瓦斯抽采钻孔主要封孔方法分析

瓦斯抽采钻孔主要封孔方法分析

吴岩

淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿，安徽淮南   232001

摘要：煤矿瓦斯抽采对于我国的抽采行业来讲很是常见，抽采主要以封孔为主要方式，而钻孔周围的缝隙范围探究不清晰，封孔的长度也很不明确，注浆的压强很低，经过多年对瓦斯治理技术的不断摸索、创新并吸取经验，总结出整个瓦斯治理工程最基础的就是“孔封严”，其中封孔是抽采效果和抽采质量关键。文章主要对瓦斯抽采钻孔主要封孔方法进行了分析。

关键词：抽采钻孔；两堵一注；瓦斯浓度

瓦斯治理工作是对事故进行防范的重要手段之一，同时瓦斯事故也是当前煤矿行业发展中出现影响最为严重的自然灾害之一。对瓦斯进行抽采是对当前瓦斯含量高、涌出量大的最重要解决方式之一，因此我们更需要对这项工作的开展引起关注和重视，充分认识到这项工作对我们社会发展和煤炭行业进步的重要性。在煤矿行业的发展过程中，对矿井瓦斯抽采效果造成影响的因素十分多样，其中比较典型的就是抽放钻孔的封孔质量问题，这一问题也是当前开展抽放工作最为基础的一个环节。因此这也要求我们在工作过程中有效开展钻孔抽采的作用，从而达到最佳的抽采效果，为实现抽采工作的达标奠定有效帮助。
  1 带压封孔基本原理
  煤层瓦斯抽采带压封孔技术，是基于采煤工作面煤壁内存在的应力扰动沟通裂隙，利用带压注浆方式来达到改变瓦斯抽采钻孔周围煤体特性和密封微孔裂隙的目的。该技术利用注浆设备，以一定压力将浆液材料压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间及周围孔壁煤体扰动裂隙内部，浆液在注浆压力作用下，可以劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙，充填孔隙和煤体凹凸面，增大浆液扩散范围；并在大渗透压力梯度作用下渗入煤体微裂隙内，并产生凝聚力，待浆液固化后，形成树枝状分布，并与煤体颗粒固体粘结在一起，以便彻底密封瓦斯泄漏通道。
  具体工艺为：封孔前利用压风吹净孔内钻屑，然后将抗压无裂缝瓦斯抽采管放入抽采钻孔内一定深度，利用聚氨酯快速构筑抽采钻孔封孔段注浆空间。待聚氨酯完全固化后，再通过孔口端预留注浆管利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入水泥浆，要求达到一定的注浆压力。注浆完毕，待水泥凝固后，利用压风或注浆泵压注清水，检验抽采钻孔封孔效果。检验合格则并网进行瓦斯抽采。由于聚氨酯完全发泡后具有一定的承压能力，从而利用聚氨酯的快速反应、承压性能为抽采钻孔制造一个闭合的封孔段空间，使得带压封孔成为可能。

带压封孔工艺流程：吹净抽放孔内钻屑→利用两段聚氨酯构筑封孔注浆空间→对封孔段注浆空间进行带压注浆→封孔效果检验，并网进行瓦斯抽放。

2煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式

2.1水泥砂浆封孔

水泥浆带压封孔工艺是对用马丽散、水泥浆不带压封孔等封孔工艺的彻底改进，其原理就是在钻孔封孔段两端用马丽散封堵，中间形成气室，然后借助注浆泵设备提供一定的注浆压力往气室内注浆，以此保证水泥浆在钻孔周围煤岩体裂隙内的渗透扩散，加固充填裂隙，增强煤体强度，同时加入适量的膨胀剂，避免浆体凝固收缩产生空隙，从而达到杜绝钻孔附近煤岩体裂隙和孔壁空隙漏气对钻孔瓦斯抽采的影响。

   根据目前普遍使用的抽采钻孔封孔工艺现状分析和空气扩散渗透进入抽采管路的途径，我们可以清楚的知道，要成功提高煤层钻孔抽采浓度，其钻孔封孔段必须具备两个条件：一是抽采钻孔封孔段周围煤岩体裂隙封堵密实，二是封孔段钻孔不能出现空气流通通道。

2.2高分子材料封孔技术
  目前，不管是本煤层抽采钻孔还是穿层抽采钻孔最常见的封孔技术就是利用高分子材料采用“高分子发泡材料”，其中以聚氨酯材料为主要材料，根据配方、配料及比例的差异又有很多名称的叫法。封孔时将双组分或多组分“高分子发泡材料”混合搅拌后，用抹布、棉纱等用铁丝等捆绑，将配好的封孔材料缠绕涂抹在封孔管的一定长度上，然后插入施工好的抽采钻孔内，等待“高分子发泡材料”发生反应、凝固后，将钻孔封堵。高分子材料封孔的原理就是利用其高倍数发泡特性封孔，但是在高分子发泡材料发泡之后具有两个致命缺陷：①抗压强度低。②可压缩量很大。高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井一般采深不断加大，相应的地应力也较大，再加上煤层强度普遍较低，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，之后便产生了漏气通道。同时，在封孔材料反应和凝固过程中封孔材料本身就会收缩，收缩后便会产生空隙和裂隙，空隙和裂隙随之就生成了漏气通道。漏气通道会释放抽放压力，导致抽放率降低，直接影响抽采率。

2.3 “两堵一注”带压封孔

“两堵一注”带压封孔的原理比较复杂，需要用到聚氨酯，要封堵封孔的两端，因为聚氨酯会发生一定的化学反应，所以等聚氨酯凝结之后，就要通过注浆管注浆，主要是针对聚氨酯封堵的两端，注浆管会产生一定的作用力，这种作用力会推动注浆液渗透于钻孔裂隙中，从而达到抽采钻孔封孔的效果。“两堵一注”带压注浆封孔是由囊袋式注浆封孔演变而来的，囊袋式注浆封孔需要用到的设备比较多，囊袋的作用是封堵钻孔，囊袋与囊袋之间留有一定的空间。囊袋的封孔原理是通过注浆管的作用力，使囊袋膨胀到一定程度，当膨胀度达到最大值时，就会与钻孔壁之间无缝衔接；要注意对注浆压力进行调控，当压力值满足注浆嘴开启压力时，就可以通过囊袋向空隙处注浆，浆液会通过流动填补煤体裂隙，达到抽采钻孔封孔的目的。“两堵一注”带压封孔方式相较于聚氨酯封孔方式更加全面，它实现了支护型钻孔，从某种程度上来说，注浆的压力越大，浆液产生的作用力就越大，材料膨胀后越贴合钻孔壁，最大程度上保障了钻孔的密闭性。

结束语

煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工作必须从多个环节入手，针对多个相关参数指标进行不断优化，实现封孔技术水平和封孔效果的整体提升，确保瓦斯抽采作业的安全性和高效性，满足煤炭企业的实际生产需求。

参考文献

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