“三堵两注”封孔工艺在三元矿井的应用试验成果报告

第一篇：“三堵两注”封孔工艺在三元矿井的应用试验成果报告

“三堵两注”封孔工艺在矿井的应用试验成果报告

一、试验项目名称

“三堵两注”封孔工艺在工作面的试验应用

二、试验时间

2015年8月至2016年2月

三、试验地点

三元矿井2305工作面风巷1

四、试验内容

在2305工作面风巷1内钻孔施工区域，分段采用“三堵两注”和“两堵一注”的封孔方法对施工后顺层钻孔进行封孔，采用仪器人工测定钻孔抽采参数的方法对比封孔效果。

五、“三堵两注”封孔工艺

“三堵两注”封孔法是在”两堵一注”的基础上增加一组囊袋，将原来的注浆段划分成了两段，分别进行注浆，降低了钻孔的漏气率，保证钻孔的封孔质量。原理是：分别在封孔段的前、中、后三个点用外购囊袋进行封堵，提前预埋两趟铝塑注浆管和排气管，再使用注浆泵通过注浆管向囊袋注浆，囊袋膨胀后，囊袋与钻孔壁紧密接触，当注浆压力超过注浆嘴的开启压力时，注浆嘴向2个囊袋之间的空隙注浆浆液进入囊袋与钻孔壁的缝隙以及钻孔周边一定深度的煤体裂隙，从而实现对抽采钻孔的封孔。

六、封孔工艺调整前后对比

2015年8月以前我矿一直使用“两堵一注”封孔工艺，经过带压抽采时发现使用该工艺封孔的瓦斯钻孔存在钻孔封堵不严、煤壁漏气等现象，漏气率高达50％。调整后“三堵两注”封孔法的使用大大减少了钻孔封孔后漏气的现象，钻孔漏气率降至5％以下，有效的提高了瓦斯抽采效果。同时，我矿通过在2305工作面风巷建立钻孔抽采数据观测标记孔，通过WGC瓦斯参数测定仪对比测量钻孔瓦斯流量，结果显示采用“三堵两注”封孔工艺方法钻孔负压普遍能够满足抽采负压规定要求。

4、经济效益及社会效益

（1）采用“三堵两注”封孔工艺对钻孔进行封孔，虽然单个钻孔成本投入较高，但钻孔抽采效果提高，相应的瓦斯抽放量增加，抽放时间缩短，切实保证了工作面抽采效果，可大大增强企业的安全效益。

（2）通过加压注浆可以封堵钻孔周边煤体裂隙浆液，在注浆压力作用下可以劈裂、扩展钻孔周边煤体裂隙充填孔隙和煤体凹凸面，增大浆液扩散范围，同时，在大渗透压力梯度作用下深入煤体微裂隙内，并产生凝聚力，待浆液固化后形成树枝状分布，并与煤体颗粒固结在一起，有效密封漏气通道，能有效封堵巷道掘进期间锚杆、锚索打设产生的空隙，切实减少了因钻孔漏气造成单孔抽采效果不好的现象发生，从而达到提高瓦斯抽采效果的目的。

5、存在的问题

（1）目前，煤炭市场经济整体不理想，相比而然，单个钻孔封孔至少需要加设3个囊袋（市场外购），而囊袋的造价相对较高，急需引进一种相对造价较低的材料进行置换。

（2）钻孔封堵时用的封堵材料强度不够主要表现在径向；

（3）缺乏对多重损伤条件下抽采钻孔周边裂隙发育时效特性的研究，对钻孔周边煤(岩)体的裂隙分布以及裂隙发育随时间变化的规律认识不足。

（4）缺乏对合理始封深度和注浆压力等注浆参数的深入研究、试验。

6、发展前景及方向

“三堵两注”封孔工艺钻孔在我矿是初次试验，从试验结果看，虽施工中单孔成本增加，封孔工艺复杂化等困难，但就钻孔抽采效果的优越性有其独特的利用价值。只要我们逐步探索，循序渐进，改进施工工艺，相信“三堵两注”封孔工艺必将成为解决矿井钻孔漏气的重要抓手。

附:“三堵两注”封孔工艺布置示意图

通风科 2016年3月18日

“三堵两注”封孔工艺在三元矿井的应用

试验成果报告

通风科

2016/03/18

第二篇：“三堵二注” 封孔工艺简介2016.11.22

一、“三堵二注”封孔

瓦斯抽采钻孔采用“三堵二注”封孔技术，封孔长度不小于10米，封孔管选用ø50mm的PVC管（抗静电、阻燃），注浆管及排气管选用ø16mm的铝塑管，封堵材料选用新型合成树脂（袋装、瓦斯抽放专用）。封孔方法如下图所示，具体步骤如下：

（1）在封孔前，先用封孔管进行透孔，如发现有塌孔、煤粉堵塞钻孔现象，需用钻机把钻孔内煤粉透出来，然后再进行封孔。

（2）封孔管不得少于5根（封孔管每根3米，第一根为花管，后四根为实管），封孔管之间用内丝接箍连接，实管外露不得超过300mm。

（3）使用水泥对钻孔孔口进行固孔，以稳固封孔管。

（4）连接注浆泵，待注浆料调匀后进行注浆，注浆完成后拆除注浆管。

图1 封孔方法示意图

二、钻孔封孔安全技术措施

1、瓦斯抽采钻孔施工完成后，需及时进行封孔，封孔质量必须符合规定，以提高抽采效果。

2、封孔作业必须由跟班队干或班组长在现场进行统一指挥。

3、作业前，由班组长对工作地点的顶板、煤壁、瓦斯及支护情况进行全面检查，确认无危险后，方可进行作业。

4、在封孔前，先用封孔管进行透孔，如发现有塌孔、煤粉堵塞钻孔现象，需用钻机把钻孔内煤粉透出来，然后再进行封孔，以减少钻孔内的煤粉量。

5、注浆泵需安放在地上并固定好，注浆料调匀后方可注浆，待排气管内返浆后，停止注浆泵运行，完成注浆封孔作业。

6、注浆完成后，必须用清水对注浆泵、注浆管进行清洗，防止遗留水泥堵死注浆设备，并将注浆泵移至安全地点妥善放置。

7、如进行高空作业，必须按相关规定使用好梯子、保险带。如需使用脚手架，必须将脚手架安设牢固。

第三篇：低透气性煤层顺层长钻孔两堵带压封孔的应用

两堵带压封孔技术在潘一矿东井顺层瓦斯抽采钻孔中的应用

杨 伟

（淮南矿业集团地质勘探工程处 安徽 淮南 232001）

摘要：采用传统钻孔封孔工艺的顺层钻孔抽采的瓦斯浓度偏低、存在漏气等问题进行深入研究，发现煤体受巷道掘进集中应力扰动、钻孔成孔扰动、煤体裂隙泄漏瓦斯，致使抽采浓度低。针对本煤层瓦斯抽采封孔工艺进行改进，结合现有注浆工艺技术，提出本煤层瓦斯抽采注浆封孔技术，提高抽采浓度和效率。

关键词：本煤层；瓦斯抽采；聚氨酯；膨胀水泥；两堵带压注浆

顺层钻孔瓦斯抽采是我国高瓦斯突出工作面回采前瓦斯治理的主要方式，瓦斯预抽效果直接影响工作面接替和矿井的高产高效，瓦斯抽采效果好坏不仅取决于煤层瓦斯生成、赋存条件和工程质量，关键在于封孔效果。目前钻孔封孔主要存钻孔封孔不严、漏气、瓦斯浓度低等现状。常用封孔工艺技术介绍 1.1水泥浆封孔

水泥浆封孔优点是材料便宜，成本低，简便易行等特点。水泥浆凝固后钻孔封孔段空间和周围孔壁煤体裂隙内部容易产生收缩裂纹，影响封孔质量，造成钻孔漏气瓦斯抽采浓度低。1.2 聚氨酯封孔

聚氨酯封孔按一定配比组合发酵后具有不收缩、膨胀性大、粘接力强、密封性好、不燃烧等特点。聚氨酯泡沫具有可塑性，受压变性而不破碎，不受地点和条件限制，降低操作人员劳动强度，各种瓦斯抽采钻孔均可适用等优点。但对于封孔长度要求高的钻孔封孔存在发泡时间短，可操作时间少；封孔时发泡聚氨酯容易流失粘附，造成聚氨酯浪费，存在钻孔封孔不严、漏气等缺点。顺层长钻孔两堵带压封孔原理

顺层长钻孔两堵带压封孔是基于工作面煤壁内存在的集中应力扰动沟通裂隙，利用封孔段两端两堵中间带高压注浆方式来实现瓦斯抽采钻孔周围密封裂隙的目的。该封孔工艺注重处理瓦斯抽采钻孔周围裂隙通道，既考虑了钻孔段封孔材料密封的要求，又考虑了钻孔周围煤体内裂隙沟通，并在现场进行应用。带压封孔技术利用注浆泵高压将浆液压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间和周围孔壁煤体裂隙内部。浆液在高压作用下可以充填孔隙和煤体凹凸面，增大浆液扩散范围，膨胀水泥浆液具有膨胀性、不收缩，待浆液凝固后，并与煤体粘结在一起，彻底密封瓦斯泄漏通道。3 现场应用 3.1工作面概况

淮南矿业集团潘一东矿井1252（1）工作面位于西一（11-2煤）采区内，为矿井首采工作面，也是首采保护层工作面。工作面上限标高为-750m，下限标高为-823m，走向长度1120m，宽度为264m，平均煤厚2.26m。11-2煤实测最大瓦斯压力为4.59MPa，最大瓦斯含量为11.62m3/t，正常瓦斯涌出量2m3/min，煤层透气性差。顺层钻孔从工作面运输、轨道巷沿煤层倾斜方向布置，与工作面巷道夹角85º，钻孔间距5m，运输巷钻孔长度140m，轨道巷钻孔长度135m，压茬10m。

3.2封孔参数确定（1）封孔长度

根据矿井煤层瓦斯地质赋存、煤层透气性、煤层地质及巷道掘进卸压区情况，确定顺层钻孔的封孔长度为16m。（2）钻孔孔径

钻孔直径的大小直接影响到瓦斯抽采的效果，一般直径越大，瓦斯渗透面积越大，抽采效果越好，根据钻孔封孔和钻孔孔深的要求，确定施工钻孔孔径为Ф133mm。（3）封孔注浆压力

为彻底封堵瓦斯泄漏裂隙通道，选择了425号普通硅酸盐水泥+水；425号普通硅酸盐水泥+U型混凝土膨胀剂NEA-II+水；JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂+水三种封孔工艺不同比例进行试验，最终确定选用JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂，并采用水灰质量比为1:1.25的比例现场调制封孔浆，注浆压力不小于4MPa。3.3封孔操作流程 3.3.1 聚氨酯两堵操作流程

（1）先向孔内下矿用PVC-KW1.25 63mm*4.62mm套管，套管长度40m，前20m为花管必须带锥帽，后20m为实管。

（2）聚氨酯封堵段分别位于25~26m（里段）、39~40m（外段）处，封堵段长度2m，两根Ф20mm的软导管均从抗阻燃编织袋内穿过并分别超前捆扎处1m。外段进行封堵时必须分别将3m、12m的Ф15mm注浆管和返浆管一并下入孔内。

（3）将软导管与封孔器、封孔器与压风连接牢固，并把容器下方的输液阀和压风闸阀关闭待命。

（4）把A、B组两种聚氨酯分别装入相对应的两个容器中，两处聚氨酯封堵段黑、白聚氨酯各3kg，盖紧闷板。

（5）准备工作做好后，此时准备封孔。首先打开压风阀，然后同时打开2个输液阀，待聚氨酯完全进入孔内后，及时关闭闸阀，同时在孔口处把软导管折起扎紧，封孔结束。先进行里段封堵，再进行外段封堵。

（6）去掉软导管后，打开输液阀，用压风把容器内残余聚氨酯吹干净。3.3.2 高压注浆操作流程

（1）检查套管、注浆管、返浆管、闸阀连接是否牢固可靠。（2）连接好注浆泵，按比例进行拌浆。

（3）打开注浆闸阀，开启注浆泵，由注浆管向注浆段进行注浆，同时打开返浆管进行排气，待返浆管有浆液流出时，及时关闭返浆管闸阀，继续向孔内注浆。

（4）待注浆泵压力表显示压力超过4Mpa后，及时关闭注浆管闸阀，停注浆泵，注浆结束。

接压风20m4m2m12m注聚氨酯管软导管A药罐B药罐2m返浆管闸阀封孔管闸阀气动注浆泵锥帽花管聚氨酯封堵段膨胀水泥注浆段聚氨酯封堵段注聚氨酯管注浆管

图1 两堵带压封孔示意图

3.4 数据采集及效果分析

通过观察不同封孔方法的瓦斯浓度值，得瓦斯浓度对比图2，如图2所示。

120100浓度（%）***抽采天数789新方法封孔13#新方法封孔17#新方法封孔20#聚氨酯封孔5#聚氨酯封孔8#聚氨酯封孔11#

图2 瓦斯浓度对比图 小结

通过在潘一东矿井1252（1）工作面的应用得出以下结论：

（1）瓦斯抽采率大大提高。在抽采系统、负压不变的情况下，单孔抽出瓦斯浓度在60%以上，抽采浓度增加了2倍以上，保证了瓦斯抽采效果。

（2）解决了以往钻孔封不严、漏气的缺点，孔口抽采负压达到32kpa以上，单孔预抽瓦斯浓度60%以上。参考文献：

[1] 黄喜贵.瓦斯抽放工.煤炭工业出版社，2003 作者简介：杨伟（1977-），男，安徽长丰人，助理工程师，从事煤矿技术管理工作。

第四篇：低透气性煤层顺层长钻孔两堵带压封孔的应用(精)[范文]

两堵带压封孔技术在潘一矿东井顺层瓦斯抽采钻孔中的应用 杨 伟

(淮南矿业集团地质勘探工程处 安徽 淮南 232001 摘要:采用传统钻孔封孔工艺的顺层钻孔抽采的瓦斯浓度偏低、存在漏气等问题进行深入研 究,发现煤体受巷道掘进集中应力扰动、钻孔成孔扰动、煤体裂隙泄漏瓦斯,致使抽采浓度 低。针对本煤层瓦斯抽采封孔工艺进行改进, 结合现有注浆工艺技术, 提出本煤层瓦斯抽采 注浆封孔技术,提高抽采浓度和效率。

关键词:本煤层;瓦斯抽采;聚氨酯;膨胀水泥;两堵带压注浆

顺层钻孔瓦斯抽采是我国高瓦斯突出工作面回采前瓦斯治理的主要方式, 瓦斯预抽效果 直接影响工作面接替和矿井的高产高效, 瓦斯抽采效果好坏不仅取决于煤层瓦斯生成、赋存 条件和工程质量,关键在于封孔效果。目前钻孔封孔主要存钻孔封孔不严、漏气、瓦斯浓度 低等现状。

1常用封孔工艺技术介绍 1.1水泥浆封孔

水泥浆封孔优点是材料便宜, 成本低, 简便易行等特点。水泥浆凝固后钻孔封孔段空间 和周围孔壁煤体裂隙内部容易产生收缩裂纹, 影响封孔质量, 造成钻孔漏气瓦斯抽采浓度低。1.2 聚氨酯封孔

聚氨酯封孔按一定配比组合发酵后具有不收缩、膨胀性大、粘接力强、密封性好、不燃 烧等特点。聚氨酯泡沫具有可塑性, 受压变性而不破碎, 不受地点和条件限制,降低操作人 员劳动强度, 各种瓦斯抽采钻孔均可适用等优点。但对于封孔长度要求高的钻孔封孔存在发 泡时间短, 可操作时间少;封孔时发泡聚氨酯容易流失粘附, 造成聚氨酯浪费,存在钻孔封 孔不严、漏气等缺点。

2顺层长钻孔两堵带压封孔原理

顺层长钻孔两堵带压封孔是基于工作面煤壁内存在的集中应力扰动沟通裂隙, 利用封孔 段两端两堵中间带高压注浆方式来实现瓦斯抽采钻孔周围密封裂隙的目的。该封孔工艺注重 处理瓦斯抽采钻孔周围裂隙通道, 既考虑了钻孔段封孔材料密封的要求, 又考虑了钻孔周围 煤体内裂隙沟通,并在现场进行应用。

带压封孔技术利用注浆泵高压将浆液压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间和周围孔壁煤体 裂隙内部。浆液在高压作用下可以充填孔隙和煤体凹凸面, 增大浆液扩散范围, 膨胀水泥浆 液具有膨胀性、不收缩,待浆液凝固后,并与煤体粘结在一起,彻底密封瓦斯泄漏通道。3现场应用

3.1工作面概况

淮南矿业集团潘一东矿井 1252(1工作面位于西一(11-2煤采区内,为矿井首采工 作面,也是首采保护层工作面。工作面上限标高为-750m ,下限标高为-823m ,走向长度 1120m ,宽度为 264m ,平均煤厚 2.26m。11-2煤实测最大瓦斯压力为 4.59MPa ,最大瓦斯含 量为 11.62m 3/t,正常瓦斯涌出量 2m 3/min,煤层透气性差。顺层钻孔从工作面运输、轨道巷 沿煤层倾斜方向布置,与工作面巷道夹角 85º,钻孔间距 5m ,运输巷钻孔长度 140m ,轨道 巷钻孔长度 135m ,压茬 10m。

3.2封孔参数确定(1封孔长度

根据矿井煤层瓦斯地质赋存、煤层透气性、煤层地质及巷道掘进卸压区情况, 确定顺层 钻孔的封孔长度为 16m。

(2钻孔孔径

钻孔直径的大小直接影响到瓦斯抽采的效果, 一般直径越大, 瓦斯渗透面积越大, 抽采 效果越好,根据钻孔封孔和钻孔孔深的要求,确定施工钻孔孔径为 Ф133mm。

(3封孔注浆压力

为彻底封堵瓦斯泄漏裂隙通道,选择了 425号普通硅酸盐水泥 +水;425号普通硅酸盐 水泥 +U型混凝土膨胀剂 NEA-II+水;JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂 +水三种封孔工艺不同比 例进行试验, 最终确定选用 JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂, 并采用水灰质量比为 1:1.25的比 例现场调制封孔浆,注浆压力不小于 4MPa。

3.3封孔操作流程 3.3.1 聚氨酯两堵操作流程

(1先向孔内下矿用 PVC-KW1.25 63mm*4.62mm套管,套管长度 40m ,前 20m 为花 管必须带锥帽,后 20m 为实管。

(2聚氨酯封堵段分别位于 25~26m(里段、39~40m(外段处,封堵段长度 2m , 两根 Ф20mm 的软导管均从抗阻燃编织袋内穿过并分别超前捆扎处 1m。外段进行封堵时必

须分别将 3m、12m 的 Ф15mm 注浆管和返浆管一并下入孔内。

(3将软导管与封孔器、封孔器与压风连接牢固,并把容器下方的输液阀和压风闸阀 关闭待命。

(4把 A、B 组两种聚氨酯分别装入相对应的两个容器中,两处聚氨酯封堵段黑、白 聚氨酯各 3kg ,盖紧闷板。

(5准备工作做好后,此时准备封孔。首先打开压风阀,然后同时打开 2个输液阀, 待聚氨酯完全进入孔内后,及时关闭闸阀,同时在孔口处把软导管折起扎紧,封孔结束。先 进行里段封堵,再进行外段封堵。

(6去掉软导管后,打开输液阀,用压风把容器内残余聚氨酯吹干净。3.3.2 高压注浆操作流程

(1检查套管、注浆管、返浆管、闸阀连接是否牢固可靠。

(2连接好注浆泵,按比例进行拌浆。

(3打开注浆闸阀,开启注浆泵,由注浆管向注浆段进行注浆,同时打开返浆管进行 排气,待返浆管有浆液流出时,及时关闭返浆管闸阀,继续向孔内注浆。

(4待注浆泵压力表显示压力超过 4Mpa 后,及时关闭注浆管闸阀,停注浆泵,注浆 结束。

图 1 两堵带压封孔示意图 3.4数据采集及效果分析

通过观察不同封孔方法的瓦斯浓度值,得瓦斯浓度对比图 2,如图 2所示。

图 2 瓦斯浓度对比图 4小结

通过在潘一东矿井 1252(1工作面的应用得出以下结论:(1 瓦斯抽采率大大提高。在抽采系统、负压不变的情况下, 单孔抽出瓦斯浓度在 60%以上,抽采浓度增加了 2倍以上,保证了瓦斯抽采效果。

(2解决了以往钻孔封不严、漏气的缺点,孔口抽采负压达到 32kpa 以上,单孔预抽瓦 斯浓度 60%以上。

参考文献: [1] 黄喜贵.瓦斯抽放工.煤炭工业出版社, 2003 作者简介:杨伟(1977-,男,安徽长丰人,助理工程师,从事煤矿技术管理工作。