BFK_型煤矿用封孔泵及封孔方法.

第一篇：BFK_型煤矿用封孔泵及封孔方法.

BFK 型煤矿用封孔泵及封孔方法 一、概述

BFK 型封孔泵是专为煤矿井下各种类型钻孔研制的封孔设备，其最大的特点在于：

① 封孔能力强：对水平钻孔的最大封孔长度可达20m，对垂直上向钻孔的最大封孔长度可达15m；

② 同时具有搅拌、输送高稠度浆料的特点：对于水泥浆，其水灰比达到：矿渣水泥，水泥：水

=1：0.32；硅酸盐水泥，水泥：水=1：0.4；

③ 无需对待封钻孔段进行扩孔和把送浆管送到待封钻孔的底部，只需把送浆管在待封钻孔的孔

口作适当的固定和封堵即可；

④ 由于具有上述特点，大大简化了封孔工艺，降低了封孔作业的劳动强度； ⑤ 高稠度水泥浆具有的基本不收缩性，对任何钻孔都能确保封孔的严密性，提高钻孔的封孔质量。B F K---------10/2.4 封孔 ∣→流量和压力 泵

二、结构特征与工作原理 1 工作原理

① 对浆体的搅拌

当防爆电动机处于运转状态时，变速传动系统通过安全离合器驱动搅拌机活动叶片旋转，使得对

按水灰比要求加入到搅拌机内的混合物进行不断的掺和，直到混合均匀，实现对浆体的搅拌。在对浆

体的搅拌过程中，离合器在操作手柄的控制下处于脱开状态，送浆泵不运转。② 对浆体的输送

在浆体搅拌均匀后，操作离合器的手柄使离合器处于接合状态，此时，变速系统通过离合器的作 用驱动送浆泵转动，送浆泵在转动过程中的抽吸负压将搅拌机内混合均匀的浆体通过连接管吸入送浆

泵体内，经加压后从泵的出口输出，完成对浆体的输送。在送浆泵运转过程中，搅拌机一直处于旋转 工作状态。2．主要结构

BFK 型封孔泵主要由防爆电动机、安全离合器、变速系统、搅拌机、操作离合器、送浆泵及机座

组成，如图1 所示： 1 三、技术特征

① 工作压力 １.2 MPa，2.4Mpza ② 工作流量 8—10 l/min，8—10 l/min ③ 工作电压 380V /660V ④ 电动机型号：YBK2-100L2-4

⑤ 防爆型式：矿用隔爆型，防爆标志ExdI ⑥ 电动机功率 3 Kw，4KW ⑦ 搅拌机净容积 30 L ⑧ 外型尺寸 1450 ×400× 800(mm×mm×mm), 2120 ×400× 800(mm×mm×mm)⑨ 质量 240 Kg, 280KG

四、封孔方法

① 工作管的预处理

封孔的目的是形成由浆体包裹工作管(可以是煤层注水管、瓦斯抽放管或防灭火注浆管)的、具有

严密密封性的浆体固化段，为保证浆体在注浆封孔过程中能有效地充满待封钻孔段和确保浆体对工作

管的包裹及浆体对工作管与钻孔之间空隙的填实，需对钻孔工作管进行预处理，处理方法如下：

a)工作管前端应捆扎棉纱或布条，捆扎棉纱或布条是为了防止注入的浆体进入工作管前端造成

工作管堵塞，捆扎好的棉纱或布条呈马尾状，应避免将棉纱或布条捆扎成一团，造成送管困难。

b)捆扎好的棉纱距工作管端头的距离应大于 0.5m，防止由于棉纱对钻孔堵塞不严密造成注浆过

程中少量浆体渗漏堵塞工作管，如图２所示： 图2 工作管的预处理方法示意

c)对于煤层注水而言,由于注水压力高，当采用塑料管（或铝塑管）作为工作管时，在塑料管的

尾端即露出孔口部分应采用钢管代替，钢管在钻孔内的长度应保证固化后的浆体能完全将钢管与塑料

管连接段包裹并超过压力破碎带，一般要求钢管距煤壁孔口的长度不应小于0.5 m ；钢管与塑料管之 ≥0.5m 铁丝 棉纱 工作管 2 间的联接方式有两种：硬质塑料管及铝塑管与钢管之间采用螺纹连接，软质塑料管与钢管之间的连接

采用铁丝捆扎的方式，钢管与软质塑料管之间的接合段长度应大于0.1m。② 工作管的埋设

将预处理好的工作管送入钻孔内，在送管过程中应避免将工作管向外拉，工作管送到钻孔内预定

位置后应将工作管旋转的同时稍微向外拉，以促使棉纱成团将工作管端头与钻孔非封孔段隔开，形成

防止注入钻孔内的浆体流入非封孔段的密封段，如图3 所示。图3 工作管埋设示意图 ③ 孔口处理

在工作管埋设好后，将注浆管（其中的一端连接在泵的出口上）送入钻孔内，其送入长度不应小

于0.5m，注浆管送入钻孔后，用棉纱或布条将工作管、注浆管孔口段堵塞，其长度不应小于0.2m，避免在送浆过程中封孔段内浆体压力升高将注浆管向外推出；对具有较大仰角的上向钻孔，在钻孔孔

口应采用木楔裹缠棉纱将工作管和注浆管楔紧，以保证能将浆体压注到钻孔的深部；如图4 所示。图4 注浆管埋设示意图 ④ 封孔用水泥稠浆的配制 a 封孔用水泥浆用量的确定

封孔水泥浆用量的多少采用下式计算： G=(V1 —V2)×K×γ

式中：G---封孔所需水泥浆的质量 V1---封孔段长度范围内钻孔的体积 V2---封孔段长度范围内工作管的体积 K---富裕系数K=1.2 γ--封孔用水泥浆的密度,经测定:水灰比 水泥:水1:0.32—0.4 时，水泥浆密度γ≈2 b 水泥及清水用量的确定

根据实际使用情况及试验室试验测定结果表明,具有良好封孔效果水泥稠浆的水灰比为:矿渣水 ≥0.2m ≥0.2m 注浆管 工作管 孔口堵塞物 3 泥，水泥:水=1:0.32;硅酸盐水泥,水泥:水=1:0.4。配制上述质量为G 的水泥稠浆所需水泥及清水用量为： 矿渣水泥： 水泥用量 G 灰= G/1.32 清水用量 G 水= G— G 灰

硅酸盐水泥： 水泥用量 G 灰= G/1.4 清水用量 G 水= G— G 灰 ⑤ 封孔操作方法

拉起离合器手柄使离合器处于接合状态，此时注浆泵开始工作，搅拌机内的水泥稠浆被吸入送浆

泵，经过加压后由注浆管注入待封钻孔内。

a 对于水平钻孔、俯斜钻孔，以待封孔钻孔内水泥稠浆压力上升，待封钻孔孔口有水泥浆返出或

孔口封堵棉纱被推出钻孔外时，封孔长度即达到设计封孔长度，此时应徐徐将注浆管向外拉出，压下

离合器操作手柄使其处于脱开状态，关机。

b 对于仰孔，应采用严格控制注入待封钻孔内水泥稠浆的数量来保证封孔长度，避免待封钻孔内

浆体压力上升过高将孔口封堵整体向外推出，导致封孔失败。

五、开机前的准备

① 开机前应使用兆欧表对电动机冷态绝缘电阻进行测量，电动机冷态绝缘电阻

应高于10 MΩ；

否则,应对电动机进行干燥处理。

② 使用电动机时应注意保护好电动机的防爆面，在连接电缆时应采用密封圈引入装置，且通过橡

胶套夹紧螺母、夹紧套等压紧固定。③ 杂物清除

开机前应清除搅拌机内可能存在的杂物，并取下送浆泵上的清洗螺堵，用清水对搅拌机进行清洗。

清洗后重新上好清洗螺堵，向搅拌机内注入清水； 送浆泵运转方向的确定

④ 开启电动机，使离合器处于接合状态，送浆泵开始运转，送浆泵出口能输出清水，则电动机

转动方向满足送浆泵工作要求，送浆泵输不出清水则可能存在着下述情况： a 电动机的转动方向与送浆泵工作所要求的转向不一致，应对电动机的供电进行换相；

b 泵在上次工作结束后未能清洗干净，水泥浆固化造成送浆泵出口或入口堵塞，应对送浆泵进行 清理或修理。

六、维护与保养

良好的保养是确保设备使用寿命的关键。

① 严防杂物通过搅拌机进入送浆泵，造成送浆泵泵体损坏；

② 每次使用完毕必须对整机进行清洗，严防浆液特别是水泥浆沉积于搅拌机、送浆泵及其管路 内造成设备损坏； ③ 清洗方法

a 取下送浆泵清洗螺堵，用水清洗干净搅拌机及连接管；严格防止水泥浆等积留在保护套附近，4 避免运转时损坏保护套造成浆体将连接轴与转子固化成一个整体，损坏设备。b 重新上好螺堵，向搅拌机内注入清水，开启电动机，使离合器处于结合状态，直到送浆泵出口 呈清水流出为止。注：较长时间不使用时应通过搅拌机吸浆孔向送浆泵内加入一定数量的机油，并 开动封孔泵至送浆泵出口有机油排出为止，防止送浆泵定子与转子粘合在一起造成启

动困难。

七、注意事项 ① 清洗过程中，严禁用硬物从送浆泵清洗螺堵口向内捅，防止损坏橡胶密封套； ② 严禁送浆泵空运转；

③ 对于连续进行多个钻孔的封孔作业，需进行水泥浆的多次搅拌时，应将停留于泵体内的干稠

浆体排出，防止在短时间内凝结造成堵塞；具体方法为：向搅拌机内注入清水进行搅拌，将泵体内的

干稠浆体用清水或稀浆置换；

④ 注浆封孔过程中应将送浆泵清洗螺堵上紧，防止漏气造成送浆泵达不到额定负压，送浆泵对

搅拌机内水泥浆的抽吸能力下降或吸不进浆；

⑤ 在启动过程中送浆泵不能运转时应压下离合器使送浆泵与变速箱脱开，利用离

合器上的四个孔和机架侧面所配置的不锈圆钢强行转动送浆泵数转。

⑥ 在进行浆料的搅拌过程中，应按照开启电动机，断开送浆泵离合器（此时送浆泵不运转），使

搅拌机处于运转状态下，加入清水，然后逐渐加入水泥等封孔材料，直至达到要求的配合比，严禁将

水泥等封孔材料一次性倒入搅拌机造成机体损坏或烧毁电动机。⑦ 离合器操作注意事项

a 离合器的接合与断开无须停机；

b 在通过手柄操作离合器的断开与接合过程中，拉起或压下手柄时要求有力、迅速,使离合器一次

完全接合或完全断开，应尽量避免离合器工作于未完全接合或未完全断开状态，造成离合器啮合齿在

短时间内由于相互磨损而损坏；

c 在向上拉起手柄迫使离合器接合时，若一次未能成功，应迅速压下手柄，重新进行操作；

d 离合器处于接合状态时，原则上应保持操作手柄处于向上拉紧状态；

e 封孔长度较长，由于封孔时间也相应较长，可用木锲、石块等物将操作手柄向上锲紧。

⑧ 应经常检查送浆泵清洗螺堵是否上紧、密封是否损坏，连接管是否扎紧，防止由于上述两处漏

气造成送浆泵吸不进浆。

八、送浆泵结构示意及易损件更换方法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 图5 送浆泵结构示意图 输出座 2 转子螺母 3 圆柱销 4 定子 5 转子 连接轴 7 保护套扎环 8 保护套 9 进浆体 10 座体

送浆泵的定子为具有内蛇型腔的橡胶硫化体，转子为表面镀铬的金属蛇型体，连接轴穿过转子内

部在转子的端头处通过圆柱销与转子连接，连接轴的另一端同样利用圆柱销与泵体的输入轴连接。结

构上；转子、定子的中心线与泵体的输入轴呈偏心状态。转子与定子呈内啮合状态。输出座与定子之

间采用螺纹连接，定子与进浆体之间采用螺栓连接。

泵橡胶定子与保护套的更换（定子与橡胶保护套属相对易损件）： 1 将泵的定子固定好，强行反旋输出座取下输出座； 2 折下定子与进浆体之间的连接螺栓； 在定子与转子间的腔体内注入少许机油将定子从转子上旋下来，如用手旋不动时可用管子钳扎

住定子外壳强行旋下； 取下转子螺母和圆柱销，依次取下保护套扎环和保护套； 5 换下损坏件按照相反顺序依次装配； 装配时应在定子内腔和转子表面图一层机油或润滑脂，一可以使装配容易，二可以避免启动困 难； 在装配时应注意各连接部位的密封和整台泵的平整与同心，泵更换零件后在使用前要先试运行，检查各部位是否正常。

九、其它

封孔泵泵在使用过程中，必须注意以下事项： a 封孔泵电机必须接地；

b 根据电机功率大小和使用条件正确选用电缆、铜铝接头；电缆直径要与密封圈孔径相符，确保

密封圈与电缆间和密封圈与连通节盒口无间隙。

C 拆装出线盒接线时，应注意保护隔爆面，装配时在隔爆面上涂置换型防锈油。__

第二篇：封孔技术[推荐]

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碎带短的瓦斯抽放钻孔封孔；注浆封孔泵封孔的封孔深度能达到20m以上，封孔用的水泥浆水灰质量比达到0.4:1（水:水泥），这种高稠度水泥浆在钻孔内基本不收缩，适用于各类瓦斯抽放钻孔的封孔，是目前普遍采用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行介绍。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，水灰质量比达到：0.4：1（水：水泥）。

2.2 无须对封孔段进行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。

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2.4 高稠度水泥浆由于具有基本不收缩性，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。

常规的瓦斯抽采钻孔封孔技术包括采用有机材料或无机材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、机械注水泥砂浆封孔、发泡聚合材料封孔。现在研究的很多种封孔放法结合了各种封孔技术优点，采用两种或多种技术组合使用，使封孔效果得到改善。同时从一次封孔研究到二次封孔技术，使封孔技术更加丰富，提高了抽采效率。

1、粘土人工封孔

常用粘土为黄泥或水泥团，粘土封孔法对封孔的材料要求不高,而且所花费的成本也很低,但是对封孔的工艺要求却很高。其受限于钻孔长度和粘土的软硬度,很难将钻孔封的密闭不透气,稍有一个环节的疏忽都可以导致其钻孔封闭不实。粘土封孔方法封孔长度较短，黄泥遇水变软，密实性不好，容易漏气。采用黄泥、水泥团人工封孔，钻孔密封质量差、作业时间长、劳动强度大，现场已很少采用。

2、机械注水泥砂浆封孔

水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后,将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔,可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态,等其凝固后为固态,能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙和解决粘土法封孔难以解决的一些难题,从而能较好的封实钻孔。用一根回浆管即可检验其封孔长度,操作比较简单省时。

机械注浆虽可大大缩短封孔时间，但是目前的机械注浆设备笨重，加大了工人的劳动强度和搬运时间。对于倾斜钻孔可以保证封孔质量，但是对于近水平或缓倾斜煤层不适用。水泥短时间内不能硬化固结，并且凝固后易收缩导致漏气，从而使封孔后瓦斯浓度衰减比较快。

3、发泡聚合材料封孔

采用发泡聚合材料聚氨酯(马丽散)封孔，由于聚合材料发泡倍数高、质量轻，具有工艺简单、密封可靠、封孔迅速等特点而得到了广泛应用。然而目前化学聚氨酯封孔技术主要是采用徒手封孔，封孔长度只有3～5 m，不能有效封堵钻孔瓦斯抽采松动裂隙带，瓦斯抽采浓度不高，钻孔抽采寿命不长，甚至对操作不熟练的封孔工人，由于聚氨酯发泡反应快，一般在2～4min完成，抽采钻孔往往很难成功封孔而造成废孔。发泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。

4、封孔器封孔

封孔器封孔法一般用于岩层致密和服务时间不长的岩孔, 主要包括摩擦式封孔器和水

力膨胀式封孔器两大类。封孔时先将封孔器放入钻孔封孔位置, 再通过留在钻孔外的专门机械机构使内、外管相对运动, 挤压封孔器前端的胶皮胀圈, 使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大, 封孔质量可靠, 还可以重复利用, 是一种理想的封孔装置。但是由于其昂贵的成本和价格, 目前并没有得到普及应用。

5、聚氨酯封孔器封孔

该方法使用三种化学药液,按一定比例进行配比,将配好的药液均匀涂抹在麻袋上,涂抹的同时迅速把麻袋缠绕在封孔器上,再把封孔器送入抽放钻孔孔口内,此时依靠聚胺脂发生化学反应而膨胀,从而达到钻孔封孔的目的。缺点： 药液配比必须适中,一旦配比不适中,将不能实现封孔目的,导致材料的浪费。2 药液发生膨胀需要一定时间,一般在60 min以上,8 h 班最多可完成6个钻孔,不能实现快速封孔,且孔口有残留膨胀物。封孔后受到顶板的挤压易出现裂缝,导致钻孔漏气,降低抽放效果。4 钻孔封孔长度有限,一般封孔器的长度仅为3 m ,封孔段仅为800 mm～1 000 mm。实践证明,封孔段距离应不小于5 m。由于不能实现长距离封孔,导致钻孔抽放负压较低,最大只能达到9.3kPa～10.9kPa。钻孔封孔段易出现导通通道,尤其是全锚支护的巷道。

6、囊袋式注浆封孔

囊袋式注浆封孔法是考虑到国内现行封孔技术的缺陷,结合国外封孔技术的经验和国内情况提出的一种成本适中、能显著改善抽采效果的封孔方法。它改变了过去人们普遍认为的瓦斯抽采钻孔难以实现注浆封孔的常规看法。同时,这种封孔方法一方面能使钻孔周围的裂隙得到充填,消除开孔时形成的漏气通道(裂隙);另一方面能使钻孔得到可靠的支护,保证钻孔的稳定性,使钻孔周围不再产生新的漏气通道(裂隙)。

囊袋式注浆封孔法的关键技术是孔内一次性囊袋注浆装置。该装置通过2个囊袋封堵1 段钻孔,2个囊袋之间有1段塑料管,塑料管上开设有钻孔注浆口,先向囊袋注浆,通过囊袋膨涨后封堵封孔段钻孔,然后囊袋内的浆液通过钻孔注浆口向2个囊袋之间的钻孔注浆,并形成注浆压力使浆液向钻孔壁渗透。

囊袋式注浆封孔法的装置结构新颖、构思巧妙,能够顺利的进行现场施工,封孔效果较聚氨酯封孔法有显著的提高,是提高煤层瓦斯抽采浓度的有效方法。

7、带压注浆封孔技术 由于煤层内存在大量的构造裂隙,尤其是在受采动影响较大的煤体内,裂隙发育程度更高。同时在钻机打钻的过程中,加剧了煤体的破坏程度,使裂隙贯穿煤帮和钻孔,如果封孔不严实,在负压状态下,空气由煤帮和钻孔周边进入孔内,会导致抽采浓度短期内下降到10%以下。带压注浆封孔技术把钻孔两端堵住,中间一段注入封孔剂,封孔深度可达8m,超过巷道的裂隙带。封孔剂在密闭的空间膨胀时,产生一定的压力,可进入钻孔壁周围的裂隙中,加强了与孔壁的粘合度。为了有效改善封孔质量,提高抽采浓度，中国矿业大学研发了赛瑞封孔剂及配套封孔设备KSZB160-2矿用手动注浆泵。

优点： 在现场使用带压注浆封孔技术比原封孔技术瓦斯抽采浓度平均提高了40%左右，高浓度维持周期长，一次封孔后一般可达2个月，单孔平均多抽瓦斯量约为1036．8m3(按抽2个月算)。带压注浆封孔技术，增加了封孔深度，实现了封孔技术由手工向机械的转换，提高了抽采钻孔的封孔质量，保证了瓦斯抽采效果，延长了钻孔瓦斯抽采期，取得显著的经济效益与社会效益。赛瑞封孔剂的发泡倍数为4～5倍，发泡倍数适中，材料的密实度满足封孔的要求，在不会漏气的情况下又节省材料。赛瑞封孔材料在发泡的过程中可以渗入孔壁的裂隙中，增加封孔的密实性，且赛瑞材料具有良好的柔韧性和抗压能力，可以避免抽采负压作用下封孔管的微量变形造成的影响。增加了封孔深度和长度，有效避开巷道松动圈。6 封孔过程操作简单，工人可以熟练掌握。封孔工艺配套使用的KSZB160-2 矿用手动注浆泵结构简单，重量仅为20 kg，便于移动，使用维护方便。

8、二次封孔

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,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,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,并在山西晋城寺河矿进行了成功应用。

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。一次封孔利用马丽散、赛瑞等高分子聚合发泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放浓度下降到30%时，利用压缩气源将微细膨胀粉料喷入煤层钻孔内，渗入煤层裂隙区域，堵塞裂隙，浓度上升。

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。

第三篇：钻孔封孔管理办法

穿层钻孔封孔管理办法

为增加风巷穿层钻孔瓦斯抽放率，规范和改进穿层钻孔封孔工芝，提高封孔质量，提高抽放浓度和抽放量，特制定如下管理办法。

一、技术要求

1、钻孔达到预定深度后，钻机空转5分钟，排净孔内岩、煤粉后方可封孔。

2、封孔乙烯管长度为20米，直径为50mm,筛管段长度为7米，封孔深度为13米。

3、直径为15mm, 筛孔间距为500mm,封孔管末端用纱网进行包裹，防止岩、煤块进入堵塞管路。

4、防止筛孔和封孔管末端被煤粉堵塞影响透气性，封孔后，要用1寸胶管接入压风吹孔3分钟以上。

5、外口用水泥进行封堵，封堵长度在1m以上。

通防部

2012年4月

第四篇：大平煤矿封孔报告

铁法煤业（集团）有限责任公司大平煤矿

钻孔封孔质量 检查报告

·铁煤集团建设公司勘探钻井项目部·

二0一一年十月

铁法煤业（集团）有限责任公司大平煤矿

钻孔封孔质量检查报告

提交单位: 铁煤集团建设公司勘探钻井项目部

项目经理:

项目负责:

编制人员:

提交时间:

二0一一年十月 目 录

一、工程概况

1、井田位置及交通

2、钻孔封孔的目的

二、以往钻孔封闭情况

三、本次透孔封闭工作情况

四、透孔及封孔设备

五、封孔质量评述

六、结论

七、附表

a、钻孔透孔及重新封孔情况一览表

b、工作情况记录单 c、机组封孔原始记录

一、工程概况

受铁法煤业（集团）有限责任公司大平煤矿的委托，铁煤集团建设公司勘探钻井项目部承担了大平煤矿五个钻孔透孔检查的任务。

1、井田位置及交通

大平煤矿位于沈阳市康平县境内，矿区公路、铁路纵横交错，交通十分便利。

2、钻孔封孔的目的

随着开采动用面积的不断扩大，地面沉陷的面积也会逐渐增加，为防止地下水导入矿井威胁矿井的安全生产，进行钻孔的透孔检查，并进行封闭。

二、以往钻孔的封闭的情况

根据钻孔档案及铁法煤田大平井田地质勘探最终报告说明书显示，井田内各见煤钻孔封闭方法基本相同，只是封闭材料稍有差异，冲积层和各可采煤层、火成岩（特别是有涌漏水现象的钻孔）均未进行封闭。矿区详查阶段施工的钻孔，煤层顶板上部封闭6米，底板下部封闭5米，封孔时首先将木塞塞入孔内，然后将水泥与水按1 ：2的比例搅拌成水泥浆，用泥浆泵送到封闭位置。封孔基本上按设计进行精查后封孔材料改成水泥砂浆，其重量比为水泥 ：砂子 ：水=1 ：1 ：0.7，煤层顶板6米，底板封5米，对火成岩和破碎带也进行封闭，封孔时冲孔时间一般较短，并且均未进行透孔检查。

三、本次透孔封闭工作情况

本次共进行五个钻孔的封孔检查施工，地理位置位于大平煤矿周边，设计透孔和封闭深度均为150m，透至150m后进行洗孔，达到要求后用水泥砂浆向上封闭到地表。148号孔：

该孔位于边家村的耕地内。找孔挖坑直径5.0米，挖孔深度至0.4米处发现有泥浆痕迹,继续挖孔至2.5米发现明显孔位。立钻机、挖泥浆坑、蓄水池等准备工作后进行透孔，透孔深度150米，经过架桥、洗孔后，按设计要求进行钻孔封闭，采用1 ：1 ：0.7的水灰比，用32.5级矿渣硅酸盐水泥及粒径在1.5毫米以下的河砂用搅浆罐搅拌成混合砂浆返出地表。

找到原孔位

125号孔：

该孔位于边家村的耕地内。找孔挖坑直径5.0米，当挖至0.3米处时发现泥浆痕迹，继续挖孔至2.2米处发现明显孔位。安装设备进行透孔工作，透孔深度至150米，在此深度进行架桥、洗孔，按设计要求进行钻孔封闭，采用1 ：1 ：0.7的水灰比，用32.5级矿渣硅酸盐水泥及粒径在1.5毫米以下的河砂用搅浆罐搅拌成混合砂浆返出地表。

找到原孔位

49号孔：

该孔位于梁家村的耕地内。以5.0米为直径进行找孔工作，在距地表0.6米处发现泥浆痕迹,挖至1.2米发现有水泥块，取出水泥块后发现明显孔位。安装设备进行透孔工作，透孔深度至150米，在此深度进行架桥、洗孔，按设计要求进行钻孔封闭，采用1 ：1 ：0.7的水灰比，用32.5级矿渣硅酸盐水泥及粒径在1.5毫米以下的河砂用搅浆罐搅拌成混合砂浆返出地表。

取出的水泥块

401号孔: 该孔位于边家村的耕地内。以测得原点为圆心5米为直径进行找孔工作,在距地表0.3米处发现原始泥浆痕迹和废弃岩芯,挖孔深度1.5米处发现明显孔位。安装设备进行透孔工作，透孔深度至150米，在此深度进行架桥、洗孔，按设计要求进行钻孔封闭，采用1 ：1 ：0.7的水灰比，用32.5级矿渣硅酸盐水泥及粒径在1.5毫米以下的河砂用搅浆罐搅拌成混合砂浆返出地表。

找到原孔位

195号孔: 以测得原点为圆心3米为直径进行找孔工作,在距地表0.6米处发现原始孔位，孔内有泥浆。安装设备进行透孔工作，透孔深度至150米，在此深度进行架桥、洗孔，按设计要求进行钻孔封闭，采用1 ：1 ：0.7的水灰比，用32.5级矿渣硅酸盐水泥及粒径在1.5毫米以下的河砂用搅浆罐搅拌成混合砂浆返出地表。

找到原孔位

四、透孔封闭使用的设备

钻 机：XY—150油压钻机 泥浆泵：300/12H往复式泥浆泵

钻 具：∮50钻杆、∮219岩芯管、∮89岩芯管、∮75岩芯管

五、封孔质量评价

钻孔封闭的目的在于防止地表水流入孔内，至使煤层受浸给矿山开采带来安全隐患，矿山开采过程中地下水沿钻孔涌入采区淹没矿井或者钻孔中的水泥柱压力促使采区冒顶，都会危及人员的生命，含水层之间产生水力联系，使不同层（组）的水质、水位、水量发生变化，水文地质条件遭到破坏，影响到今后的开采利用，造成断层破碎带，溶洞或构造破碎带与地表水、地下水发生联系，导致附近的建筑物基础塌陷，边坡稳定性遭到破坏乃至引起渗漏，对工程地质条件产生不良影响等。

铁煤集团建设公司勘探钻井项目部接到铁煤集团大平煤矿的透孔检查及封闭任务后，立即组织了强有力的施工队伍，克服了一切困难，有关领导亲临现场，严格把好质量关，严格按照煤田钻探规范进行施工，封孔质量可靠。

本次封孔采用的水泥均为矿渣硅酸盐水泥，标号为32.5级，它的优点是早期强度高，后期强度增进率大，水化热低、抗盐抗侵蚀能力强。

砂子选用洁净的河砂，筛除土等杂质，粒径控制在1.5毫米以下，过大不利于泵送，过小不利于水泥晶核生长。

水采用的是pH=7～9的井水或河水 水灰比：1 ：1 ：0.7 考虑到矿渣硅酸盐水泥是硅酸盐水泥熟料中按水泥成品重量加入20%～70%的粒化高炉渣和适量的石膏水化性更强，所以采用的是1 ：1 ：0.7的比例。根据现场封闭的实际情况，我们认为封闭质量可靠。

六、结论

1、取得的主要成果通过大平煤矿的五个钻孔的检查，上部见有少量封闭物，3米～透孔深度（150米）均未发现有封闭物和封闭迹象，由此我们推断：区内其他钻孔封闭质量极有可能与上述五个钻孔相同存在安全隐患问题。

2、下步工作建议

为了确保矿山的开采安全，对即将影响或将来可能要对生产影响的钻孔均进行透孔检查及封闭。

第五篇：瓦斯抽采封孔技术比较

安全新技术

《煤层瓦斯抽放钻孔封孔技术研究》

学号：js12120002 姓名：李海鉴

煤层瓦斯抽放钻孔封孔技术研究

李海鉴

(中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州 221008)

摘要：瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本性措施。本文比较和研究了目前煤矿封孔工艺，为提高瓦斯抽采效果提供了依据。关键词：矿井瓦斯；抽放；封孔 中图分类号: TD

煤与瓦斯突出是严重影响煤矿生产安全的重大因素之一，瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理与利用的根本措施和主要途径,钻孔瓦斯抽采效果的好坏,除了钻孔的合理布置,主要是钻孔孔口的封孔质量。

常规的瓦斯抽采钻孔封孔技术包括采用有机材料或无机材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、机械注水泥砂浆封孔、发泡聚合材料封孔。现在研究的很多种封孔放法结合了各种封孔技术优点，采用两种或多种技术组合使用，使封孔效果得到改善。同时从一次封孔研究到二次封孔技术，使封孔技术更加丰富，提高了抽采效率。

1、粘土人工封孔

常用粘土为黄泥或水泥团，粘土封孔法对封孔的材料要求不高,而且所花费的成本也很低,但是对封孔的工艺要求却很高。其受限于钻孔长度和粘土的软硬度,很难将钻孔封的密闭不透气,稍有一个环节的疏忽都可以导致其钻孔封闭不实。粘土封孔方法封孔长度较短，黄泥遇水变软，密实性不好，容易漏气。采用黄泥、水泥团人工封孔，钻孔密封质量差、作业时间长、劳动强度大，现场已很少采用。

2、机械注水泥砂浆封孔

水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后,将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔,可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态,等其凝固后为固态,能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙和解决粘土法封孔难以解决的一些难题,从而能较好的封实钻孔。用一根回浆管即可检验其封孔长度,操作比较简单省时。

机械注浆虽可大大缩短封孔时间，但是目前的机械注浆设备笨重，加大了工人的劳动强度和搬运时间。对于倾斜钻孔可以保证封孔质量，但是对于近水平或缓倾斜煤层不适用。水泥短时间内不能硬化固结，并且凝固后易收缩导致漏气，从而使封孔后瓦斯浓度衰减比较快。

3、发泡聚合材料封孔

采用发泡聚合材料聚氨酯(马丽散)封孔，由于聚合材料发泡倍数高、质量轻，具有工艺简单、密封可靠、封孔迅速等特点而得到了广泛应用。然而目前化学聚氨酯封孔技术主要是采用徒手封孔，封孔长度只有3～5 m，不能有效封堵钻孔瓦斯抽采松动裂隙带，瓦斯抽采浓度不高，钻孔抽采寿命不长，甚至对操作不熟练的封孔工人，由于聚氨酯发泡反应快，一般在2～4min完成，抽采钻孔往往很难成功封孔而造成废孔。发泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。

4、封孔器封孔

封孔器封孔法一般用于岩层致密和服务时间不长的岩孔, 主要包括摩擦式封孔器和水

力膨胀式封孔器两大类。封孔时先将封孔器放入钻孔封孔位置, 再通过留在钻孔外的专门机械机构使内、外管相对运动, 挤压封孔器前端的胶皮胀圈, 使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大, 封孔质量可靠, 还可以重复利用, 是一种理想的封孔装置。但是由于其昂贵的成本和价格, 目前并没有得到普及应用。

5、聚氨酯封孔器封孔

该方法使用三种化学药液,按一定比例进行配比,将配好的药液均匀涂抹在麻袋上,涂抹的同时迅速把麻袋缠绕在封孔器上,再把封孔器送入抽放钻孔孔口内,此时依靠聚胺脂发生化学反应而膨胀,从而达到钻孔封孔的目的。

缺点： 药液配比必须适中,一旦配比不适中,将不能实现封孔目的,导致材料的浪费。2 药液发生膨胀需要一定时间,一般在60 min以上,8 h 班最多可完成6个钻孔,不能实现快速封孔,且孔口有残留膨胀物。封孔后受到顶板的挤压易出现裂缝,导致钻孔漏气,降低抽放效果。钻孔封孔长度有限,一般封孔器的长度仅为3 m ,封孔段仅为800 mm～1 000 mm。实践证明,封孔段距离应不小于5 m。由于不能实现长距离封孔,导致钻孔抽放负压较低,最大只能达到9.3kPa～10.9kPa。钻孔封孔段易出现导通通道,尤其是全锚支护的巷道。

6、囊袋式注浆封孔

囊袋式注浆封孔法是考虑到国内现行封孔技术的缺陷,结合国外封孔技术的经验和国内情况提出的一种成本适中、能显著改善抽采效果的封孔方法。它改变了过去人们普遍认为的瓦斯抽采钻孔难以实现注浆封孔的常规看法。同时,这种封孔方法一方面能使钻孔周围的裂隙得到充填,消除开孔时形成的漏气通道(裂隙);另一方面能使钻孔得到可靠的支护,保证钻孔的稳定性,使钻孔周围不再产生新的漏气通道(裂隙)。

囊袋式注浆封孔法的关键技术是孔内一次性囊袋注浆装置。该装置通过2个囊袋封堵1 段钻孔,2个囊袋之间有1段塑料管,塑料管上开设有钻孔注浆口,先向囊袋注浆,通过囊袋膨涨后封堵封孔段钻孔,然后囊袋内的浆液通过钻孔注浆口向2个囊袋之间的钻孔注浆,并形成注浆压力使浆液向钻孔壁渗透。

囊袋式注浆封孔法的装置结构新颖、构思巧妙,能够顺利的进行现场施工,封孔效果较聚氨酯封孔法有显著的提高,是提高煤层瓦斯抽采浓度的有效方法。

7、带压注浆封孔技术

由于煤层内存在大量的构造裂隙,尤其是在受采动影响较大的煤体内,裂隙发育程度更高。同时在钻机打钻的过程中,加剧了煤体的破坏程度,使裂隙贯穿煤帮和钻孔,如果封孔不严实,在负压状态下,空气由煤帮和钻孔周边进入孔内,会导致抽采浓度短期内下降到10%以下。带压注浆封孔技术把钻孔两端堵住,中间一段注入封孔剂,封孔深度可达8m,超过巷道的裂隙带。封孔剂在密闭的空间膨胀时,产生一定的压力,可进入钻孔壁周围的裂隙中,加强了与孔壁的粘合度。

为了有效改善封孔质量,提高抽采浓度，中国矿业大学研发了赛瑞封孔剂及配套封孔设备KSZB160-2矿用手动注浆泵。

优点： 在现场使用带压注浆封孔技术比原封孔技术瓦斯抽采浓度平均提高了40%左右，高浓度维持周期长，一次封孔后一般可达2个月，单孔平均多抽瓦斯量约为1036．8m3(按抽2个月算)。带压注浆封孔技术，增加了封孔深度，实现了封孔技术由手工向机械的转换，提高了抽采钻孔的封孔质量，保证了瓦斯抽采效果，延长了钻孔瓦斯抽采期，取得显著的经济效益与社会效益。赛瑞封孔剂的发泡倍数为4～5倍，发泡倍数适中，材料的密实度满足封孔的要求，在不会漏气的情况下又节省材料。赛瑞封孔材料在发泡的过程中可以渗入孔壁的裂隙中，增加封孔的密实性，且赛瑞材料具有良好的柔韧性和抗压能力，可以避免抽采负压作用下封孔管的微量变形造成的影响。增加了封孔深度和长度，有效避开巷道松动圈。6 封孔过程操作简单，工人可以熟练掌握。封孔工艺配套使用的KSZB160-2 矿用手动注浆泵结构简单，重量仅为20 kg，便于移动，使用维护方便。

8、二次封孔

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,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,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,并在山西晋城寺河矿进行了成功应用。

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。一次封孔利用马丽散、赛瑞等高分子聚合发泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放浓度下降到30%时，利用压缩气源将微细膨胀粉料喷入煤层钻孔内，渗入煤层裂隙区域，堵塞裂隙，浓度上升。

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。

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中国矿业大学学报，2009，36（6）：765～767.