安全技术创新之注浆封孔

第一篇：安全技术创新之注浆封孔

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。

第二篇：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

第三篇：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：顶管注浆孔中继间方案

中继间设置方案

每个中继间使用25台中继间油缸，每台油缸最大顶力为600kN，最大行程300mm。25台中继间油缸最大可提供15000kN的顶力。中继间的结构形式见下面的中继间加工图和中继间组装图，已施工的中继间实际形式与所附加工图完全一致。

中继间前段加工图

中继间后段加工图

中继间组装图

管道顶进结束后，先拆除中继间油缸等设备，再使用火焰切割拆除承力构件和各种筋板，然后向前顶推中继间后段，使前后段合拢，最后将后段的环形内衬板与前段壳体进行焊接，彻底封闭中继间的活动部分。中继间前后段壳体与环形内衬板厚度均为34mm，与钢管相同。合拢焊接后的中继间见中继间闭合示意图。

中继间闭合示意图

注浆孔设置方案

每两节钢管设置一组注浆孔，注浆孔布置在距钢管端部100mm处，每个组注浆孔6个，沿圆周环向均布。注浆孔的制作方法是在钢管上钻孔，然后焊接加工有内管螺纹的短管。注浆孔内安装专用的塑料注浆单向阀，避免浆液倒流。顶管施工结束后，拆除塑料单向阀，用螺纹管堵封堵注浆孔，注浆孔封堵时管堵螺纹表面及注浆孔内均涂满填充专用的后浆型环氧树脂胶。每个注浆孔封堵完成后按照要求进行1.2MP水压试验。注浆孔加工方法和详细尺寸见附图。

注浆孔祥图

注浆孔断面布置示意图