体的几率大大降低（见图6），延长了钻孔抽采寿命（见图7）。

图61792（3）和1762（3）顺层孔内CO对比图

图71792（3）和1762（3）顺层钻孔抽采寿命对比图

目前1762（3）顺层钻孔平均抽采时间已持续达两个月以上，单孔平均抽采量005 m3/min，相比1792（3）工作面顺层孔抽采寿命而言，提高了9倍以上。

4结论

通过改进封孔工艺与加强现场管理相结合，潘三矿在1762（3）顺层长钻孔瓦斯抽采浓度和连续抽采时间，相对于以前封孔工艺，两个月后单孔平均抽采浓度，由原来不到10%，提高到25%，增幅达到150%，钻孔因CO浓度大于24×10-6而停抽率由原来74%降为2%，降低了近37倍。

参考文献：

[1]WANG LIANG，CHENG YUAN-PING，LI FENG-RONG，et al.Fracture evolution and pressure relief gas drainage from distant protected coal seams under an extremely thick key stratum [J].Journal of China University o f Mining & Technology，2008，18 （2）：182-186.

[2]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）：241-246.

[3]周福宝， 李金海， 昃玺， 等.煤层瓦斯抽采钻孔的二次封孔方法研究[J].中国矿业大学学报， 2009， 38（6）： 64-67.

4.打钻封孔效检管理制度 篇四

一、钻孔设计

1、钻孔设计必须遵循《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》和集团公司有关规定，确保瓦斯抽采达标、防突措施有效。

2、抽采钻孔由通防副总负责设计，煤巷掘进前探钻孔、石门揭煤钻孔、地质钻孔由总工程师组织通防、地质部门进行设计，防灭火钻孔由通防副总负责设计，所有设计必须经总工程师批准后执行。

3、设计必须明确钻场编号、钻孔类别、孔数、钻机型号、封孔材料及封孔深度、封孔泵及封孔压力、每个钻孔的参数（孔径、开孔位置、方位角、倾角、孔深、终孔位置），且必须附有钻孔施工的平面图、剖面图、断面图。

4、原则上顺层钻孔孔径不得小于80mm，穿层孔等岩石孔孔径不得小于60mm；顺层孔采用高强度塑料管（或铁管）封孔，采用向钻孔内注聚胺脂或膨胀水泥等方法封孔，封孔深度不小于8m，孔内封孔段要注满封实。

5、钻孔施工过程中遇见地质异常或其他原因需要改变设计时，由通防副总工程师确定是否改变钻孔数量和参数，钻孔变更设计报总工程师批准后执行。

6、钻孔开孔间距不小于0.3m。

二、钻孔施工

1、钻孔施工前，通防、地测部门必须按设计要求编制好安全技术措施，由总工程师组织有关部门进行会审，并经通防副总、地测副总、安全矿长、总工程师审签后方可生效；施工单位必须及时向职工贯彻。

2、通防、地测部门根据矿钻孔计划和生产需要，及时制定各类抽采钻孔的月度施工计划，落实施工单位，监督钻孔施工进度；施工单位必须严格按计划认真组织施工。

3、钻孔施工前，施工单位必须做好现场充分准备工作。做到各类牌板齐全，且吊挂整齐，内容全面清晰；牌板分为钻孔设计参数牌板、施钻地点管理牌板和钻孔施工记录牌板，内容为钻孔类别、孔号、方位角、倾角、孔深，图板的内容为钻孔布置的平面图、剖面图、断面图。

4、每小班施工前，必须配齐钻机及其配套钻具和地质罗盘、皮尺、钢卷尺、坡度规、线绳等测量仪器仪表，并配齐人员。机工、电工、钻工等必须到位，并持证上岗；备齐防火设施，施工人员必须持证上岗。钻孔施工实行交接班制度，每班必须有队级干部跟班，并向矿调度室进行三汇报，跟班人员对钻孔的施工质量、安全负责。

5、钻孔施工前，地测人员必须在钻场内或顺槽内按设计图纸放线、钻机队技术人员圈定好开孔位置，并标注好孔号，钻孔施工完毕后，立即采取措施进行临时封孔，并挂上孔号牌，孔号牌上写清楚钻孔类别、孔号、方位角、倾角、孔深等参数，以便现场考察钻孔抽采情况。为充分优化钻孔设计，提高钻孔抽采量提供依据。

6、施工单位施工时，钻孔倾角、方位角、孔深、孔径、开孔间距等要符合设计参数要求。孔位允许误差±100mm，倾角、方位角分别允许误差±2.0度、±3.0度。无异常情况，钻孔深度必须施工到位。若现场条件不适合按此参数施工时，需提前向技术部门申请，技术部门重新设计钻孔，总工程师批准后方可施工。

7、施工单位施工钻孔时，必须及时填写原始资料（验收单据、钻孔台帐），原始资料内容包括钻场号、孔号、钻孔设计参数、钻孔实际施工参数、岩性类别、钻头型号、岩心管型号、有无异常、施工负责人等。原始资料原件月底上报集团公司，并复印三份，钻孔施工单位保留一份，其它三份 分别送通防、地测部门，且施工单位每天必须建立台帐。施工过程中发现异常及时向矿调度室汇报。

8、施工中出现地质变化，而与设计孔深误差较大时，必须当班汇报矿调度室，并认真作好详细记录，通防、地测部门要及时确定钻孔参数变更情况，施工单位按调整后并经批准的钻孔变更参数重新施工。

9、所有施工人员必须熟悉钻孔施工参数和有关规定，严格按照施工参数和有关要求施工，并随时注意观察钻进情况，详细记录孔深、见顶、见底或见断层情况。

10、钻孔施工记录不得缺项及随意涂改，严禁钻孔施工过程中弄虚作假。

11、钻孔施工过程中出现喷孔、冒烟、着火或瓦斯异常现象必须及时采取措施进行处理并向矿调度汇报。出现喷孔时可采用停钻卸压，钻孔冒烟、着火时，立即停止钻进和停止供风，并利用钻杆向钻孔内注水，钻场其他火源可用灭火器直接灭火。

12、顺层孔施工期间，必须采用风水联动施工。改良钻孔施工工艺，采用以大套小的钻孔施工技术，从源头控制减少煤尘。

13、凡是钻孔施工过程中出现由煤变岩或由岩变煤及喷孔等瓦斯地质异常情况都必须在钻孔施工记录本上如实反映，并及时汇报矿调度，矿调度汇报地测、通防副总、总工程师。

14、各类钻孔的施工，钻机必须架设牢固，安全退路畅通。煤巷施工迎头支护完好，煤帮打齐护帮板。

15、开孔时必须轻压慢钻，确保钻孔成型完好。在钻进过程中，若钻机有松动，必须重新稳钻，且施工单位必须及时重新调整钻孔参数，以设计或措施规定为准。

16、钻孔施工记录要清楚，钻进过程中，每加一次钻杆，要记录一次孔内钻杆根数、长度及孔内煤岩情况，在遇到孔内煤、岩性有变化时及时 记录，孔内岩性变化异常，遇构造等情况必须及时向矿调度室、通防、地测部门、抽采队汇报。

17、钻孔施工深度如果达不到设计孔深的90%，或者孔深达到设计要求，但钻杆断在孔内，必须及时汇报现场带矿矿长、矿调度室，调度室通知通防、地测部门，由通防、地测部门决定是否补孔。

18、顺层钻孔施工前，必须使用孔口除尘器，施工地点下风侧20m范围内必须安设2道能覆盖巷道全断面的防尘喷雾，并确保雾化效果。顺层钻孔施工时，必须同时打开孔口喷雾和下风侧20米范围内的两道防尘喷雾，交接班前对施工地点50米范围内巷道全断面洒水降尘，冲洗风筒、瓦斯管等各种管路上的积尘（或浮尘）。

19、顺层钻孔施工时，若钻杆断在孔内无法取出时，现场必须作好标志，并建立台帐，移交相关单位，给采掘队提供详细的断钻杆资料。

20、施工现场材料、工具堆放整齐，堆放材料、工具的周围杂物要清理干净，材料、工具堆放不能妨碍绞车的运行。

21、及时排水，严禁巷道内漫水。

22、施钻时保持现场的环境卫生，并及时清理钻屑。

23、通风队负责钻场等施工地点的通风及瓦斯管理，瓦检员负责对探头的挪移和看护。每个班向调度室汇报通风、瓦斯、钻孔进尺等情况不少于三次，发现问题及时汇报处理。现场管理人员、带班矿长对钻孔施工质量负有监督职责。

24、退钻后及时封孔联管、抽放。

25、对现场作业实行挂牌签认制。打钻施工现场必须悬挂作业牌板，并由施工人员、现场管理人员签字确认。上述人员对整个钻孔质量负责。

26、对安全质量实行责任追究制。钻机队队长对钻孔施工过程中的安全和质量负责，现场管理人员和带班矿长负监督管理和封孔验收责任。

三、钻孔封孔

1、瓦斯抽采钻孔验收完毕后，要严格按设计要求进行封孔。

（比例尺1:50）顺层钻孔封孔法92015、04、14封孔管（绵纱+马丽散）充填段20,80.25（外露长度）尾端花 管1绵纱固定缠绵纱+马丽散封孔段0,530,950,5穿层钻孔封孔法6封孔管绵纱+马丽散充填段水泥+绵纱充填段尾端花 管1绵纱固定0,50,520,2510,50.25（外露长度）

封孔步骤及要求：

1、钻孔施工完毕退钻前，必须采用压风清洗钻孔，且抽放孔直径不小于75mm。

2、顺层钻孔封孔管用采用1寸PE管长度9米，穿层钻孔封孔管采用1寸PE管长度6米，接头用PE胶水粘接牢固。

3、封孔管前方花管段长度1米，孔间距200mm,孔径8mm.十字交叉，封孔前，末端采用堵头进行封堵（锥形管除外）。

4、花管后0.5米段用棉纱缠绕封孔管，固定端用透明胶布固定在封孔管上。

5、顺层钻孔封孔管自尾端向孔口方向2-5米段采用棉纱缠绕封孔管，棉纱长度3米，棉纱前后端用透明胶布固定，棉纱段用细铁丝分段固定。

6、穿层钻孔封孔管自尾端向孔口方向2-4米段采用棉纱缠绕封孔管，棉纱长度2米，棉纱前后端用透明胶布固定，棉纱段用细铁丝分段固定。

7、准备工作完成后，将封孔管塞进抽放孔，按比例兑好马丽散，将兑好的马丽散均匀浇在棉纱段后，迅速将封孔管塞进抽放孔内，并来回拖拽3次。

8、孔口段用棉纱蘸马丽散后用木棍把棉纱塞进抽放孔。

9、孔口应采用（水泥+绵纱）进行封堵（加水不能太多，以手捏成团为宜。煤孔不小于0.8米，岩孔不小于0.5米）。

10、封孔过程中，棉纱缠绕好后一定保持干燥，避免污染杂物。

11、图中尺寸均以“米”为单位。

12、穿层钻孔封孔时，确保煤层段处于“花管”位置（即钻孔煤层段不能使用绵纱、马丽散）。

2、煤层钻孔封孔长度不小于8米，岩石穿层钻孔封孔长度不小于5米。

3、执行“谁打钻，谁封孔，谁注浆”的原则，由现场管理人员（安全员、瓦检员）验收封孔质量，不合格的钻孔不予结算。

3、施工好的抽采钻孔，具备抽采条件的，通防队必须及时联管进行抽采。并加强管路巡回检查和放水工作。

四、效果检验

防突预测及效果检验的目的是对防突措施的效果进行检验，为工作面施工提供安全可靠依据，科学指导安全生产。

一、区域防突措施效果检验

1、对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验，如果所有实测的指标值均小于临界值则为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。

2、但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。

3、当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效，即为突出危险区。

4、必须严格按照“防突设计”进行效果检验钻孔施工、瓦斯残余含量、瓦斯残余压力测试工作。

5、通防科是区域防突措施效果检验的执行单位，通防矿长对效果检验过程进行全程管控，总工程师对区域防突效果检验负有监督职责。

二、局部防突措施效果检验

1、新开采的采掘工作面，生产科、技术科、安全科、地测科必须把相关技术管理资料送报通防科，由通防科依照防治煤与瓦斯突出工艺流程安排防突预测、预报、实施防突措施及效果检验。

2、通防队、采掘队每班必须向通防科汇报每个工作面防突工作情况（钻孔进尺、工作面进度、煤厚及瓦斯浓度），否则每缺一次罚施工单位200元。

3、通防队按照要求进行预测（效检）时，采掘队必须在施工地点准备好钻具，并在本班班前会前，通知调度室和通防科，以便通防科根据情况 安排预测（效检）。预测（效验）钻孔由施工单位负责按防突设计要求进行施工，通防科负责收集测量数据资料，双方要互相配合、亲密合作。

4、通防队在没有达到抽采（排放）时间，而进行效检，一次罚通防队长200元。

5、预测（效检）人员在预测（效检）前必须查看施工措施孔记录及签字情况。并对措施孔进行抽检，拉尺实测循环进尺情况。符合要求方可进行效检。如出现超掘或措施孔深度、角度、方位不按设计要求施工，措施孔施工记录、防突牌板未签字或一人代签的必须向通防科汇报，并按事故追查责任。

6、钻机队“措施孔施工记录”本用完后必须交到通防科，由通防科存档，并发给钻机队新的“措施孔施工记录”。否则漏记一次罚钻机队长200元。

7、在预测（效检）过程中效检人员必须按操作步骤进行操作，不论预测(效检)指标有多大,每一循环必须把预测(效检)孔全部施工、测试完毕，否则少一个孔或少一项指标对责任人罚款100元。

8、预测结果出来后预测人员要及时汇报通防科，并把预测结论填写在防突管理牌版上，不得影响当班施工，否则对预测人员罚款100元。

9、预测（效检）人员升井后要及时填写“掘进工作面突出危险性预测（效检）报告单”，并及时让通防科矿长签署建议、由总工签署意见、由矿长做最终决定并送达有关单位，否则影响施工队工作的对预测人员罚款50元。

10、超过防突作业循环规定进尺或不经过效果检验，盲目掘进的，施工单位跟班队长就地免职，对该单位队长给予相应行政处分，对直接责任人和相关监管人员给予开除处罚。并对该单位给予5000元罚款。

11、若出现效果检验指标严重超标的，通防科必须重新检查施工地点工程质量及打钻情况，通防副总设计掘进面措施孔并进行补钻，进行抽放或 释放。效果检验指标严重超标时，通防科工作人员有权停止该工作面的一切活动。

12、预测（效检）人员发现掘进工作面的措施孔、预测孔施工不符合要求时，有权不进行预测（效检）。

13、在打完一个循环设计的钻孔后，如果效检指标仍然超限，则要待抽放（排放）8小时后再进行效检。

14、预测指标超标，在钻机队未补孔而进行采掘的，对采掘队罚款5000元，并按事故进行追查。

15、对于防突设施损坏，防突标志丢失或损坏的给予施工单位2000元罚款。防突管理牌版丢失或损坏给予施工单位1000元罚款。

16、防突预测（效检）报表每月由公司通风部进行抽查一次，每月由通防科报通风部一份当月防突计划和上月防突总结及上个月全部预测（效检）报表。每查出一份预测（效检）报表有误，罚报表所有签字、审批人员各100元，情节严重时按公司相关规定进行处罚，造成重大经济损失的或因工作失误造成人员伤亡的移交司法部门处理；月计划和月总结必须在每个月26号前报送到通风部，否则每少一份罚负责人200元。

第二部分 打钻、封孔、效果检验评估监督制度

一、钻孔施工

1、成立以矿长任组长，安全矿长、总工程师任副组长，其它科（室）为成员的钻孔验收工作领导小组，主持、监督各类钻孔验收、评估工作，办公室设在通防科，通防矿长兼办公室主任，负责各类钻孔验收（日常验收、抽查）、评估工作。

2、验收、评估人员职责（1）每一个施钻地点必须有测量人员给定的中线（钻场方位、巷道方位、地质钻孔单孔方位等）。

（2）现场管理人员（安全员、瓦检员）对验收结果负直接责任。（3）当班带班矿领导对验收结果负监督责任。

（4）组长、副组长不定期对钻孔验收工作进行现场督查。

3、单孔验收人员组成（1）日常验收

地质、探放水钻孔：除带班矿长、安全员、瓦检员、现场施钻人员在现场验收外，测量人员必须全程监督验收（开钻前、退钻前、退钻时）；

其它钻孔：带班矿长、安全员、瓦检员、现场施钻人员。（2）钻孔抽查

地质、探放水钻孔：由地测工程师负责组织，通防队、安全员及瓦检员参加，进行钻孔抽检工作；

其它钻孔：由通防矿长负责组织，通防队、安全员及瓦检员参加，进行钻孔抽检工作。

4、钻机队要及时上报验收单据，通防科根据验收单据绘制钻孔成果图，对钻孔施工情况（深度、见煤岩情况、钻孔控制范围等）进行初评估，对达不到设计要求的安排进行补孔。

5、每一个钻场施工完毕后，由通防矿长组织，通防科、技术科、地测科、安全科相关人员参加，对该钻场施钻结果进行评估，形成评估报告，并对下一步工作进行安排部署。

二、钻孔封孔

1、封孔质量直接影响抽放效果，所以，钻机队应将钻孔封孔做为瓦斯抽采的一项重要工作来抓。

2、由安全员、瓦检员现场监督钻孔封孔质量，对不合格的一律不得验收，不得结算。

3、通防队每天检查封孔情况，发现问题，通知钻机队进行处理，并做好记录。

4、每一个钻场钻孔施工完毕，封孔并联管抽放后，通防科组织通防队、钻机队进行一次全面的验收和评估，并进行打分（共100分，每一个孔不合格扣5分），根据打分结果进行工资核算。

5、发现有弄虚作假、封孔长度达不到要求，且严重漏气的，对封孔人员及验收人员进行相应的经济处罚，情况严重的，予以开除处理。

三、效果检验

1、严格按照效果检验要求进行钻孔施工和相关参数测试工作。

2、效果检验工作完毕后，及时将效检报告单报送通防矿长，由通防矿长组织安全科、通防科对效检结果进行评估（效检过程中是否有异常现象、孔深、间距、各项指标等）。然后报总工程师、矿长审核签字

5.钻孔封孔及接管连抽管理规范 篇五

钻孔封孔及接管连抽管理规范 编 制：总工程师：矿 长：编制时间：

2017年8月12日

钻孔封孔及接管连抽管理规范

为进一步优化抽放钻孔封孔及接管连抽工作，确保封孔及连抽质量，特制定以下管理规范：

一、操作步骤

1、封孔前，首先用高压风把孔内的煤粉吹净，用高压风排粉时，人员必须站在钻机一侧，不得站在钻机正后方。

2、封孔时，封孔段长度煤孔要求8米（岩孔要求5米），用Φ40PVC管作为封孔管。封孔管2米/根，即煤孔下4根实管和1根花管，岩孔下3根实管和1根花管。

3、封孔采用袋装玛丽散封孔，每个孔至少使用3组（孔口、封孔段中部、封孔段下部），玛丽散摇晃均匀后，用透明胶布缠绕到封孔管上，开始下封孔管。

4、钻孔封堵好后及时连抽，使用DN32橡胶钢丝管作为连抽管，封孔管与连抽管中间必须安装测定单孔抽放参数的导流管。连抽管、导流管必须绑紧，严禁漏气。每个钻孔集流器处必须安设单孔阀门。

5、封孔连抽后及时挂设单孔管理牌板，校检工每周测定单孔抽放参数并填写管理牌板。

二、管理规范

1、操作步骤中第1、2、3条，由打钻工施工完钻孔以后进行封孔，要求打一个，封一个。封孔严密不漏气，如发现钻孔封堵不严密、2

漏气、封孔滞后等现象时，每处对责任人罚款100元。

2、操作步骤中第4条，由通防科校检工完成，校检工每天早班入井对新封钻孔进行连抽。各连抽接点要求绑紧不漏气，如发现钻孔连抽管、导流管等尾绑紧、漏气、连抽滞后等现象时，每处对责任人罚款100元。

3、操作步骤中第5条，由通防科校检工对钻孔连抽后，挂设单孔管理牌板，每周检测单孔抽放参数并填写管理牌板。出井后及时把单孔抽放参数报表交由总工程师和通防副总审核签字。如未按规定挂设牌板、未按时检测单孔抽放参数、未填写单孔牌板，每次对责任人罚款100元。

三、本管理规范自下2018年1月12日起开始实施。

6.动态封孔技术 篇六

结合工程实例,剖析水泥封孔堵漏在绳索取芯钻探中的.作用,浅论水泥封孔堵漏时治理漏失、坍塌的原理、过程和效果.

作 者：陈智新  作者单位：福建省东辰岩土基础工程公司,福建福州,350005 刊 名：能源与环境 英文刊名：ENERGY AND ENVIRONMENT 年，卷(期)：2009 “”(4) 分类号：P634.5 关键词：水泥封孔   护壁与堵漏   原理   操作   效果  

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7.动态封孔技术 篇七

近些年来, 随着矿井采深的不断加大, 煤层瓦斯含量明显增强, 导致低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井甚至高突矿井。矿井瓦斯治理工作成为煤炭企业的首要任务, 一旦产生瓦斯爆炸事件就会给社会和企业带来巨大损失。瓦斯抽放是治理瓦斯的根本性措施, 本文对煤矿瓦斯抽放封孔技术进行了研究, 并介绍了钻孔过程中使用的设备, 以期在以后煤矿瓦斯抽放过程中, 择优选取, 为瓦斯抽放技术的完善奠定基础。

1 煤矿瓦斯抽放封孔钻孔技术研究

1.1 在煤矿抽放和钻孔过程中常用的技术

义煤集团孟津煤矿属高瓦斯双突矿井, 普遍使用聚氨酯封孔技术:首先都进行打孔措施 (94钻头) 钻孔在施工之后进行封孔, 应该先用113钻头把钻孔开口处扩大为113直径, 长度大约15m, 利用1m编织袋套在一根2m长的pvc实管上, 一头扎紧倒入聚氨脂胶再把另一头扎紧, 同时也要提前插入三根2寸pvc花管, 再把加胶的2m长的pvc实管连接上, 后边在加三根2m长的pvc实管, 快速安插在已经扩好的孔内, 空口用黄泥填实, 之后完成封孔。因为聚氨酯的作用时间最好控制在10min~15min, 满足聚氨酯封孔技术的时间规定, 整个封孔的操作大约在15min即可完成。

1.2 实际封孔过程中产生的问题

使用水泥砂浆填充技术的缺点在于水泥发生沉降容易漏气、操作当中人工成分比较大、很难保证施工质量、封孔时间非常长。普通聚氨酯封孔方法使用简单, 成本便宜, 但缺点聚氨脂膨胀段容易造成胶混合不均匀和膨胀不完全导致钻孔漏气, 瓦斯抽出率低, 造成封孔的整体质量下滑。

1.3 对技术效果进行分析

对于上述封孔技术, 在最后环节有点区别, 前者在封孔持续过程中需要进行最后一项维持15min的扩孔。在节约时间, 降低成本, 在不使用麻袋片进行封堵时, 可在施工过程中减少一个步骤, 使用的导气管数量降低, 反应时间加快, 整个操作维持在半个小时上下。在有积水的矿井中使用特别有效, 因为反应的时间短, 受积水影响较小, 可以在很短时间完成堵水封孔的任务。

2 煤矿瓦斯抽放钻孔设备

在煤矿的钻孔技术中, 普遍使用的是ZYW系列全液压钻机。ZYW-4000型钻孔泵和ZYW-1200全液压钻机的特点是:1) 使用液压卡盘和液压夹持器, 可以自动进行钻杆的装卸;2) 回转器的结构以通孔为主线, 在动力头的前方和后端装卸钻杆, 根据角度的不同进行钻孔角度的调整;3) 采用集成设备的液压系统可以使工作人员远程操作, 更为安全;4) 主泵和辅助泵都可独立工作, 相互之间没有直接的影响;5) 动力输出的转矩和转速可以根据现场的实际情况进行无极调节;6) 油缸可以根据需求自动调整高度和角度;在施工当中提供了方便;7) 具有很强的联动功能, 在退钻的时间上进行缩短, 工作效率得到改善。

3 在钻孔和封孔的技术创新

使用封孔段封孔的措施, 在孔内留出注料管以及排气管, 从注料管中注入聚氨酯封孔剂, 使其单孔的抽放浓度和数量均有大幅度提升。

3.1 具体操作分析

1) 场地和准备

(1) 选择合适的场地进行试验; (2) 可以选取钻场为3×3m工字钢支护, 高为2m, 长为4.5m; (3) 钻孔的布置:可以在场地下布置六个试验钻孔, 钻孔的倾角在-4°为宜, 孔口之间的距离设置为半米, 终孔间距为4m。在1、3、4、6号钻孔中使用新封孔措施, 在2、5号钻孔中使用封孔封段封孔措施, 看看两者的不同。

试验钻孔布置示意图

2) 钻孔封孔方式

(1) 1、2、3钻孔封孔方式。采用传统聚氨酯封孔技术, 首先将调制好的聚氨酯倒在毛巾上, 然后将毛巾包裹在封孔管上送入抽放钻孔内, 待聚氨酯膨胀完毕后, 并人抽放管路内进行抽放;

(2) 4、5、6钻孔封孔方式:采用新型合成树脂定位封孔技术, 第1组为2袋, 对称捆绑在距花管1m的位置。第2组为2袋, 对称捆绑在距第2组2m的位置, 依此类推。每个钻孔共使用6组。封孔完毕后, 并入抽放管路中进行抽放。

3.2 封孔准备

使用的封孔设备是ZYW-1200型注浆泵, 使用的材料有:封孔管36根, 直径为12mm的注浆管, 长约40m, 聚氨酯封孔剂80kg, 黄泥约20kg。

3.3 封孔措施

将封孔段封堵和给料管穿入的措施, 封孔的深度在10m, 在每个钻孔完成之后, 封孔采用PVC封孔管, 在第2根3m的地方封孔管上用棉纱配聚氨酯封孔剂封1m长封孔段, 同时用胶带缠绕1根直径12mm的注浆管与封孔管同时穿入钻孔内, 在剩余距离1m处, 用棉纱配聚氨酯封孔剂封1m长封孔段, 同时用胶带缠绕1根直径12mm的注浆排气管与封孔管同时穿入钻孔内。之后注入聚氨酯封孔剂, 在注入封孔剂的时候保持注浆泵风压在2MPa~3MPa之间, 在使用黄泥对孔口进行封堵。

3.4 结果分析

经过封孔处理之后, 分析封孔结果, 使用新封孔方法的1、3、4、6号孔浓度大约在99.9%, 平均瓦斯纯流量0.106m3/min。在2、5号孔中的浓度都交之前相比有所下降, 平均瓦斯浓度和瓦斯纯流量分别是23.25%和0.041m3/min, 因为1、3、4、6号钻孔封孔技术在材料使用上要比2、5钻孔封孔消耗多。这样可以看出使用新技术的封孔技术可以减少材料消耗, 达到更好的效果, 在经济社会的影响下, 施工的成本也有所降低。

4 结论

综上所述, 煤矿的瓦斯抽放技术关系着施工的质量和安全, 选择先进的设备也是重要的, 随着抽放技术的不断加深, 会使我国煤矿开采事业走向一个新的高度, 创造更多的经济利益, 本文对封孔钻孔的技术进行简单的研究介绍, 希望对今后的抽放施工带来正面的影响, 为我国煤矿开采事业贡献出自己的一份力量。

摘要：煤矿瓦斯抽放技术是对矿井中瓦斯进行处理的有效措施, 而抽放钻孔封孔的处理也关系到抽放效果的优劣, 本文对封孔的技术做了简单阐述, 对钻孔过程中使用的设备做了简单介绍。

关键词：煤矿,瓦斯,抽放,技术

参考文献

[1]刘建军.河坪煤矿瓦斯抽放方法与工艺的选择[J].企业技术开发:中旬刊, 2012 (6) :168-170.

[2]罗华锋.浅谈煤矿瓦斯治理的现状及发展[J].科技创新导报, 2012 (12) :83-83.

8.动态封孔技术 篇八

关键词：瓦斯抽放,封孔技术,快速,可回收

矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一, 同时也是一种比煤炭开采寿命更为长久的优质能源, 处理井下瓦斯最根本的措施是抽放, 而在利用钻孔抽放瓦斯时, 封孔方法和封孔质量是制约抽放效果的决定性因素[1]。通过对目前已有的黄泥或水泥团封孔技术、注浆封孔技术、聚氨酯等化学材料封孔技术、胶圈封孔器和胶囊封孔器封孔技术以及胶圈 (囊) -密封粘液封孔技术的研究和分析发现, 虽然近年来我国瓦斯抽放封孔技术有了很大发展但仍存在着费时费力、效率低或者不可回收、成本高等缺陷。就目前情况来看, 研究一种操作方便、封孔效果好的可回收快速封孔技术定能成为今后我国煤层瓦斯抽放封孔工艺的发展趋势。

1 封孔技术开发现状

1.1 黄泥或水泥团封孔技术

封孔材料为质地细密且具有粘结性的黄泥、水泥团或黄泥-水泥混合物, 封孔方式为手工操作[2]。在实际操作中, 为了使钻孔密封可靠, 封孔时每充填1 m左右可打入一个木塞, 并用堵棒捣固。实践证明, 该方法使用设备少、成本低, 但人工封孔费时费力, 而且黄泥或粘土遇水易软化, 封孔时通常只适合于钻孔开口在岩巷的场所, 封孔长度也较短。为此, 该种封孔技术越发受到限制。

1.2 注浆封孔技术

这是目前应用相对广泛的封孔方法其封孔材料为水泥砂浆或膨胀不收缩水泥浆。相比来说, 该技术封孔深度较长, 但操作起来较为繁琐、劳动强度大, 而且水泥砂浆自身干燥后通常出现许多裂隙, 封孔质量难以得到保证。

1.3 聚氨酯材料封孔技术

1—瓦斯抽放管;2—注水管 (卸压管

图1可回收快速封孔装置结构图

图2封孔装置模型

由黑白材料反应生成的聚氨酯泡沫的封孔效果虽然较黄泥或水泥团人工封孔以及注浆封孔技术有所改观[3], 但由于其发泡时间短且膨胀后迅速固化, 送入钻孔后通常只能充填抽放管和孔壁之间的空间, 难以进入孔壁的裂隙之中, 而且该种材料不可回收, 成本较高。与该技术类似, 一些煤矿还进行了PD材料、马丽散以及树脂锚固剂的试验, 虽然有了一定改进, 但抽放水平仍然与该技术相当。

1.4 胶圈封孔器和胶囊封孔器封孔技术

胶圈封孔器由外套管、挡圈、胶圈、测压管和压力表等组成。在实际操作中, 当压紧螺帽被拧紧时, 外套管随之会向前移动以压缩胶圈, 最终使胶圈径向膨胀, 直至充满钻孔的整个空间[4]。胶囊封孔器则由操作把手、动力传动杆、瓦斯抽放管、密封部件和控制阀等组成, 工作时运用了力学动力传动原理, 即依靠外力挤压封孔胶囊使其膨胀, 直至与钻孔内壁充分接触[5]。实践证明, 这两种封孔器在钻孔围岩细密、稳定性较好的条件下具有良好的密封效果, 但由于它们的可变形程度不高, 当封孔段存在裂隙时极易出现瓦斯的泄漏通道, 一般只能专孔专用, 难以广泛推广。

1.5 胶圈 (囊) -密封粘液封孔技术

针对封孔段岩层为松软砂岩或钻孔周围因存在微裂隙而无法严密封孔的现状中国矿业大学周世宁教授发明了胶圈-密封粘液封孔法, 其基本原理是“固体封液体, 液体封气体”, 即采用两组胶圈作为封闭高压液体的密封端, 在它们之间注入高粘度密封液, 使密封液在充满测压管和钻孔壁之间的同时, 进一步渗入到钻孔周围的天然裂隙中, 以达到严密封孔的目的。但是在煤层比较松软的情况下, 打钻后的钻孔内壁往往会凹凸不平, 此时则很难保证胶圈与钻孔内壁之间能够严密接触, 使得粘液通过两者之间的沟槽或裂隙大大流失, 导致封孔质量明显下降。

综上所述, 如何解决传统封孔技术操作复杂、渗透力差、封孔困难或者成本较高、无法回收利用等问题已迫在眉睫。

2 发展趋势

通过技术改进, 采用高压膨胀橡胶制作的膨胀胶管作为封孔的主要材料, 以水作为膨胀剂来实现快速、高压封孔。水的进出可通过阀门进行实时控制, 即作到充水封孔、卸水恢复, 从而达到可回收的目的, 大大降低生产的成本。充水的压力可根据封孔要求、钻孔质量加以调节, 最高可达12 MPa以上, 进而迅速封闭孔壁周围的细小裂缝, 实现严密、高效地封孔。图1为可回收快速封孔装置的结构图, 外部为具有较大膨胀系数的橡胶, 内部空腔的承压结构为一强度足够高的金属导管1, 用于瓦斯的抽放;另外一条相对较短的导管2, 具有注水和卸压的双重作用。封孔装置的模型如图2所示。

研究表明, 该种装置每封一次孔完毕后, 待冲洗干净, 完全可以重复使用, 而且对各种地质条件均具有较强的适用性, 并能根据钻孔的长度合理选取封孔的长度, 以保证钻孔深部任意位置的瓦斯都能得到充分抽放。为此, 这种封孔技术凭借自身所具备的诸多优势足以能成为今后我国煤层瓦斯抽放封孔工艺发展的主要趋势。

3 结论

黄泥或水泥团封孔技术、注浆封孔技术、聚氨酯材料封孔技术、胶圈封孔器和胶囊封孔器封孔技术以及胶圈 (囊) -密封粘液封孔技术等在现场的应用中虽然具有各自的封孔特点, 但仍存在着不易广泛推广的不同缺陷, 而这种采用高压膨胀橡胶制作的膨胀胶管作为主要材料, 以水作为膨胀介质的可回收快速封孔技术则较好地弥补了传统封孔方式封孔困难以及无法重复使用等不足, 这对于一些高瓦斯矿井不仅必要, 而且急需, 具有广阔的推广和发展前景。

参考文献

[1]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2001.

[2]赵铁桥.煤矿瓦斯及其防治[M].北京:化学工业出版社, 2011.

[3]陈杰, 金龙哲.关于聚氨酯封孔可提高瓦斯抽放效果的研究[J].煤炭工程, 2003, 5 (8) :47-49.

[4]朱诗山.煤矿瓦斯抽放技术[J].煤炭技术, 2009, 28 (6) :102-103.

9.动态封孔技术 篇九

1—测压室;2—筛孔;3—挡盘;4—测压管;5—充填材料;6—木楔;7—压力表。

由于该方法测压时返浆管兼作测压管,容易造成测压管堵塞; 钻孔内部没有变径,封孔挡盘能否挡住浆液无从判断; 压力表在封孔完成后安装,未经漏气检验等,会导致煤层瓦斯压力的测量值与真实值有较大的误差,可能会造成一些错误的技术判断。为此,笔者提出一种新型封孔测压装置,可确保封孔至目标位置,实现封孔测压一体化和准确测压。

1 新型封孔测压一体化技术装置

1. 1 装置构成

新型封孔测压一体化装置由封孔系统和测压系统两部分构成,封孔系统主要有注浆管、返浆管和上、下变径堵头等; 测压系统主要有无接头的测压管及压力表。新型封孔测压一体化装置如图2 所示。

1—注浆管;2—返浆管;3—测压管;4—球阀;5—压力表;6—下堵头;7—上堵头;8—固定装置;9—双管连接装置;10—筛管;11—封孔材料;12—目标煤层。

1. 2 工作原理

测压管与注浆、返浆管通过连接装置固定,测压管外端事先与压力表进行焊接,并进行漏气检验。在封孔测压时,封孔材料由注浆管注入,孔口段由下变径堵头封堵,浆液逐渐堆积,在目标地点由于上变径堵头的封堵,多余的浆液将会从返浆管上部的筛管流出,实现封堵至目标位置,保证浆液不进入测压室。同时,测压管为无接头的管道,测压管上段穿过上变径堵头,通过筛管进入煤层测压室,煤层瓦斯通过测压管筛管进入测压管,通过读取测压管上压力表的读数,确定煤层瓦斯压力。由于上堵头对测压钻孔深部的测压气室可实现完全封闭,上堵头下段至孔外实现了完全封堵,钻孔封堵牢靠,测压管连续无接头,可保证测压过程中不漏气。为保证钻孔封堵更加可靠,可调整返浆管筛管紧连至上堵头下部。

1. 3 装置的安装

由于该装置的上堵头与测压管和返浆管已事先固定牢靠,封孔测压时,上堵头由返浆管的不断续接而进入钻孔,直至到达目标位置,受到钻孔变径的约束而固定。然后安装注浆管、下堵头,最后注入封孔材料。安装过程简单易行。

1. 4 装置的特点

1) 结构简单、轻巧,操作方便。该装置上、下堵头采用木材,封孔采用水泥砂浆等材料,注浆管、返浆管及筛管采用小径白铁管,测压管采用紫铜管。

2) 实现封孔和测压一次到位,并且封孔和测压两个系统互不影响。

3) 装置在封孔时实现了钻孔封孔段的上下变径封堵,杜绝了因浆液注入被测煤层而影响瓦斯流动和未完全封堵至目标层位的情况发生。

4) 测压系统实现了无接头连接,封孔测压不漏气,封孔位置准确,能够严密封堵至目标层位,从而可测得较为准确的煤层瓦斯压力。

2 现场应用

木孔煤矿为新建矿井,隶属于贵州能渝煤业开发有限责任公司,设计生产能力为90 万t/a,斜井开拓。煤系厚度95 ~ 124 m,平均110 m左右,含煤9 ~ 13 层,煤层平均总厚约8 m,含煤系数6. 5%~ 8. 4% 。其中,可采、局部可采煤层5 层,从上至下分别为2 号煤层→3 号煤层→4 号煤层→5 号煤层→7 号煤层。单层厚度0. 10 ~ 2. 87 m,平均总厚6 m左右。首采区内可采煤层为2、3、4、5 号煤层。

由于矿井为新建矿井,瓦斯资料甚少,准确测定瓦斯压力等煤层瓦斯参数,对于系统研究矿井瓦斯赋存状况,科学合理地制订瓦斯防治措施,确保矿井安全生产具有重要意义。

2. 1 测压地点的选择及测压钻孔参数

为了准确测定首采区2 号煤层瓦斯压力,测压地点选在不受断层等地质构造影响的区域即首采区2 号煤层一段,经过分析比较,在第二中部车场联络巷34. 5 m处、+650 m大巷第4#钻场( 390. 3 m处)各设置1 条测线( 1 组测试点) ,第1 条测线布置3 个测压钻孔( 测点) ,第2 条测线布置2 个测压钻孔( 测点) 。各钻孔参数见表1。

2. 2 煤层压力测定结果

由于各测压钻孔较深,按一般封孔测压方法难以封至目标位置,因此在各钻孔施工完成后,立即采用新型封孔测压一体化装置进行封孔测压,其瓦斯压力测定结果见表2。

根据表2 可以得出首采区2 号煤层一段煤层瓦斯压力赋存与钻孔埋深的变化关系,见图3。

由图3 可以看出,首采区2 号煤层一段瓦斯压力随埋深加大而呈增加的趋势。

3 对比分析

为了对新型封孔测压一体化装置应用的先进性进行分析,选择在和+650 m大巷第4#钻场( 390. 3 m处) 位于同一地质单元的+650 m大巷第2#钻场( 286 m处) 施工钻孔,用常规封孔测压法进行封孔,分析比较两种方法的测定结果,见表3。由表3 分析可知,在相同的地质单元和埋深相近的+650 m大巷施工钻孔测定2 号煤层瓦斯压力,采用封孔测压一体化装置测定的瓦斯压力值比采用填料封孔测压的常规测压法大0. 45 ~ 0. 56 MPa,测定结果更为准确。

4 结语

1) 新型封孔测压一体化装置结构简单、轻巧,操作方便,杜绝了封孔测压时浆液注入目标煤层而影响瓦斯流动和未完全封堵至目标层位的情况发生。并且实现了封孔和测压两个系统互不影响。

2) 实现了封孔测压不漏气,封孔位置准确,从而能够得到真实的煤层瓦斯压力。

3) 通过分析比较,使用新型封孔测压一体化装置,其测定结果更加接近于煤层原始瓦斯压力,比常规的封孔测压方法更先进。

10.动态封孔技术 篇十

煤层瓦斯压力是反映煤层突出危险性的一个重要参数。煤层瓦斯压力测定工作的准确性对预测煤层的煤与瓦斯突出危险性、制定合理的瓦斯治理措施有重要意义[1]。根据与水平面的角度, 测压钻孔分为上向测压钻孔与下向测压钻孔, 上向测压钻孔封孔测压过程相对容易, 下向测压钻孔封孔难度较大。下向钻孔封孔的主要难题是排出钻孔中的积水, 在富水围岩条件下, 采用长距离下向穿层钻孔封孔测压时该问题尤其突出。

1 试验区概况

该煤矿位于贵州省遵义市, 产量为60万t/a, 开采标高+900~+200 m, 可采煤层共5层, 自上而下分别为3、5、9、15、16煤层。为预测16煤工作面的突出危险性, 需测定该工作面区域16煤的瓦斯压力。经分析, 部分测压钻孔需利用位于9煤底板的瓦斯抽放巷向巷道底板方向施工。从底抽巷施工16煤的测压钻孔必须穿过15煤, 封孔段长度需超过15煤一定距离, 以保证所测16煤的瓦斯压力不受15煤的影响。为满足预测工作的需要, 个别下向测压钻孔长度超过80 m, 封孔长度超过50 m。由于钻孔长度较大, 且围岩富水性较好, 打钻过程使用水排出钻孔中钻屑。

2 测压钻孔封孔方法

测压钻孔一般有顺层测压钻孔和穿层测压钻孔2种。前者是在煤体中顺煤层施工钻孔, 由于煤体的物理性质, 钻孔成孔及封孔均较困难。因此, 测压钻孔一般选择穿层钻孔。目前, 国内常见的封孔方法有粘土封孔、水泥浆封孔、聚氨酯封孔和胶圈粘液封孔等[2]。各种封孔方法有各自优缺点, 水泥浆封孔因其施工方便、应用范围广、成功率较高、成本较低等特点, 一直是煤矿现场使用最多的一种方法。

上向测压钻孔采用水泥浆封孔方法时, 首先将测压管与注浆管放入钻孔内;然后使用粘土或聚氨酯材料将孔口封堵严实, 封孔长度较大时, 在孔口用木楔加固, 防止孔口封堵段在水泥浆的重力作用下被挤压出钻孔;最后, 使用封孔注浆泵通过注浆管注入调配好的水泥浆, 待测压管中流出水泥浆, 说明已经注满, 即可关闭注浆泵, 完成封孔工作。

下向测压钻孔采用水泥浆封孔方法的步骤与上向钻孔相似, 如钻孔内无积水时, 将棉纱材料固定在测压管前段, 然后送入钻孔至待定位置, 依靠棉纱将封孔段下端封堵严实, 采用人工或注浆泵将水泥浆注入钻孔中。但是, 如果钻孔内有积水, 向钻孔内注浆会很困难, 往往会因为注浆量少、水泥浆被严重稀释而至封孔失败。因此, 一般首先需要将钻孔内的积水排出, 然后再进行注浆。

3 常用钻孔排水方法

测压钻孔施工完成后, 如果钻孔中存在较多积水, 进行注浆前首先需要将钻孔内的积水排出。常用的排水方法主要是利用井下压风系统的高压风流将钻孔内的积水排出[3], 详细步骤如下:

(1) 钻孔穿过煤层0.5~1 m后, 停止钻进, 水管继续供水, 清除钻孔中的钻屑, 待钻孔流出水流较干净后停止供水。

(2) 退出钻杆, 然后在钻孔内放入高压软管, 高压软管另一端连接井下压风管道, 也可不退出钻杆, 直接在钻杆外端连接井下压风管道。其排水方式如图1所示。

(3) 逐渐开大压风管路阀门, 利用高压风流将钻孔内积水冲出, 待钻孔内无水排出或水流呈间歇状喷出时, 关闭压风管路阀门。

钻孔内积水排出后, 按照步骤进行注浆封孔工作。

该方法操作简单, 不需要其他设备, 对深度较小的钻孔排水效果很好, 能满足注浆封孔的需要。但在深度较大、钻孔或钻孔围岩中裂隙水丰富、钻孔涌水量大的情况下, 该方法的排水效果差, 很难保证封孔的质量。

4 改进后排水及注浆封孔方案及应用

水泥浆初凝前为塑性液体, 有一定的粘度与稠度, 并且其粘度与水灰比的关系密切, 水泥浆液的水灰比越小, 其粘度越大[4], 水泥浆比重可按下式计算:

式中:ρ为水泥浆密度, t/m3;ρ1为水泥比密度, t/m3;W/C为水灰质量比。

煤层瓦斯压力测定注浆封孔用水泥浆的水灰质量比为2∶1[5], 普通水泥密度一般取3.15 t/m3。根据上式计算水灰质量比为2∶1的水泥浆的密度为1.29 t/m3。由上式可以看出, 水泥浆密度与水灰质量比呈反比, 即水泥浆液的水灰质量比越小, 则其密度越大。

由于水泥浆密度比水的密度大, 并且水泥浆液具有一定的粘性, 因此可以通过在钻孔封孔段的底部自下而上地注入水泥浆, 利用密度较大的水泥浆将水排出, 使排水与注浆的程序合二为一, 如图2所示。

具体方案如下:

(1) 使用φ89 mm钻头施工测压钻孔, 打钻完成后使用清水尽量清除钻孔中的钻屑。

(2) 退出钻杆, 在加工好的测压花管的挡盘处缠裹棉纱, 并用铁丝固定好。准备一根注浆用的软管, 软管长度需大于封孔长度, 在连接测压钢管放入钻孔的过程中将软管一起送人钻孔。下向钻孔特别是当钻孔角度较小时, 钻孔内不可避免地会残留一些钻屑, 当测压管和软管送不动时, 可以将测压管连接压风管路, 利用压风清除钻屑。进行该操作时, 工作人员须离开孔口, 防止被冲出的积水或钻屑伤害。

(3) 当测压管放置到预定位置后, 反复提拉几次测压管, 使挡盘处的棉纱卡死在钻孔中。将测压管用铁丝固定在巷道壁上, 防止注浆过程中滑落, 同时, 小幅度提拉高压软管, 保证软管可以活动。

(4) 连接高压软管与注浆泵出口, 然后注入水泥浆, 在保证注浆泵正常工作的情况下, 尽量减小水灰比, 提高水泥浆的密度和粘度, 并且控制注浆速度不要太快。同时, 随着浆液的注入逐渐提出钻孔中的高压软管, 钻孔的积水被逐渐排出。

(5) 当钻孔口流出比较浓的水泥浆时, 从钻孔中拔出注浆用的软管。下向测压钻孔注浆后经过一段时间浆液面可能会下降, 应注意观察并及时补充。注浆封孔结束24 h后, 待水泥浆完全凝固, 再安装压力表测量瓦斯压力。

按照上述封孔方案, 在试验区现场对4个16煤层瓦斯压力测定钻孔进行封孔测压, 煤层瓦斯压力 (表压) 测定结果分别为0.58 MPa、0.62 MPa、0.64 MPa、0.61 MPa。同一工作面区域另外2个采用上向测压钻孔测定的煤层瓦斯压力 (表压) 经修正后最终结果分别为0.62 MPa、0.59 MPa。

5 结语

针对长距离下向测压钻孔的封孔测压中存在的排水困难、封孔效果差等问题, 结合水泥浆的特性对常用方法进行了改进, 利用水泥浆密度比较大且具有一定粘性的特点, 从底部开始注入水泥浆液, 将钻孔中的积水逐渐排出, 并同时完成注浆封孔工作。在贵州某煤矿现场, 使用改进后的方法测定的煤层瓦斯压力 (表压) 为0.58~0.64 MPa, 同一区域采用上向测压钻孔测定的煤层瓦斯压力 (表压) 为0.59~0.62 MPa, 两种方法所测结果基本一致, 能反映该区域煤层瓦斯压力的情况, 证明该方法是可行的。

改进后的排水注浆方法与常用方法相比, 不仅解决了排水困难和影响注浆封孔质量的问题、保证了所测煤层瓦斯压力的准确性, 而且可以同时完成排水与注浆工作, 使两者合二为一, 简化了下向钻孔测定煤层瓦斯压力的工序。

参考文献

[1]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.

[2]李建铭.煤与瓦斯突出防治技术手册[M].北京:中国矿业大学出版社, 2006.

[3]张智峰, 张瑞林.长距离下向穿层测压钻孔排水与封孔技术[J].煤矿安全, 2012 (7) :66-68.

[4]王雄鹰.水泥浆液粘度随时间变化的试验研究[J].山西建筑, 2009 (6) :10-11.