本煤层抽放钻孔封孔工艺改进及应用

第一篇：本煤层抽放钻孔封孔工艺改进及应用

本煤层抽放钻孔封孔技改进及应用

邢 磊

【摘 要】介绍了梁北矿本煤层钻孔原有封孔工艺存在的问题，应用PD水泥封孔材料，通过改进封孔工艺和方式，大大提高了封孔质量，即保证了煤层区域措施预抽效果，提高抽采浓度和抽采量，降低煤体瓦斯含量，又实现了高浓度瓦斯的抽采与利用，取得了显著效果。

【关键词】本煤层钻孔 封孔技术 瓦斯抽放

一、概况

梁北矿属于煤与瓦斯突出矿井，瓦斯治理工作一直都是日常工作中的重中之重，为了杜绝瓦斯事故，保证安全生产，必须采取有效的煤层抽采措施，降低煤体中的瓦斯含量，并实现瓦斯抽采利用，变废为宝。

梁北矿煤层赋存稳定，平均煤厚4.2m，一般3－6m，煤层倾角11°～13°，平均12.5°，其直接顶为沙质泥岩及细砂岩，直接底板为沙质泥岩和细砂岩，瓦斯含量4.91－13.97m3/t，煤层瓦斯压力1.0－3.65Mpa，煤的坚固性系数0.15-0.3，煤层透气性系数0.0011—0.0454m2/Mpa2.d。为了有效治理瓦斯，采煤工作面采取本煤层顺层抽采钻孔措施，煤巷掘进工作面采取挂耳钻场预抽及卸压钻孔措施，对煤体瓦斯进行抽采及利用。本煤层钻孔均采用Φ94mm钻头，钻孔深度视情况而定，一般都在60m以上，钻孔倾角沿煤层顶板设计，可分为上行孔、下行孔、平孔三种类型。

二、各类钻孔封孔工艺

1、本煤层抽放钻孔上行孔： ⑴封孔工艺：

梁北矿本煤层瓦斯抽放孔上行孔，倾角12°，孔深不一，孔径94mm，为煤孔，封孔步骤为：

①钻孔施工完毕退钻杆时，退至孔内剩余钻杆约20m时，开启压风，将钻孔内煤粉吹出一部分；

②钻杆完全退出后，使用钻孔煤粉处理管送入孔内15-20m，开启压风，将剩余煤粉吹出钻孔；

③准备封孔管：采用Φ32mm×13m聚乙烯封孔管一根，一端有1m长集气孔段，封孔长度10-12m。孔口预埋一根Φ20mm×3m聚乙烯管作为注浆管。在聚乙烯封孔管管口段和集气孔段后部约0.5～0.8m处，用扎丝各捆扎封孔毛巾（集气孔段后部用整条毛巾），并在毛巾前后增

本煤层瓦斯抽放孔下行孔，倾角-12°，孔深不一，孔径94mm，为煤孔，封孔步骤为： ①钻孔施工完毕退钻杆时，退至孔内剩余钻杆约20m时，开启压风，将钻孔内煤粉吹出一部分；

②钻杆完全退出后，使用钻孔煤粉处理管送入孔内15-20m，开启压风，将剩余煤粉冲出钻孔；

③准备封孔管：采用Φ32mm×13m聚乙烯封孔管一根，一端有1m长集气孔段，封孔长度10-12m。聚乙烯封孔管集气孔后部约0.5-0.8m处，用扎丝捆扎长1.4m的整条封孔毛巾，并在毛巾前后增加挡圈（挡圈可用棉纱缠绕，防止封孔药液膨胀时在孔内乱流堵塞集气孔段的吸气小孔。），挡圈宽度为50mm左右，直径75～80mm；

④将两套封孔药液（两黑两白）在专用容器内搅拌至均匀泛白；

⑤在毛巾上倒上两套聚氨脂封孔药液（两黑两白），并迅速将毛巾缠绕在封孔管上，用扎丝将毛巾捆扎牢固并快速送入孔内；

⑥配制水泥浆：水泥砂浆按照PD材料：水泥：水=1：3：2（体积比）的比例混合，并搅拌均匀；

⑦注浆时，使用一根较长的注浆软管插入孔底，开启注浆泵，在浆液由孔底向孔口升高直至注满钻孔以后，拉出注浆软管，孔口用黄泥或水泥封堵，达到封孔目的。

如图2所示：

钻孔煤壁13米Φ32聚乙烯封孔管1.4米聚氨酯封孔段（前后有挡圈）挡圈吸气孔段0.5-0.8m

图2 下行孔封孔工艺示意图

⑵注意事项：

①为保证封孔效果，封孔前必须对钻孔内煤粉清理；

②封孔管集气孔段一定要保证被纱窗全部缠绕，并用扎丝穿孔扎紧；

③孔底聚氨脂封堵必须使用整条毛巾，聚氨脂封孔药用两套（四瓶，两黑两白），保证孔底封堵严密，防止水泥砂浆向钻孔深部泄露。

3、本煤层抽放钻孔平行孔：

第二篇：优化钻孔封孔工艺 改进钻孔封孔技术

优化钻孔封孔工艺 改进钻孔封孔技术

――――通风区增收节支趟出了一条新路子

李怀忠

段王煤业集团段王通风区积极推进增收节支措施，努力节本增效，五月份，该区从优化钻孔封孔工艺，改进钻孔封孔技术，采用新材料入手，每个抽放钻孔封孔成本降低约90元，千米回采工作面可节约成本11.88万元，增收节支工作又趟出了一条新路子。

钻孔封孔技术是矿井瓦斯抽放工作的重要环节，是抽采瓦斯工程的终端工艺，封孔质量的好坏是决定抽放效果的关键。段王属高瓦斯矿井，抽放效果不好，会引发瓦斯积聚与超限现象，造成安全生产事故。封孔技术的改进，有利于减少负压消耗，减轻抽放管路的负荷，提高抽放效率，提升抽采水平，降低生产成本，提高生产成效。

通风区曾用过黄泥、水泥封孔技术，该封孔法虽封孔工艺简单，材料来源广泛，但劳动强度高，而且黄泥干燥后会出现裂隙，且上部不易充实，封孔质量较差，后来采用新型材料聚胺脂膨化材料8米全程封孔，该方法是化学封孔法，具有封孔质量好，封孔速度快，工人劳动强度低等优点，但封孔材料成本高，且需从外地购进。又属危险品范畴，不便于运输与积存。为此，通风区创新方法，改用了成本比较低，安全性能高的化学密闭波雷因进行封孔，经测试，抽放负压没有变化，抽放浓度提高了，说明封孔是严密的，没有漏气现象，抽放效果得到了检验。这样不但提高封孔质量，还节约了封孔成本。

采用原来的封孔法，每吨胺脂封孔材料72000元，每50kg可封孔20个，每个钻孔封孔材料成本180元；如采用现在的新材料进行封孔，按每13个钻孔用50kg波雷因计算，１吨波雷因可封孔260个，每吨25360元，每个孔的材料成本在98元。同时，抽放队还用ＰＥ管代替铁管做封孔管，每孔可省材料费8－9元，两项创新可为公司节约至少每孔90元。巷道长度1000米的回采工作面，每3米一个本煤层钻孔，进风巷回风巷共600个本煤层钻孔；每70米一个钻场，每个钻场30个高位孔，是420个高位钻孔；再加上回风巷每3米一个穿层钻孔，共计1320个钻孔。那么节约成本在118800元。

利用波雷因封孔，一方面，节约了材料，降低了成本。另一方面，封孔后的钻孔沿程封堵密实，没中空的现象，封泥密度，强度变大。由于钻孔施工完毕后及时对钻孔下封孔管，化学封孔剂通过反应发泡和固化的过程，形成的固体物非常坚硬，抗压力能达到25-38MPa.。在封孔器压力推注下封孔材料还能迅速渗入在应力作用下产生的煤壁裂隙。漏气率也降低了，极大的提高了抽放效率。

第三篇：瓦斯抽放钻孔封孔方法的改进

瓦斯抽放钻孔封孔方法的改进

抽防区 刘矿生 前言

影响矿井瓦斯抽放效果的因素是多方面的,其中抽放钻孔的封孔质量也是重要因素之一。我矿进行瓦斯抽放时,在2 号煤层的8255工作面对抽放钻孔采用大家普遍认同的聚胺脂进行封孔,结果有20 %左右的抽放钻孔由于顶板压力作用使钻孔内的聚胺脂压裂,导致钻孔出现不同程度的漏气,降低了抽放钻孔的负压,抽放效率仅为15 %～19 %。随着矿井生产规模的扩大和采掘向深部发展,矿井瓦斯涌出量逐年升高,如何解决高负压抽放条件下的钻孔漏气问题,提高抽放效率,成为当前瓦斯抽放技术的一道难题。通过对8255工作面的抽放工艺和原始资料分析总结,我们认为,在钻孔封孔方法上应采取措施加以改进。传统封孔方法的做法和缺陷

抽放钻孔封孔最常用的方法是使用聚胺脂进行封孔。该方法使用2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。使用聚胺脂封孔的过程中,我们发现存在以下缺点: a1 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。

b1 药液发生膨胀需要一定时间,一般在15min以上 ,且孔口有残留膨胀物。

c1 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9.3 kPa～10.9 kPa。改进方法和效果

为了提高瓦斯抽放效果,一般矿井普遍采用“高负压”的抽放方式,而井下采用聚胺脂封孔,抽放率低,不能很好的降低工作面的瓦斯,实现不了“本质安全”。经过几年来现场实践的摸索及理论研究,特别是在8459工作面的抽放实践,我们对抽放钻孔封孔采用了“聚胺脂加水泥浆”的方法。该方法的实质是将抽放钻孔的封孔段用水泥浆代替聚胺脂,聚胺脂不是封孔段的主要材料,仅作为水泥浆的辅助材料;封孔器的长度由原来的3 m 加长为6 m(3 m 一节,用管接头联接)。经过跟踪观测,聚胺脂加水泥浆封孔的钻孔负压可达到13.3 kPa～16.0 kPa ,没有出现一例钻孔漏气现象,从而保证了钻孔气密性,可实现高负压抽放。为了进一步提高钻孔的气密性,我们还研究采用了钻孔封孔时两端用聚胺脂封死,中间用水泥浆灌注的方法,如图3 所示。

通过使用聚胺脂加水泥浆封孔,我们认为有以下优点: a1 药液配比要求不是很严格,适合煤矿井下使用,简单易操作,不会导致材料的浪费。

b1 药液发生膨胀需要的时间短, 一般为15min ,8 h 班最少可完成20 个钻孔,可实现快速封孔,且孔口残留膨胀物少。c1 由于钻孔封孔段是水泥浆,故钻孔封孔段能够承受顶板的挤压,不会出现裂缝使得钻孔漏气,可实现高负压抽放, 极大提高了抽放效果。如在8459工作面采用改进后的封孔方法后,矿井抽放纯瓦斯量达到25 m3 / min～35 m3 / min ,矿井抽放率提高到25 %～30 %。上述两项指标明显提高,确保了矿井安全生产,经济效益也极为可观。d1 钻孔封孔采用机械封孔,故钻孔封孔长度较长,可实现长距离封孔,提高了抽放效果。

e1 钻孔封孔段较长,不会出现导通通道,适用于煤矿各类支护巷道的抽放。4 结论

随着矿井规模的不断扩大,为实现煤矿安全生产,对瓦斯管理的要求逐步提高,采用单一的聚胺脂封孔方法不仅不能满足矿井瓦斯抽放的需要,瓦斯抽放率也不易达到《煤矿安全规程》要求,因此,采用聚胺脂加水泥浆的封孔方法,既是瓦斯抽放工艺的改进,也是提高矿井抽放率的前提条件,同时也是矿井安全生产的有力保障。

钻孔风动封孔器的研制与应用 张存江（峰峰集团公司羊东矿，河北 邯郸 056201）摘 要：通过改进钻孔封孔工艺，研制应用了钻孔风动封孔器，提高了封孔效率和封孔质量，提高了瓦斯抽采效果。关键词：钻孔风动封孔器 研制应用

一、概述：

二、问题的提出：

三、钻孔风动封孔器的工作原理：

四、钻孔风动封孔器的研制：

五、应用后的效果： 原理：制作2个直径￠75mm长度为0.5米 的PVC圆管，管内盛放A料、B料，

第四篇：钻孔封孔及接抽管理制度

钻孔封孔及接抽管理制度

钻孔打钻结束在进行接抽的过程中，经常出现瓦斯超限情况，为了安全操作，特制定以下安全技术措施：

1、所有施工的抽采钻孔必须及时联接入抽采系统进行抽采，报废、失效钻孔必须及时封闭或填实。

2、封孔应采用聚氨脂等材料，禁止采用黄泥封孔，钻孔密封深度不得小于5米。

3、抽采钻孔必须设置检查瓦斯浓度的气孔，安设控制阀门，必须按设计安设孔板流量计或其它形式计量装置。

4、所有抽采钻孔封孔时，孔口不得使用导电材质。

5、抽采钻孔容易塌孔、堵塞时，封孔时钻孔内应采取加装筛孔管等措施。瓦斯抽采孔不得随意拆除，确需拆除时必须经通风科批准。

6、钻孔孔口必须安设“气水分离器”，气水分离器两端要用胶皮封严，上部接抽放管保持连续接抽。

7、钻场封孔作业时，不允许进行其它工作。

8、钻场终孔进行封孔前，必须切断钻场及钻孔回风流所涉及到的电源。

9、封孔钻场由瓦斯员巡回检查瓦斯；当班班长用便携式瓦斯报警仪，悬挂在规定位置并连续检查瓦斯；钻场内安装瓦斯监控探头；瓦斯浓度超过0.8%时，停止工作，撤除人员，切断电源，并报告矿调度室。

10、接抽钻场内必须保证风量足够、风流稳定，瓦斯浓度不超过0.8%，并配备适当挡风帘。

11、终孔的钻孔必须及时封堵，严禁钻孔向钻场内排放瓦斯。

12、封孔接抽操作人员不准正对导管和孔口站立。

钻

13、孔充填材料未凝固，封孔导管不紧固，不准非封孔人员进入钻场。

14、抽采钻孔开始施工时，抽采支管必须接到280支管汇流器上，确保钻孔能及时接抽。

15、封孔接抽人员配戴的矿灯必须保证防爆性能完好，封孔接抽操作时，要避免开关、敲打、撞击产生火花。

16、封孔导管必须使用“双抗”（阻燃、抗静电）PVC管。导管长度不小于6m，封堵严实的长度必须确保在5m以上。

17、接抽的支管吊挂或支撑必须在顶帮稳固的位置。

钻孔接抽完毕，打开阀门检查接头和管道，严密不漏气，瓦斯浓度稳定15分钟以上，同时向通风科和抽放队汇报后，方可离开。

通风科

2014年11月10号

第五篇：几种瓦斯抽放钻孔封孔技术对比分析

几种瓦斯抽放钻孔封孔技术对比分析

王永存

河南煤化集团永煤公司车集煤矿 河南 永城 476600 摘要：近年来瓦斯抽采技术得到了很大发展，钻孔封孔技术由原先的聚氨酯封孔发展到了水泥填充、气囊封孔等技术。由于煤矿地质条件、煤层瓦斯透气性、瓦斯含量、瓦斯压力等条件的不同选择封孔方式也不一样。这里就目前煤矿钻孔封孔的各种方法做一个简述。并提出一种新的加压注浆封孔法。关键词：瓦斯抽采 钻孔封孔 分析 1 引 言

瓦斯做为一种可燃气体是一种洁净能源，我国瓦斯（煤层气）资源相当丰富。纯瓦斯的热值大于33000kJ/m3，同常规天然气相当，是通用煤气的3倍左右，且燃烧后很少产生污染物，属优质洁净气体能源。因此开发利用煤层瓦斯资源，对于充分利用洁净能源，优化我国能源结构，改善煤矿安全生产条件以及减少大气污染，都具有重大的经济和社会效益[1]。

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，可以使瓦斯变害为宝（发电、供应煤气公司、汽车燃料等），对于煤矿安全、环境保护和资源利用均具有重要的意义。

所以提高瓦斯抽采浓度是现在国内矿井需要解决的一个重要问题。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，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[2]。

图1.1高分子发泡材料封孔法漏气通道扩张示意图

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 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，可压缩两很大。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）。如图：

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1.1和图1.2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。

图1.3串球式封孔器

1：内套

2：橡胶球

3：挤压板

4：挤压外套

图1.2 螺旋式封孔器示意图

1：接头 2：螺母 3：手柄 4：垫板 5：定向销 6：套管 7：螺杆

8：传力垫 9：外套 10：内管 11：托盘 12：胶桶 13：螺帽 14：手柄

上述两种封孔器，用在采煤工作面临时性封孔，钻孔深度前（5-10米），主要抽采工作面前方松动区内的瓦斯，在距离孔口1-2米封孔，它们对钻孔的密封性能很差，漏气很严重，根本不能用于本煤层长效抽采钻孔的封孔。2.3 充气式封孔器

充气式封孔器主要有两种，一种是免充气气囊式，另一种是充气气囊式[3]。前者将气体封闭在一个橡胶囊里，气囊中部有一根抽采管，利用气体的可压缩性将气囊塞进钻孔里实现封孔，主要在孔口1米范围内封孔；后者的气囊里没有封闭空气，气囊中部有一根抽采管，将囊带塞进钻孔之后，让后再向囊带充气。两者的效果几乎是一样的，只能做为临时性封孔。2.4 水力膨胀式封孔器

水力膨胀式封孔器的原理是：压力水进入封孔器后，通过在膨胀器内部所形成的水压升高来促使封孔器胶管膨胀，从而达到封堵钻孔的目的。膨胀胶管可以是钢丝复合胶管，向胶管内的注水压力可以达很高的压力，对钻孔具有很好的封闭效果。这种封孔器在煤层注水方面用的较多，但对于本煤层长效抽采来讲是不可行，原因有二：第一，成本较高；第二，封孔器的微泄漏不能保证长效封孔的效果。新型加压注浆封孔法 3.1封孔原理

加压注浆封孔法主要原理是由于树脂膨胀量比较大而且材质坚硬，通过树脂包在钻孔中两端膨胀封堵，在中间的空隙中通过单向阀注入水泥。树脂包的封堵可以承受一定的水泥压力。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），即消除初期漏气通道；另一方面能使钻孔得到可靠的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气通道（裂隙），即避免后期漏气通道的产生和发展[4]。

图1.4 加压注浆封孔法

1：瓦斯抽采管

2：钻孔

3：树脂包

4：PE管

5：单向阀

6：水泥填充区

这种方法简单，适合各种地质情况的钻孔。特别适合于钻孔倾角大、封孔深度深的上向或下向孔封孔。先在抽采管首端距管口150 mm处安装一比扩孔直径略小的圆盘，在管前端150 mm位置捆扎少量棉纱并加入膨胀树脂，并将抽采管插入孔内，以固定抽采管和防止漏浆，将1：2.5的水泥、砂浆倒入抽采管和钻孔之间的环形空间即可封孔，待砂浆凝固后即可进行抽采，在砂浆中加入少量速凝剂，可加速凝固。4：结论

通过以上钻孔封孔技术的对比可知，加压注浆封孔法封孔方便，同时可以支护钻孔防止漏气带的形成。适用于各种钻孔。参考文献: [1]崔景昆;一种有效的封孔方法[J];河北建筑科技学院学报;2003年02期

[2]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年08期 [3]曲来民;采用新材料新工艺封孔提高钻孔抽放质量[J];矿业安全与环保;2001年S1期 [4] 孙玉宁.囊袋式注浆封孔装置及其封孔方法[P].中国: E21B33/138;E21F7/00, 2007-10-10.