钻孔封孔施工示意图
洞室、隧洞开挖施工工艺标准化培训(演示版_灌浆工程).ppt
施工局局长 主管副局长
质量管理部门 各施工队、分部
施工班组
施工局相关职能部门
1.2 孔位测量放样
开孔前按照爆破设计统一放样、编号、标识，放样偏 差不得大于10cm。
定位孔
孔号标识
1.3 常用设备及仪表检查、率定
灌浆施工常用设备：钻机（帷幕用回转式地质钻机）、 灌浆泵、高速搅拌机、立式搅拌机、贮浆机、湿磨机 （帷幕灌浆专用）、抽水泵。
验及灌浆过程中应有专人连续地进行观测，每10min 测记一次读数，并填写观测记录表。 抬动观测允许变形值为200μm。
2.8 抬动观测
20
15
700(1000)
30～40 30
Φ 76钻孔 Φ 73套管 黄油石膏止水
说明: ① 本图适用于主体建筑基岩灌浆 施工中基岩抬动变形观测。
② 图中尺寸以厘米计，钢管直径 以mm计。
集中制浆站
自动制浆系统
3.1 制(供)浆流程
三峡三期工程基岩浅层微细裂隙较发育，为了确保其 灌浆效果，三期帷幕与辅帷灌浆采用湿磨水泥浆材灌 注，常规固结灌浆采用普通水泥浆液灌注。
制浆工艺流程：配浆-高速搅拌-三台以上的湿磨机串 联湿磨-普通搅拌-送浆-现场灌浆用。
水 水泥
8m全程注浆
“8m全程注浆“封孔工艺在瓦斯抽采钻孔施工中的应用瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，钻孔封孔是瓦斯抽采中的一项重要技术，封孔效果的好坏将直接影响抽采效果。
封孔效果差往往会造成空气由封孔管与钻孔壁的环状空间进入钻孔，降低瓦斯抽放浓度，减少瓦斯抽放量，容易经常造成钻场及巷道内风流瓦斯预警甚至超限，直接威胁矿井安全生产，为了解决这一问题，我们在过去“两堵一注”封孔工艺上进行了改进，形成了一套全新的封孔方法“8m全程注浆”封孔工艺。
一、“两堵一注”封孔工艺1、钻孔封孔时，在12m封孔管的9.5m、0.5m处分别捆绑2组A/B袋，在距封孔管8.5m(俯孔1.5m)、1.5m(俯孔8.5m)处分别帮一根注浆管和返浆管，并每隔1m用透明胶带捆绑。
2、将绑好A/B袋、注浆管和返浆管的封孔管及时顺畅送入抽采钻孔内，从拉开A/B袋密闭剂隔离条后5分钟内必须完成下管工作。
3、下管完成大约15分钟后，用双手推拉φ75PVC封孔管确定是否固定结实。
固定牢后，方可开始封孔注浆作业。
4、当注浆料从返浆管返出后，注浆结束。
附《“两堵一注”封孔示意图》“两堵一注”封孔示意图二、“8m全程注浆”封孔工艺1、将速封式注浆囊袋8m整体套入封孔管3.5m处，并用两道专用管卡固定。
2、将封孔管顺畅送入抽采钻孔内，并用两道专用管卡将速封式注浆囊袋末端固定于封孔管上。
3、开始注浆，当囊袋外端充分膨胀硬实并将爆破阀爆开口，注浆结束。
附《“8m全程注浆”封孔示意图》“8m全程注浆”封孔示意图三、对比分析为了进一步提高瓦斯封孔效果，实现“两堵一注”和“8m全程注浆”封孔工艺择优录用，现对以上两种封孔工艺进行对比分析：工艺对比：“两堵一注”封孔工艺1、“两堵一注”封孔工艺，相对比较繁琐复杂。
2、A/B袋(树脂)膨胀封堵钻孔时，由于膨胀不能均匀严密，造成水泥直接流入钻孔，造成堵孔。
3、注浆时，通过注浆管进行注浆，A/B袋(树脂)膨胀封堵钻孔空间水泥浆填满时，水泥浆会自然顺着返浆管流出，水泥相对比较松软，强度不够，不能与煤强紧密结合，容易漏气。
钻孔封孔工艺
钻孔封孔工艺一、下管流程方法一：1、将速封式注浆囊袋(8m)整体套入第二根Φ75mmPVC封孔管外（孔内第二根）。
2、缓慢向钻孔内推送第一根Φ75mmPVC封孔管直到第一根Φ75mmPVC封孔管末端所剩距离突出孔外100cm处开始对接第二根套入8m囊袋的Φ75mmPVC封孔管。
3、在第一根Φ75mmPVC封孔管的末端均匀涂抹胶水，然后迅速的将第二根套入8m囊袋的Φ75mmPVC封孔管与第一根相连接。
用3个管卡把囊袋固定在第一根Φ75mmPVC封孔管末端0.5m处，人工均匀用力向钻孔内推入固定好囊袋的两根Φ75mmPVC封孔管并把8m囊袋缓慢的向钻孔外端移动。
直到第二根套入8m囊袋的Φ75mmPVC封孔管末端所剩距离突出孔外100cm。
4、在第二根套入8m囊袋的Φ75mmPVC封孔管的末端均匀涂抹胶水，将第三根Φ75mmPVC封孔管与第二根Φ75mmPVC封孔管末端对接，两根管对接好后把囊袋向第三根管外侧移动同时把囊袋和PVC封孔管向孔内推送直到8m囊袋充分展开，人工均匀用力将3根PVC管推入钻孔内并将囊袋用3个管卡固定，严禁强塞。
5、根据防喷孔装置段直径确定囊袋尾部固定位置。
（1）防喷孔装置段直径≤200mm，则囊袋端头固定位置距孔口300mm 处；（2）防喷孔装置段直径＞200mm，则囊袋端头固定在孔径≤200mm 往里100mm 处。
方法二：1、取三根完好的Φ75mmPVC封孔管，并且管内无杂物。
2、将三根Φ75mmPVC首尾相连，首尾连接处内部均匀涂抹胶水，外部用胶带缠好。
3、把速封式注浆囊袋(8m)套在Φ75mmPVC封孔管上充分展开，囊袋首部用3个管卡把固定在第一根PVC封孔管末端0.5m处，囊袋尾部用3个管卡把固定在第三根Φ75mmPVC封孔管末端0.5m处。
4、人工均匀用力将封孔囊袋送入钻孔内，严禁强塞。
5、根据防喷孔装置段直径确定囊袋尾部固定位置。
（1）防喷孔装置段直径≤200mm，则囊袋端头固定位置距孔口300mm 处；（2）防喷孔装置段直径＞200mm，则囊袋端头固定在孔径≤200mm 往里100mm 处。
浅谈穿层钻孔封孔工艺对抽采效果的影响研究
浅谈穿层钻孔封孔工艺对抽采效果的影响研究发布时间：2022-12-19T01:44:12.673Z 来源：《科学与技术》2022年16期作者：徐保磊孔路路苏野[导读] 为了提高为了提高煤矿穿层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性,根据某矿现有测定条件,采用测定瓦斯抽采参数法研究不同封孔工艺下的抽采效果徐保磊孔路路苏野新疆焦煤（集团）一八九〇煤矿有限公司新疆乌鲁木齐 830025摘要：为了提高为了提高煤矿穿层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性,根据某矿现有测定条件,采用测定瓦斯抽采参数法研究不同封孔工艺下的抽采效果，最后确定某矿穿层钻孔合理封孔深度为9m，始封深度为2m,大幅度提高了瓦斯的抽采浓度，延长了抽放衰减周期，为穿层钻孔瓦斯长时间预抽提供了技术支撑，实现了矿井高浓度瓦斯的稳定利用，增加了安全保障，创造了经济效益。
关键词：穿层钻孔;瓦斯抽采;封孔工艺；封孔深度;引言穿层钻孔预抽条带煤层瓦斯作为区域预抽方式之一，有效治理了突出矿井掘进巷道瓦斯治理难题。
王兆丰[1]等研究了我国瓦斯抽采存在的问题和对策，程志恒[2-6]等认为合理封孔深度和封孔质量是决定预抽瓦斯效果的重要因素。
王松[7]等通过巷帮“三带”理论分析，确定穿层钻孔的合理封孔长度。
某矿在实际穿层钻孔抽采效果跟踪过程中，发现底抽巷穿层施钻钻孔受底抽巷顶帮破碎影响，存在封孔段漏气现象，单孔浓度衰减较快，抽采效果不明显。
为解决上述难题，本文通过不同封孔工艺对比分析，研究合理的穿层钻孔封孔方式和始封深度，以期为确定穿层钻孔封孔工艺促进瓦斯抽采效果提供借鉴。
1基本情况某矿位于沁水县胡底乡，2021年3月15日正式投产转为生产矿井， 2012年被直接认定为煤与瓦斯突出矿井，2021年投入生产，核定生产能力240万吨/年，水文地质属中等类型，批准开采3#煤层属Ⅲ类不易自燃煤层，煤尘无爆炸危险性。
2煤层基本瓦斯参数《某矿3号煤层瓦斯可抽采评价参数与抽采半径测试》研究报告，对3#煤层参数进行测定，瓦斯含量15.43-18.68m3/t，瓦斯压力1.50-1.65MPa，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.042-0.046d-1，煤层透气性系数为0.134-0.26m2/MPa2·d，属可以抽放煤层。
瓦斯抽采水力压裂增透技术
瓦斯抽采水力压裂增透技术六枝工矿（集团）化处煤炭分公司2015年4月一、矿井煤层瓦斯赋存情况化处煤炭分公司为六枝工矿（集团）有限责任公司下属公司（以下简称化处煤矿），位于大煤山背斜西翼，矿区总面积11.1698km2，主采7号煤层。
设计生产能力30万t/a，核定生产能力36万t/a。
7号煤层厚度为0.33～9.80m，一般3～4m，平均倾角22°，瓦斯放散初速度为16、煤层透气性系数为0.3262～0.7601m2/（MPa2.d）、钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0562～0.8167d-1、坚固性系数为0.11。
煤层瓦斯压力超过1.3MPa，瓦斯含量超过15m3/t。
7号煤层煤尘有爆炸危险，自燃倾向等级为二类自燃，最短发火期为1个月。
二、瓦斯抽采水力压裂增透技术应用1、水力压裂增透技术实施背景化处煤矿单一开采7号煤层，不具备保护层开采条件，煤层透气性差，常规瓦斯抽采技术预抽困难，煤层松软，钻孔塌孔、卡钻、喷孔现象严重，钻孔流量不稳定、衰减速度快，难以保证抽采效果，瓦斯治理投入大等。
为解决上述问题，于2010年底分别在2372机巷、机巷迎头和1470底板抽放巷实施了本煤层和底板穿层水力压裂增透技术。
2、压裂钻孔的布置及参数⑴2372机巷施工本煤层上行钻孔1#、2#、3#，压裂孔间距依次为25m 和30.6m，3个压裂孔控制压裂区域110米左右如图2-1，钻孔参数如表2-1。
2#、3#压裂孔间施工9个抽采孔，1#、2#压裂孔间施工8个，1#、3#压裂孔外各施工5个，抽采孔间距由2米提高到3米。
⑵2372机巷迎头施工4#、5#压裂孔如图2-2，钻孔参数如表2-2。
⑶在1470中巷19#、20#、21#钻场施工1个压裂孔、1个卸压孔，并在钻场间巷道中部施工高角度孔各1个，共计5个压裂孔如图2-3，钻孔参数如表2-3。
图2-2 2372机巷迎头水力压裂钻孔布置图表2-2 2372机巷迎头水力压裂钻孔参数图2-3 1470中巷水力压裂钻孔布置图19#钻场图2-4 19#钻场钻孔布置剖面示意图表2-4 1470中巷水力压裂钻孔参数3、压裂范围的确定⑴每组压裂孔设计3个，每组压裂钻孔间距为30m，1号孔为压裂孔，设计在1470机巷掘进条巷道中间，2号为卸压孔，设计在1470机巷掘进巷道上帮轮廓线往上20m位置，3号孔为卸压孔，设计在1470机巷掘进巷道下帮轮廓线往下20m位置，压裂孔压裂半径为：纵向40m，横向30m。
(俯孔)钻孔封孔安全技术措施
11采区回风巷抽采钻孔（俯孔）加装吹水装置安全技术措施编制单位：通风区编制人：编制时间：2020年月日煤矿措施审核意见一、概况根据《防治煤与瓦斯突出细则》第六十七条“采用倾角大于等于25°的下向顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当采取有效防范钻孔积水、确保抽采效果的技术措施，否则不得采用”的规定，为保证11回风巷钻孔抽采效果，对倾角大于等于25°的钻孔采用全程下筛管且安装吹水装置，特编制本安全措施，措施审批通过后，所有施工人员遵照执行。
二、施工组织（一）施工项目负责人：（分管打钻副区长）职责：1.负责加装吹水装置施工组织及相关设备、材料准备工作；2.负责施工过程中的相关协调工作；3.负责施工过程中安全隐患排查及处理工作；（二）现场施工负责人：（打钻队队长）职责：1.负责施工现场的施工劳动组织；2.负责督促施工现场按要求加装吹水装置；3.负责施工现场所需材料、工具的准备和现场的协调工作；4.负责施工现场设备和施工人员的安全工作；5.负责施工现场的文明生产和安全生产标准化；（三）施工人员：打钻队职责：1.负责钻机安装、钻孔施工；2.负责施工材料、工具运输工作；3.负责做好钻孔施工相关记录工作；4.负责施工现场的安全，并做好自保与互保工作；5.负责施工过程中的安全隐患排查和处理工作；三、施工前准备工作（一）施钻前由通风区技术员对施工人员进行详细的安全和技术交底，确保施工人员明白加装吹水装置各个步骤，并做好签字记录。
（二）准备吹水装置、气动注浆泵、风管、水管接通、抽放软管、囊袋（FKJW-50/0.8型矿用封孔器）、FKZY-1型注浆料、4′白色胶管、接头、ø50筛孔管、接头、ø63封孔管、接头、胶水等材料。
（三）确认供风管路连接正常及供风风压和供水流量满足要求。
四、安装步骤囊袋封孔待浆液凝固8小时以上后，安装吹水装置，安装顺序：将4′白胶管下至孔底→连接吹水装置→连接风管进行吹水→检查气密→安装完成。
矿井瓦斯抽采钻孔封孔方法
钻孔封孔方法1、扩孔水泥封孔法，封长6m以上。
适合上行孔。
2、水泥袋式封孔法，封长6m以上。
适合所有角度孔。
3、聚胺脂缠绕封孔法，封长3m。
适合所有角度孔。
麻袋片＋聚胺脂麻袋片＋聚胺脂4、封孔质量也直接影响抽放效果的好坏，在实际抽放过程中常出现钻孔封孔长度不够、封孔不严密，造成通孔漏气现象。
因此必须切实改进封孔方式和方法，有效提高抽放效果。
下一步我们将改进封孔的方法，采用聚胺脂和注浆泵注水泥砂浆封孔，切实提高封孔质量，减少钻孔漏气现象。
改进后的裂隙带和本煤层封孔方法见下图：（1）施工本煤层钻孔中夹钻问题。
由于煤层松软，在施工钻孔时常常出现夹钻现象。
针对这一问题经过摸索研究采用矿井压风代替静压水排渣进行抽放钻孔施工，改进后，较利用静压水施工每班工作量提高50—80m，同时有效地防止了施工过程中出现夹钻杆、断钻杆事故，提高了施工效率。
2）抽放钻孔封孔漏气问题。
经过分析认为：出现漏气的原因为本煤层抽放孔采用原封孔灌注水泥封孔工艺,注进水泥浆后，在导流管、导气管或钻孔上部始终有一定的沉淀水存在，沉淀水被煤吸干后形成缝隙，在抽放时，就会出现漏气。
为了进一步解决抽放钻孔封孔问题，尝试灌注聚胺脂封孔，见下图，经过试验，封孔后打压可达到0.05—0.3MPa，抽放时瓦斯浓度为55—60%，最高可达到80%以上，而灌注水泥浆封孔的钻孔在抽放时瓦斯浓度为35—40%，通过以上结果对比证明采用灌注聚胺脂封孔工艺效果较好，初步解决了低透气松软煤层封孔问题。
）4、聚胺脂袋式封孔法，封长3m以上。
适合所有角度孔。
5、套管封孔法，封长30m以上，套管50m以上。
适合上行孔。
见图6所示为钻孔下套管和封孔工艺图。
这种钻孔的优点是钻机机械性能要求一般，象国产SGZ—ⅢA钻机就可满足要求，另外使用灵活方便，对井下钻场没有特殊要求，机动性较强，在钻孔下套管技术采用后大大提高了抽放效果和质量，也是井下煤层气开发的主要技术方法。
图6钻孔下套管和封孔工艺图2.3.5 顶板瓦斯道法6、机械压缩橡胶封孔法，封长3m以上。
地质钻孔封孔情况及在钻孔附近施工时防范措施
大方县安乐乡安益煤矿
地质钻孔封孔情况及在钻孔附近施工时的防范措施
二0一0年五月二日
大方县安乐乡安益煤矿
地质钻孔封孔情况及在钻孔附近
施工时的防范措施
一、地质钻孔封孔情况（摘自《安益煤矿煤炭勘探地质报告》第18页）：
井田内竣工钻孔6个，验收评级后，均按封孔设计要求和钻探规程的规定进行了封闭。
封孔方法：202孔和302孔采用漏斗人工灌注水泥浆，其余4个孔采用泵送水泥浆。
封孔材料：全孔均采用425水泥砂浆封闭。
水泥封闭段的配制比例一般为（重量比）：1（水泥）：0.5（水）。
一般封孔材料（水泥）比规定用量增加了20—30%。
孔口均用水泥封闭，并埋设有永久性标志（铁管等）。
一个报废孔（102孔的原设计孔）也采用漏斗人工灌注水泥浆进行了封闭。
但未进行钻孔启封检查，其封闭质量尚难定论。
孔内无遗留物。
二、在钻孔附近施工时的防范措施：
1、首先将六个钻孔的准确位置在井上下对照图上标注出来。
2、在涉及到某个钻孔的区域内施工前，将该钻孔进行启封检查，发现封闭质量达不到标准要求时，必须进行第二次封孔。
3、在施工设计图上标注出以钻孔为中心的圆形保护煤柱范围，该半径不低于20m。
4、施工期间，不得在钻孔的圆形保护煤柱内从事任何采、掘活动。
5、在钻孔附近巷道内设置小水仓并完善排水设备，作为应急之用。
大方县安乐乡安益煤矿
2010年5月2日。
煤矿井下钻孔封孔的具体工艺和步骤
上向孔瓦斯压力测定步骤（钻孔没水情况）应用速凝膨胀水泥封孔测定煤层瓦斯压力。
它的基本原理是：水泥浆直接封孔，通过水泥膨胀渗入钻孔周边裂隙,杜绝瓦斯泄漏,从而使测出的瓦斯压力值等于真实的煤层瓦斯压力。
具体测压封孔示意图见图1。
1．钻孔施工：钻孔的开孔位置应选择在岩石完整的位置，按前期设计的钻孔参数进行钻孔施工。
钻孔打过煤层顶板约0.5m后停止打钻。
在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见煤深度，煤层厚度，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。
2．下测压管和回浆管：测压管选用内径5mm的高压胶管，回浆管选用外径20mm、长2m的PVC管。
回浆管之间用PVC接头连接，胶水密封。
另外，在下测压管之前，要将测压管顶部用纱布裹缠，防止固体颗粒进入管内堵塞测压管。
下测压管时，将测压管和回浆管用铁丝捆绑着送入。
在回浆管靠近上部的位置，接入一个三通，当注入浆液的高度达到该位置时，浆液会通过三通回流到孔口处，说明浆液已达到设计高度，应立刻停止注浆。
送入测压管的长度根据钻孔深度而定。
3．孔口封孔：下好测压管和回浆管后，将1m长的4吋注浆铁管送入孔口，然后进行孔口位置的封孔。
先将预湿的快干水泥卷送进离孔口1m左右的位置，然后不断向孔口处塞入水泥卷至孔口位置，再用粗木棍（小于钻孔孔径）将塞在孔口位置的水泥卷捣烂：一方面，使水泥卷内的水泥充分搅拌、混合以塞满孔口钻孔；一方面，使得快干水泥向钻孔更深部位移动，以保证具有一定长度的封孔距离。
直到孔口部位的水泥呈粘稠泥状并不下坠。
待快干水泥凝固后再进行注浆。
根据经验，快干水泥凝固时间应不小于1小时，即至少等一小时后再注浆。
注意：封孔时应尽量将水泥捣实，避免出现缝隙、裂缝。
一旦水泥干了就不好进行补救工作。
也可以在封好孔以后，稍微注一点浆液，以检查封孔质量。
一般每孔准备12支快干水泥卷。
4．配制浆液：425硅酸盐水泥，加入适量膨胀剂、速凝剂、石膏粉等。
其质量配比为：水泥：水：膨胀剂：速凝剂：石膏粉＝100：80：9：2：0.5。
顺层钻孔封孔
1.顺层钻孔封孔工艺
⑴封孔深度
我矿根据巷道松动圈范围大小，初步确定顺层钻孔封孔长度15m。
⑵封孔工序
①钻孔施工结束后吹净孔内钻渣，以利于顺利下PE管。
②封孔管为整根15m×φ50mm的PE管。
③首先用6m×φ350mm专用双抗封孔编织袋将封孔管套住，里端留2m防止聚氨酯混合液膨胀进入封孔管。
④插入注聚氨酯软管：上行孔，软管插至袋子里端；下行孔，软管插入袋子外端即可，并将袋子两端捆绑严实。
⑤将封孔管下入孔内后，用压风封孔器注入聚氨酯黑白液，使其在封闭的编织袋内充分混合反应，减少聚氨酯混合液泄漏。
由于编织袋具有透气性，少量聚氨酯混合液在袋内膨胀时会渗出，并与煤壁溶合，这样更加提高了封孔效果，确保封孔质量。
⑥为防止PE管晃动产生裂隙影响抽采效果，可在封孔管外段孔口部分用少量海绵混合聚氨酯固定或采用孔口稳固挡板套住封孔管固定。
此种封孔方式，可以达到顺层钻孔所需求的各种封孔深度，尤其是松软煤层封孔，空编织袋和封孔管送入孔内几乎和封孔管直径相似，可任意送入孔内深度。
图3 注浆封孔示意图。