煤矿瓦斯抽采钻孔带压封孔工艺探讨
瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优化与应用
瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优化与应用摘要：本文探讨了瓦斯抽采钻孔封孔技术的优化及其在瓦斯开采中的应用。
针对瓦斯抽采钻孔封孔工艺存在的问题，提出了一种新的优化方案。
该方案首先利用输入受控压力计、瞬态压降计等不同仪器配合测量，得到瓦斯抽采钻孔封隙情况及抽气效果；其次，采用无损检测技术，对瓦斯抽采钻孔建立实体型三维模拟模型，并对其用数值模拟的方法进行优化；最后，搭建实验室示范厂组成瓦斯抽采钻孔封孔技术，通过实际应用验证优化方案的有效性和可行性。
关键词：瓦斯抽采、钻孔封孔、优化、应用正文：瓦斯抽采是一种十分常见的采矿方式，钻孔封孔是瓦斯抽采的关键工艺之一，然而由于存在着诸多问题，瓦斯抽采钻孔封孔工艺需要进行优化以提升效果。
本文详细分析了瓦斯抽采钻孔封孔工艺中常见的问题，包括钻孔封孔的质量、抽气效果的检测等，并提出了一种优化方案。
该方案首先利用输入受控压力计、瞬态压降计等不同仪器配合测量，得到瓦斯抽采钻孔封隙情况及抽气效果；其次，采用无损检测技术，对瓦斯抽采钻孔建立实体型三维模拟模型，并对其用数值模拟的方法进行优化；最后，搭建实验室示范厂组成瓦斯抽采钻孔封孔技术，通过实际应用验证优化方案的有效性和可行性。
本文的研究成果可以为瓦斯抽采钻孔封孔技术的实际应用提供一定的参考，为瓦斯抽采行业的技术改进指明了方向。
针对瓦斯抽采钻孔封孔工艺中存在的问题，主要有以下几方面：1、对于钻孔封孔技术质量的问题：由于瓦斯抽采钻孔现场施工过程较为复杂，如公接应、环形封堵及抽气工艺等，封孔的质量很容易受到不同施工条件的影响，严重影响瓦斯抽采效率。
2、瓦斯抽采钻孔抽气效果的问题：由于钻孔的封孔质量受到不同影响，因而抽气效果也会受到不同影响，使得最终的抽气效果无法达到设计要求，大大降低了瓦斯抽采效率。
为了解决上述问题，本文提出了一种新的优化方案。
该方案首先利用输入受控压力计、瞬态压降计等不同仪器配合测量，得到瓦斯抽采钻孔封隙情况及抽气效果，并将测量结果与设计要求进行比较，从而发现存在的问题；其次，采用无损检测技术，对瓦斯抽采钻孔建立实体型三维模拟模型，进一步剖析封孔质量的变化；最后，采用数值模拟的方法对瓦斯抽采钻孔封孔技术进行优化，最大程度地提高工艺的效率。
两堵一注、带压封孔技术
5.2“两堵一注”、带压封孔技术
完成两堵工作后，就可以进行注浆两堵一注”、带压封孔技术
注意注浆浓度配比。
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3、安全注意事项
5.2“两堵一注”、带压封孔技术
严格按照措施要求的工序、工艺和时间进行封孔，防止因封孔不及时或质量不合格造成的延迟喷孔伤人及瓦斯超限事故发生。
将准备好的聚胺脂倒入内封堵材料袋内，并将其上口扎牢。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将已固定好内封材料的抽采管放入抽采钻孔中，同时准备外封堵材料。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将外封材料固定在抽采管上，与内封材料固定相似，注意要将注浆管、排气、排水管一同插入外层的保护袋内，并在其两出口处扎牢。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将准备好的聚胺脂倒入外封堵材料袋内，并将其上口扎牢。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将内封堵材料根据设计的封堵距离，接上抽采管，推入到设计位置，最外端一接入外封堵材料管，安装过程中，同时接入排水、排气管。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
将内外封堵材料推动设计位置，待聚胺脂充分发泡后，内外封堵材料即固定牢固，完成两堵工作。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
4、“两堵一注”一体化快速带压封孔装置介绍 “两堵一注”一体化快速带压封孔装置为定型产品，施工更简单，封堵效果更，但成本高。
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不对之处敬请批评指正谢 谢!
待续……
202X
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宁静致远
汇报日期
“两堵一注”、 带压封孔技术 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心 汪吉先 2014·10
“两堵一注”、带压封孔技术
1、问题的提出 瓦斯抽采钻孔施工后，受巷道卸压带裂隙及钻孔卸压圈裂隙影响，孔口近端裂隙发育，采取常规钻孔封堵技术，气密性差、漏气明显，孔口负压小、瓦斯浓度低，为改善这一状况，研究采取“两堵一注”技术，较好解决了抽采瓦斯时的外部漏气问题，抽采孔口负压提高、瓦斯浓度增大，效果显著。
瓦斯抽放钻孔封孔工艺优化探讨
瓦斯抽放钻孔封孔工艺优化探讨摘要：随着我国经济的高速发展，我国各行各业也呈现出良好的发展趋势。
通过原有封孔工艺中存在的问题进行分析，针对封孔中存在的封孔剂定位、注浆量控制以及不同倾角下钻孔封孔漏气等问题，对封孔工艺进行了改进，经现场试验对比，新封孔工艺能有效地提高封孔效果。
关键词：瓦斯抽放；钻孔封孔；工艺优化引言随着我国瓦斯治理技术、装备日趋成熟，瓦斯抽采钻孔已经成为瓦斯治理的重要手段，钻孔封孔工艺对瓦斯抽放钻孔的成孔、带抽质量有着重要的意义，在一定程度上能够决定抽采钻孔浓度以及衰减效果，进而影响瓦斯抽放效果。
本文对鹤煤九矿原有封孔工艺中存在的问题进行了分析，并将该矿封孔工艺改进后的钻孔抽采参数与原有封孔工艺进行对比，为进一步改进抽采封孔工艺提供了一定理论和现场经验。
1、传统抽放钻孔封孔工艺分析1.1聚氨酯、水泥浆联合封孔工艺该工艺的实质是在钻孔的两端采用手工聚氨酯泡沫封孔，即手工搅拌混合聚氨酯AB组分，搅拌后利用棉纱进行吸附并包裹在抽放管端部，实现钻孔两端封孔，然后在钻孔中间部分用辅助封孔管灌注水泥浆封孔。
采用此联合封孔工艺具有钻孔两端固化速度快、与煤壁粘附力强等优点。
但此封孔操作工序较麻烦，而且采用人工搅拌方式造成AB组分分散与混合效果差，原材料浪费严重并影响后续发泡与固化效果，另外由于从AB组分开始混合到发泡的间隔仅30s左右，因而通常在抽放管往抽放钻孔内推进过程中聚氨酯就已经开发发泡(致使达不到设计的抽放钻孔封孔深度)，此时棉纱与煤壁之间的摩擦使得发泡初期的泡孔大量破裂和并孔，因此大幅度降低了聚氨酯泡沫密封效果，严重影响了瓦斯抽放钻孔封孔效果。
1.2充气式封孔器封孔工艺为了提高钻孔封孔质量，矿井自主设计加工了充气式封孔器进行试验研究。
封孔器设计长度为15m，在距管口5m、13m位置分别设计一个直径为66mm，长为0.7m的封孔气囊，气囊与气绳相连，利用气管打气增压使气囊膨胀实现封孔。
根据矿井煤层特点封孔气囊充气压力设计为0.11MPa，当压力低于设计值时只需补气增加，因此此封孔工艺具有即封即抽、操作简单、可复用、功效高等优点。
两堵一注、带压封孔技术
第七步：将内封堵材料根据设计的封堵 距离，接上抽采管，推入到设计位置， 最外端一接入外封堵材料管，安装过程 中，同时接入排水、排气管。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
抽采钻孔
排水、排气管
抽采管 注浆管
第八步：将内外封堵材料推动设计位置， 待聚胺脂充分发泡后，内外封堵材料即 固定牢固，完成两堵工作。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
抽采钻孔
排水、排气管
抽采管
注浆管
第九步：完成两堵工作后，就可以进行 注浆了，根据设计注浆压力，按程序操 作。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
第十步：注意注浆浓度配比。
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5.2“两堵一注”、带压封孔技术
3、安全注意事项
（1）严格按照措施要求的工序、工艺和时间进行封孔，防止因封孔不及 时或质量不合格造成的延迟喷孔伤人及瓦斯超限事故发生。 （2）明确封孔标准并实行挂牌管理。施工措施必须明确钻孔的封孔参数 及封孔工艺，即封孔长度、封孔管径、充填材料、封孔时间及封孔的严密 度指标。封孔牌板上必须填写封孔长度、封孔时间及责任人。 （3）导气管应采用内径为12.7mm（4分管）的高压软管、钢管或其他抗 高压管，抗压强度不低于1MPa。导气管应露出孔口0.3m以上，并安装阀 门。 （4）注微膨胀封孔材料时，发现浆液从导气管流出后，立即关闭导气管 上的阀门，继续注浆至注浆管上的压力表达到1.5MPa后停注。停注后 30min内压力表变化量不大于0.5MPa方为合格，否则应继续注浆。注浆完 成后不得拆除注浆管上的单向阀和压力表。 （5）注浆及注浆后24小时内不得完全关闭抽采孔管上的阀门，防止封孔 材料在尚未凝固牢固时由于瓦斯压力较大而遭到破坏。注浆材料凝固24小 时后方可合茬抽采。
煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式研究
煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式研究摘要：煤炭行业是中国主体经济的重要支柱，受外界因素影响，在煤矿开采过程中容易出现多样化的灾害事故，瓦斯事故就是其中之一。
因为瓦斯事故的破坏性极强，一般采用瓦斯抽采方式对瓦斯事故进行有效的防治，这种方式的应用范围比较广，对确保煤矿正常生产具有一定的现实意义。
科学技术的进步使得瓦斯抽采技术更加全面稳定，保障了煤矿开采过程中的安全。
但凡事都不是绝对的，相关调查数据显示，还有不少煤矿的瓦斯抽采浓度不合格，造成这种现象的原因有很多，包括前期准备工作不到位、瓦斯抽采方式不合理、瓦斯抽采钻孔封孔效果不好等，其中，瓦斯抽采钻孔封孔效果是主要的影响因素。
关键词：瓦斯抽采钻孔；主要封孔；方式研究引言随着经济的飞速发展与科学技术水平的不断提高，煤矿瓦斯的开采技术以及开采设备在不断进步，同时瓦斯挖采的深度在不断增加。
在煤矿挖采时，对瓦斯气体进行处理主要是采取瓦斯抽采的方式进行处理。
通过抽放技术的不断发展，促使瓦斯抽采的准确性得到不断提高，让工作的效率也大大提升，极大地促进了煤矿企业的安全生产发展。
1?煤矿瓦斯抽采的发展趋势在煤矿企业的生产工作中，瓦斯抽采是煤矿企业的重要工作内容。
其中，运用抽采钻孔封孔的技术，可以极大的提高煤矿瓦斯防治的安全性以及瓦斯的利用率。
一般来说，煤矿瓦斯的抽放是通过打孔、钻孔以及抽放设备等方式进行对煤层内瓦斯的抽采，将瓦斯抽至地面，让井底的瓦斯浓度降低，从而提高煤矿工作的安全性。
随着煤矿开采技术的不断创新，通过运用一系列的开采设备，让煤矿开采的强度不断增加，这不仅实现了煤矿生产量的提高，还让瓦斯的生产效率有效的得到了提升。
同时，矿井内瓦斯的涌出量也在不断升高。
因此，要不断提高瓦斯的整体工作效益，才能够更好的保障煤矿工作的安全性。
2煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式2.1水泥砂浆封孔最初，中国瓦斯抽采钻孔封孔方式比较单一，采用人工手工调试黄泥封孔，这种方式有很大的局限性，对人力成本和时间成本都是一种巨大的消耗，且封孔效果不理想，因此逐渐被淘汰。
“两堵一注”带压封孔工艺在龙门峡南煤矿的研究与应用
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用了 “两堵一注”带压封孔新工艺取代矿井传统水泥浆液封孔工艺,并根据矿井实际情况对
新工艺进行了改良升级.通过现场试验,将两种封孔工艺的瓦斯抽采效果进行对比,结果表
明:“两堵一注”带压封孔工艺具有较好的封孔效 果,顺 层 钻 孔 单 孔 瓦 斯 抽 采 浓 度 较 矿 井 传
统封孔提高约 ２５％ ,穿层钻孔层单孔瓦斯抽 采 浓 度 提 高 约 １０％ ,并 在 一 定 程 度 上 减 慢 了 瓦
肖 乔１ 余晓康２ 冯康武１ 李林松２ 孙 臣１ 刘 阳２
(
１
中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市沙坪坝区,４０００３７;
２
华蓥山煤业股份有限公司龙门峡南煤矿,四川省广安市,４０９８００)
摘 要 为了解决龙门峡南煤矿瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采浓度低、衰减速度快等问题,采
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、囊袋式封
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６]
、二次封孔 法 封 孔 [８]、 “两 堵 一 注” 带
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７]
瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备部分
瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备部分瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备局部1 概述目前瓦斯抽放钻孔常用的封孔方法有聚氨酯封孔和水泥封孔。
水泥封孔常用的有人工送水泥、压气送水泥和注浆封孔泵送水泥等。
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裂带短的瓦斯抽放钻孔封孔;注浆封孔泵封孔的封孔深度能到达20m以上，封孔用的水泥浆水灰质量比到达0.4:1(水:水泥)，这种高稠度水泥浆在钻孔内根本不收缩，适用于各类瓦斯抽放钻孔的封孔，是目前普遍采纳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展介绍。
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，水灰质量比到达：0.4：1(水：水泥)。
2.2 无须对封孔段进展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。
2.4 高稠度水泥浆由于具有根本不收缩性，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。
3 注浆封孔泵的主要构造和工作原理BFZ-10/1.2(2.4)型矿用注浆封孔泵主要有矿用隔爆型电磁起动器(1)、防爆电动机(2)、联轴器(3)、变速系统(4)、搅拌器(5)、操作离合器(6)、离合器操作手柄(7)、机座(9)及送浆泵(10)组成，如下图。
3.2 BFZ-10/1.2(2.4)注浆封孔泵照片3.3 工作原理3.3.1 水泥稠浆的搅拌电动机通过联轴器与变速传动系统相连接，电动机的开、停由矿用隔爆型电磁起动器掌握，当防爆电动机处于运动状态时，变速传动系统驱动搅拌机活动叶片旋转，使得对按水灰比要求参加到搅拌机内的水泥、水进展不断的掺和，直至混合匀称，实现对水泥稠浆的搅拌。
大直径钻孔高压保压封孔技术研究
收稿日期:2023-06-12基金项目:(51874122)作者简介:(1985-),,,,。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.11.002大直径钻孔高压保压封孔技术研究霍晶晶(潞安化工集团寺家庄公司,山西晋中 045300)摘 要:,,,。
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关键词:瓦斯抽采;封孔位置;保压封孔;封孔效果中图分类号:TD712.6 文献标识码:A 文章编号:1005-2798(2023)11-0007-05Research on High Pressure Sealing Technology for Large Diameter BoreholeHUO Jingjing(Sijiazhuang Company ,Lu 'an Chemical Group ,Jinzhong 045300,China )Abstract :In order to improve the effect of drilling gas drainage,based on the sealing technology and parameters are two important fac⁃tors that affect the effect of drilling gas drainage,through analyzing the characteristics of axial stress and radial stress respectively and fracture distribution,by analyzing the defects of the traditional sealing technology of "two blocks and one injection",which is easy to ap⁃pear the "triangle area"of slurry leakage,a new sealing device of pressure -maintaining grouting is designed,by combining the three parts of grouting pipe,returning pipe and gas extraction pipe,the device is designed in an integrated way,and the air tightness of the sealing bag and the actual grouting pressure are greatly improved,the practical application results show that the new pressure -keepingsealing technology has good sealing effect and high concentration of gas extraction,which is worth popularizing and applying.Key words :gas extraction;sealing hole position;pressure -retaining sealing hole;sealing hole effect ,、。
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煤矿瓦斯抽采钻孔带压封孔工艺探讨
摘要：抽放钻孔的封孔质量是做好抽放工作的最基础的保障性措施。
要充分发挥钻孔抽采的作用，达到预计抽采效果，钻孔的封孔质量是保障抽采达标的重要环节。
本文对瓦斯抽采封孔方法的进行分析。
关键词：煤矿瓦斯；抽采钻孔；封孔工艺
引言
瓦斯抽采是防治矿井瓦斯灾害事故的最根本措施。
其中，抽采钻孔封孔是瓦斯抽采作业中至关重要的环节，封孔质量的优劣直接影响瓦斯抽采效果，不仅决定着煤层瓦斯含量与涌出量的大小 , 而且还和抽采达标时间有密切相关，是保障煤矿实现高产高效、安全生产的重要条件。
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。
2工艺流程
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。
3煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺
3.1水泥砂浆封孔
传统的瓦斯抽采钻孔封孔方式比较单一，采用人工手工调试黄泥封孔，这种方式有很大的局限性，对人力成本和时间成本都是一种巨大的消耗，且封孔效果不理想，因此逐渐被淘汰。
而水泥砂浆封孔就是在黄泥封孔的基础上演变而来的，该方式需要用到硅酸盐水泥和细砂，将这两种物质按照一定的比例配制。
配制好的成品要进行封孔，封孔方式有两种，分别是人工封孔和机械封孔，这两种方式都可以有效提高瓦斯抽采钻孔的封孔效果。
因为人工封孔耗费的时间比较长，所以不常用。
随着时间的推移，人工水泥砂浆封孔逐渐被压气砂浆封孔方式取代，压气封孔长度一般大于5m，因为封孔长度具有不确定性，所以压气封孔方式更多时候应用于临时的瓦斯抽采钻孔封孔中。
3.2“两堵一注”带压封孔
当前生产工艺中常见的是囊袋型“两堵一注”带压封孔技术，主要的工作机制是利用注浆泵的压力，将微膨材料在灌浆管的带动下注入封孔段端点处的囊袋内，在孔壁周围挤压成封孔段堵头，在灌浆压强高至单向阀的爆破压强（1.0～1.5兆帕）后，在堵头和孔壁之间的空隙里开始灌注浆液，利用灌浆压强引起微膨材料向钻孔附近煤体空隙中进行注入，将空隙完全封堵，一定程度的完成了抽采钻孔封孔技术。
这种封孔方法工艺手法简易、成功率高，充分考虑其工作原理，在灌浆压强大到某高度后，径向渗透力增大，使得浆液最大程度的灌入煤体孔空隙，完善了凸凹面缝隙，扩大浆液流通曲径，浆液与煤介颗粒结合后呈树叉式扩散，实现了通气管道的良好密封，增强了瓦斯抽采的实际应用效果。
灌浆材料在固化之后的膨胀状态与地应力最为相似，在钻孔封孔段附近可出现高应力环境，呈现出一种防护支护钻孔的效果。
3.3聚氨酯封孔
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。
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
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。
结束语
对煤矿瓦斯抽采钻孔几种主要的封孔方式进行了详细的说明，这几种方式的封孔效果都比较理想，具有一定的应用性。
当然，要想在原有基础上提高封孔效果，进一步优化完善封孔方式，需要掌握钻孔周边裂隙的发育特征，根据数据分析结果选择合适的封孔长度，严格控制注浆压力，最大程度保障封孔质量。
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