煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用
“两堵一注”封孔工艺实验报告
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10-3 35 11-5 20 12-4 25 13-6 18 14-5 10
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14-2 10
分析：从表 3 可知，对于穿层钻孔，囊袋式“两堵一注”封孔工艺较原封 孔工艺，抽放浓度提高 3.58 倍（30.4/8.5）， 钻场瓦斯抽放纯流量提高 4.63 倍，百米钻孔纯流量提高 5.67 倍。可见，同样的钻孔条件下，囊袋式“两堵一 注”封孔工艺可以大抽采达标期为原封孔工艺的 21.55%。
隙可得到有效密封。
封孔设计如图所示：
工效及材 比
快速囊袋B端速凝膨 胀封孔剂浆液混合物
回浆管路
快速囊袋A端速凝膨胀封孔剂
浆液混合物 速凝膨胀封孔剂浆液
封孔管路
料用量对
2. 新 两堵一注
注浆管路
爆破阀
止回阀
型囊袋式 封孔工艺
流程
（1）下入套管及囊袋式封孔材料前首先使用清水或压风将钻孔冲洗干净，
保证孔内无煤岩粉钻孔通畅。 （2）准备好封孔套管，使用透明胶带将囊袋式封孔材料捆扎在封孔套管上，
2、Ⅱ1028 机巷向工作面内部施工顺层孔共设计 190 个孔。钻孔设计孔径为 113mm，孔底轴向间距 5m。
二、原封孔工艺及存在的问题 1、原封孔工艺方法及流程 封孔管为Φ50mm，长度为 18m 的 PE 管，前段 2m 为花管，孔口段封孔长度 不小于 1.5m。 （1）将一个编织袋底部开口套在 PE 管花管后 1.5m 处，用铁丝扎紧袋底， 将编织袋向后翻开备用。 （2）将专用塑料袋用铁丝捆扎在编织袋中间部位的 PE 管上，向塑料袋内 倒入黑（白）聚氨酯，用棉线绳将塑料袋捆扎在 PE 管上，棉线上留扣，取一根 与套管长度一致的铁丝作为拉线，将铁丝穿入棉线预留的扣内，向塑料袋内倒 入白（黑）聚氨酯，使用棉线将塑料袋袋口与 PE 管扎紧。 （3）将编织袋口部位割出一处缺口，将拉线铁丝从缺口内捋出，将编织 袋袋口束紧用铁丝捆扎在 PE 管上。 （4）在套管上绑上回浆管，回浆管长度不小于 10m 孔口预留 0.3m。 （5）两人配合将套管送入孔内，将拉线铁丝从孔内拉出，将 PE 管在孔内 来回窜动几次，以便聚氨酯能够充分混合，孔口外预留 0.3m,便于软管连接。 （6）将 2m 长的注浆管沿孔壁送入孔内孔口预留 0.2m，向孔内 1.5m 处捣 入一团棉纱，以防聚氨酯膨胀堵塞注浆管。 （7）将编织袋内倒入聚氨酯，捣入孔内。 （8）待聚氨酯膨胀后，清理孔口，再捣入快速水泥,使两段聚氨酯之间形 成膨胀水泥注浆空间。
瓦斯抽放技术在煤矿生产中的应用研究
供给的高效性和 可持续性方面具有一定的参 考价值和借鉴意义。 【 关键 词】 瓦斯； 抽放技术 ； 煤矿
瓦斯 抽放一般是指通过打钻（ 或挖掘巷道） ， 利 用钻Ｔ Ｌ （ 或 巷道） 、 管 道和瓦斯 泵或其他抽放设备 ．将煤 层或采空 区内的瓦斯抽至地面 ． 有 效解决矿井瓦斯浓度超 限问题 煤矿瓦斯抽放不仅是 降低矿井瓦斯 涌 出量 ． 防止瓦斯爆炸和煤 与瓦斯突出灾害 的重要措 施 ． 而且抽 出的 瓦斯还可变害为利 ． 作 为煤 炭的伴 生资源加以开发利用。 近年来 ， 随 着煤矿开采深度延伸 和开采 强度的加大 ， 矿井 瓦斯涌出量增大 ． 抽 放 瓦斯 显得更 为重要 但 目前我 国很多煤 矿瓦斯 抽放效果 并不是 很 好 。 本文找出影 响瓦斯抽放效果 的因素 ． 并 提出相应的对策 ， 为更好 抽放瓦斯服务 正比关 系 ． 因此在钻机性能和施工技术 水平允许 的的条件 下 ． 尽量采 用长钻孔 以增加抽放量和效益 ； ④钻孔 间距 。 钻孔间距减小 ， 在一个钻 场内的钻孔数 目增加 ． 瓦斯抽 出量也 增加 ． 同时每个单 孔的抽 出量减 少。 钻孔数 目 越多 ． 瓦斯量衰减越快 ， 钻孔数 目减少 ． 瓦斯量衰减越慢 。 所以 ． 如果有较长 的抽放 时间 ． 孔 数可少些 。 如果抽 放时间较短 ， 孔数 可多些 但孔数多 了又不经 济 ． 因而要针对采 区的实际条件 、 瓦斯储 量、 预计的抽放率来决定 ： ⑤抽放负压 。 抽放负压越大 ． 抽放量越大 ， 但 当负压到一定程度后 ． 抽 放效果就不会 明显 增加 ． 有时反而会 影响抽
３ 解 决对策
瓦斯抽放总结与分析报告
瓦斯抽放总结与分析报告磴槽煤矿瓦斯抽放总结与分析报告一、瓦斯抽放简介随着开采深度的不断增加，磴槽煤矿地应力、煤层瓦斯压力与含量等也不断增大，为提高开采保护层的保护效果，保证保护层的开采，应进行卸压瓦斯抽放。
1、抽采工程设计⑴、抽放巷位置确定矿井二1煤层为高瓦斯煤层，一3煤层为低瓦斯煤层，两层煤间距48～50米，具备下保护层开采的技术条件。
瓦斯抽放巷选择在一3煤层和二1煤层之间，距二1煤层20米左右，巷道断面6 m2以上，符合钻机架设及打钻要求。
⑵、抽放钻场的布置钻场每20米一个，每个钻场布置11个抽放钻孔，抽放钻孔要求打到煤层顶板为止，一3煤层回采过后进行二1煤层卸压瓦斯抽放。
抽放钻场及钻孔布置见下图。
图1抽放钻孔布置图2、瓦斯抽放钻孔的施工⑴、打钻机具使用ZYG-150型及ZY-2300型钻机，∮50mm钻杆，∮110mm 锤头、金钢钻头进行钻孔施工。
⑵、钻孔角度及钻孔长度1号孔：α=-50、L=79m; 2号孔：α=10、L=65m;3号孔：α=80、L=52m；4号孔：α=170、L=43m;5号孔：α=370、L=31.5m; 6号孔：α=650、L=26.5m;7号孔：α=930、L=30m 8号孔：α=1110、L=40m;9号孔：α=1220、L=54m; 10号孔：α=1290、L=69m;11号孔：α=1340、L=85m。
⑶、打钻注意事项a、岩石段使用冲击器施工，防尘工作要达到要求；b、煤层段使用金刚石钻头施工，要求钻进速度要适中；c、钻孔要求打透煤层，并进入煤层顶板0.5m；⑷、钻孔封孔a、使用聚氨酯材料封孔；b、封孔深度不少于16m。
（4）抽放负压：根据我国有关抽放瓦斯资料，地面泵站抽放负压为20-25kpa，其抽放效果较好，一般孔口负压应保持在16-19kpa以上。
3、瓦斯抽放系统磴槽煤矿地面瓦斯抽放泵站安装2BEC—40型水环式瓦斯抽放真空泵，配备电机YB2-315S-4型，功率110KW，且达到了一备一用，其中主管路选用Ф325mm无缝钢管1470米，支管选用Ф225螺旋管3830米，合计管路5300米。
三软煤层本煤层瓦斯抽放技术
收稿日期：2012－05－29作者简介：姚威（1969—），男，河南西平人，工程师，硕士，2012年毕业于河南理工大学，现从事矿山安全、矿井瓦斯治理工作。
三软煤层本煤层瓦斯抽放技术姚威1，2，任青山2，高万兴2，于博2（1．平煤股份十三矿，河南襄城461700；2．河南理工大学，河南焦作454000）摘要：为了解决三软煤层瓦斯治理问题，探讨了在三软厚煤层发育区域如何实现安全高效生产，对平煤股份十三矿13082工作面顺层钻孔瓦斯抽放技术进行了研究，认为合理的钻孔布置、科学的封孔工艺和材料是解决三软瓦斯问题的有效方法。
关键词：三软煤层；顺层长钻孔；封孔工艺；复合封孔材料中图分类号：TD712．621文献标志码：B文章编号：1003－0506（2012）08－0124－02平煤股份十三矿是煤与瓦斯突出矿井，根据煤科院抚顺分院对该矿井田的煤与瓦斯突出危险性区域划分，己三采区为突出危险采区，采区－614m 水平位置原煤瓦斯含量为14.3m 3/t ，压力2.86MPa 。
随着采深的增加，煤层瓦斯含量和压力继续上升。
该采区13082工作面标高在－632 －667m 之间，位于突出危险区内。
根据瓦斯地质理论，该工作面具有突出危险。
因此，回采前的瓦斯抽放势在必行。
己三采区煤体普遍为Ⅲ—Ⅴ类煤，煤体较软，透气性较差，埋深约800m ，矿压较大，合理的抽放设计和封孔工艺对该采区的瓦斯治理工作至关重要。
为此，提出了本煤层顺层长钻孔瓦斯抽放技术，该技术的应用取得了良好的效果。
1本煤层顺层长钻孔瓦斯抽放原理本煤层顺层长钻孔抽放瓦斯是在煤层开采之前或采掘的同时打顺层长钻孔，通过钻孔、利用煤层原始的裂隙和孔隙以及瓦斯压力进行抽放，以降低该煤层的瓦斯含量和瓦斯压力，并由此达到抑制煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气性增加和煤的强度提高等效果，从而确保开采过程中的安全生产［1-4］。
该方法适用于本煤层瓦斯含量较大、通风方法难以解决瓦斯问题的情况。
掘进抽放钻孔施工安全技术措施
掘进抽放钻孔施工安全技术措施依据《煤矿安全规程》第145条规定要求，结合我公司已有的瓦斯资料分析，参照15#煤层西翼南回风巷、西翼轨道巷已掘进段瓦斯涌出量，猜测在西翼北回风巷掘进工作面掘进期间使用通风方法解决瓦斯问题难度很大，为降低掘进期间的瓦斯涌出量，保证安全生产，减轻通风负担，故决定由我队施工本煤层瓦斯抽放。
一、抽放钻孔制定：1、抽放方法、抽放方式本煤层瓦斯抽放方法为：采前提前预抽，采纳钻孔抽放方式；本煤层掘进抽放钻孔施工顺序西翼北回风巷依据掘进进度每40m分别在巷道左、右帮各布置一个钻场，每个钻场施工13个掘进抽放钻孔；巷道正前施工10个深度为70m的掘进抽放钻孔，按照40m为一个抽掘循环依次施工。
3、本煤层掘进抽放钻孔制定钻场钻孔布置参数1、钻孔深度制定抽放钻孔沿煤层走向布置，在巷道左帮、右帮各施工一个钻场〔钻场规格长5m、宽4m、高2.8m〕，左钻场与右钻场间距5m，每个钻场施工10个深度为70m、1个60m、1个50m、1个45m。
Ф120mm的本煤层掘进抽放钻孔。
正前抽放钻孔深度70m。
巷道正前掘进抽放钻孔预留20m超前距离，同意掘进距离为50m。
如果正前及钻场掘进抽放钻孔施工深度不够时，按最短掘进抽放钻孔预留20m掌握同意掘进距离。
2、钻孔水平间距1〕钻场钻孔每个钻场抽放钻孔呈两排布置，第一排均匀布置7个抽放钻孔，第二排均匀布置6个抽放钻孔。
2〕正前钻孔正前抽放钻孔呈两排布置，第一排均匀布置5个抽放钻孔，第二排均匀布置5个抽放钻孔。
3、钻孔垂直间距1〕钻场钻孔西翼北回风巷沿15#煤层底板掘进，SGZL-3B或ZQJC-300/9气动架柱型钻机自身高度为1.1m，制定下排掘进抽放钻孔距底板1.1m、距顶板1.7m处布置；上排掘进抽放钻孔距底板1.4m、距顶板1.4m。
2〕正前钻孔西翼北回风巷沿15#煤层底板掘进，呈两排布置〔第一排预抽钻孔距底板1.1m布置5个，第二排预抽钻孔距第一排孔0.6m布置5个〕。
金能煤矿副立井井筒注浆封瓦斯排放孔研究
金能煤矿副立井井筒注浆封瓦斯排放孔研究摘要:基于金能煤矿副井井筒在197.56m处预计揭露1#、2#、3#煤层,其中3#煤层经签定为突出煤层,从而采取区域防突措施施工瓦斯排放钻孔方式进行瓦斯排放,本文依据瓦斯抽采以及封孔工艺等原理与技术,对经效果检验无突出危险后进行注浆封瓦斯排放孔。
经封孔效果检验,封孔效果显著。
对煤矿安全生产与管理具有重要的指导意义。
关键词:瓦斯抽放注浆工艺封孔煤矿瓦斯是造成矿井安全事故的重大隐患,长期以来亦是安全管理的重点与难点。
瓦斯抽采过程中大量的空气漏进了抽采管路,故瓦斯抽采的封孔技术是瓦斯抽采的关键,它事关瓦斯抽采效果、瓦斯资源利用和煤矿安全生产等重大问题[1]。
金能煤矿副立井井筒净直径9.0m,井筒深度为537.0m,其中井颈10m,井身497.0m,井底水窝深度为30m;井筒的支护形式为双层钢筋混凝土和素混凝土及素混凝土+锚网喷结构,因井筒在197.56m处预计揭露1#、2#、3#煤层,其中3#煤层经签定为突出煤层,采取区域防突措施施工瓦斯排放钻孔方式进行瓦斯排放,经效果检验无突出危险后进行注浆封瓦斯排放孔。
本文针对瓦斯抽采封孔问题,进行了深入细致的研究。
1 注浆工艺1.1 注浆施工此次注浆封孔为无压注浆封孔[2]。
井下工作面放置DBGH-30-80/80型注浆泵与4个1m3水桶,其中2个作为水泥浆池,另外2个分别作为玻璃水池和清水池,水泥浆井下人工搅拌。
把风带一头插入瓦斯排放孔底部,另一头与压风管连接,通过压风把孔内的浮渣、水冲出,然后再和混合器连接,配制好的浆液通过注浆泵注浆管混合器风带瓦斯排放孔。
1.2 注浆结束及管路清洗当水泥浆液从孔内流出后,把瓦斯排放孔内的风带拔直孔深8m 位置,注双液浆封孔,边封孔边拔风带。
每次结束注浆后,压清水冲洗管路,保证管路全部出清水为止。
将清洗后的水通过风泵排至上吊盘水箱内,然后通过上吊盘卧泵排至地面。
1.3 注浆记录每次注浆都必须观测并记录吸浆量、注浆量及浆液配比、材料消耗等原始数据,作为分析注浆效果的依据。
井下负压抽放瓦斯封扎技术研究
关键词 ： 瓦斯抽放 ； 理论基础 ； 封孔技术 ； 存在 问题 ； 改进 方法
中 图分 类 号 ：Ｄ １￣ ２ Ｔ ７ ２． ６ 文 献标 识码 ： Ａ
水 、 、 板、 火 顶 瓦斯 、 尘 和 冲击 地 压 是 危 害 煤 煤 矿 安 全 生 产 的六 大 “ 魔 ” 而 瓦斯 首 当其 冲 ， 且 恶 ， 而
按 照 瓦斯 流场 的 空 间几何 形 状来 划 分 ， 瓦斯 在 钻 孔 中的流 动状 态 可 分为 单 向 流动 、 向流动 和 球 径
向流 动 三种 Ｉ ６ Ｊ 。
瓦斯是清洁能源 ， 可用作燃料或化工原料 ， 因此如 何治理瓦斯是煤矿安全生产的头等大事 。 我国 目前 治理瓦斯 的根本性措施之一是井下负压抽采。 井下 负压抽采瓦斯 ， 既能保证煤矿安全生产 ， 又能变废
作者简 介 ： 吴龙 山（ ９ ２ ）男 ， １ ７ 一 ， 山西应县人 ， 本科 ， 工程 师 ， 从事煤矿 安全生产技 术与管理工作 。
５ ３
山西 煤 炭 Ｓ ＡＮ Ｈ ＸＩ ＣＯＡ Ｌ
第３１ 第 １ 期 卷 １
井 下 负压 抽 放 瓦 斯 是 在 布孔 点用 钻 机 打一 钻 孔 ， 露所 抽 煤层 ， 钻孔 中安装 瓦 斯抽 放 管 ， 将 揭 在 再 钻 孔严 密 封 闭 ， 瓦 斯抽 放 管 连接 到井 下 瓦斯 抽 放 把 系统 中 ， 利用 井下 抽 放 系统 的 负压 牵引 煤层 中 的瓦 斯 到 抽放 管 路 中 ， 然后 输送 到 地面 。 如果 能保 证 钻孔 封 闭得 严 密不 漏气 ， 瓦斯 抽 则 放量 就 相 当可 观 ， 以保 证 井 下 生 产 安 全 ， 反 就 可 相 不能 。因此 ， 下 负压 抽放 瓦 斯 的关键 在 于 钻孔 的 井
“两堵一注”带压注浆封孔工艺在上社煤矿的试验应用
封孔类型
槪封孔
聚氨酯封孔
表2瓦斯抽采浓度对比情况
Table 2 Comparison of gas extraction concentration
平均 浓度
浓度M50%
个数
百分比
50%< 浓度 M30%
个数
百分比
浓度＜30%
个数
百分比
8
54.8%
5
62%
2
25%
1
13%
4
14.8%
2
29%
1
14%
文献标识码：B
文章编号：2095-5979 ( 2021) 05-0097-04
Experimental application of "two plugging and one injection" with pressure slurry sealing
process in Shangshe Mine
Fig. 4 Fixed piping
（3） 聚氨酯封孔。封孔段的两端用高分子材 料组建阻挡装置，如图5所示。
1-袋装聚氨酯；2-布袋 图5聚氨酯封孔示意
Fig. 5 Polyurethane sealing hole
（4）注浆封孔。利用封孔装置将材料与水混 合浆体注满钻孔封孔段，如图6所示。
1-注浆泵；2-压风管；3-恒达HD-I封孔材料；4-聚氨酯 封孔段；5-恒达HD-I封孔材料封孔段 图6注浆封孔示意
在15308进风顺槽进行本煤层瓦斯抽采钻孔封孔提浓试验。试验结果表明，采用两堵一注带 压注浆封孔工艺后，本煤层钻孔的单孔平均抽采浓度以及抽采纯量比聚氨酯封孔提高了将近
1.5倍，保证了瓦斯抽采系统的持久性，满足矿井安全高效生产需要。 关键词：瓦斯抽采钻孔；抽采浓度；聚氨酯；两堵一注
浅孔抽放瓦斯治理技术在高瓦斯矿井煤巷掘进中的应用研究
于 ５Ｏ Ｐ ． ａ即可。 ｋ 抽放时问
在打 抽 放钻 孔 时 ， 由抽放 科 派专 人 现场 监 督钻 孔 的倾 角 、夹
根 据迎 头钻 孔 钻孔 抽放 时 间不 低于 １０ ｎ 抽放 影 Ⅱ半 径 为 ２ ｍｉ， 向
２ 的原 则 ， 照 掘进 循环 “ ｌｍ 进 ６ 的要 求 ，设计 钻 孔布 抽放 孔 的深 度 。 ｍ 按 抽 Ｏ ｍ” 置 方式 。对 １ ｌｌ下巷 沿底 掘进 巷 道 ，迎 头抽 放 钻孔 布置 在 巷道 ５８ 保证封孔质量
环球市 场信息 导报 ｅｓ ＠１ ．ｍ ｍ９８ ｃ ５６ ６ ｏ矿井煤巷掘进中的应用研究
卢 杰 （ 南煤 化 集 团 永煤 控 股 鑫龙 煤 业 河 南安 阳 ４ ５ ４ ） 河 ５１１
【 作者简介 】 卢杰 （９９ ）男， １６一 河南省临颍县人 ， 现任河南煤化集团永煤控股鑫龙煤业总工程 师， 主要从事煤矿开采技术管
钻孔抽放影响半径可用下式表示： 『ｆ ） √ 式中： 为 ｒ 于综掘 的快速掘进使得进尺循环 内巷道前方煤体瓦斯得不到充分 究结果表明， 释放 ，掘 进 过程 中 瓦斯 涌 出量 的波 动 幅度 很 大 ，瓦斯 涌 出均 衡 系 钻孔抽放影响半径 ｍ；Ｂ 为反映煤层瓦斯动力性质的系数 （ ・ ｍ 玎） １ 为钻孔抽放时间 ｍｉ。 ｎ 数通 常 为 ２ ￣ ．， 落煤 过程 中 以及遇 到储 气地 质 构造 时 瓦斯 涌 ｍｉ ，大小根据现场测试确定：ｔ ．３ 在 ｏ ４ 根 据根 据 红岭 煤矿 １ 综 掘工 作面 观 测结 果 ，得 Ｉ Ｏ ７ ９ １ ５８ １ ｒ ． ３ ＝０ 出剧 烈 ，时 常超 过 设计 通风 能 力 ，造成 瓦 斯超 限 。据 测 定 ，红 岭 ｍ ｎ ，则在塑性极限应力带内，红岭煤矿二 …煤层的抽 煤矿采落煤层运至地面时残存瓦斯含量平均为 ００ １２ ／，煤体 （ ・ ｍｉ ） 。０２ ｍ ｔ ． ７９ ｔ ／ 中 ７％以上的瓦斯均会随着落煤而释放到巷道中，由于综掘工作 放影响半径与抽放时间的关系为： Ｏ ０３￣ ０ 经 现 场试验 观 测 ，如果 加上 负压 抽放 ，１０ ｎ４ ０ ｎ 孔 ２ ｍｉ－８ｍｉ 钻 － 面设 备 多 ，空 间小 ，而 掘进 速 度又 快 ，落 煤量 增 加且 落煤 粒 度 小 。ｌ １ ｍ。为了保证综掘工作 ６ 而均 匀 ， 瓦斯 涌 出量相 应增 大 ， 致工作 面端 头 瓦斯 时 常超 限。因 抽放瓦斯的有效影响范围可达到 Ｏ８～ ．２ 导 ５ ８ 综掘巷道设计迎头浅孔抽放钻孔的 此 ，掘进 巷道 工 作面 内单靠 局 部通 风难 以稀 释 到 安全 浓度 。 统计 面迎头浅孔抽放效果 ，１ １ １ ｍ 结果 表 明 ， 红岭 煤矿 煤 巷掘 进时 迎头 掘进 工作 面 瓦斯超 限 占 ９ ％ ， 终孔 点 间距应 控制 在 ２ 范 围 内的布 局是 合理 的。 ０
囊袋式注浆封孔法在本煤层瓦斯抽放封孔中的试验应用
１ 一复合 囊袋 ； ２ 一塑 料 出浆 管 ； ３ 一钻 孔 注浆 阀 ； ４ 一囊 袋 注 浆 阀 ；
５ 一注浆管 ； ６ 一塑料堵 头件 ； ７ 一封孔抽 放管 ； ８ 一浆液渗透 区
图１ 囊 袋 式 注 浆 封 孔 法 原 理 图
囊袋 式 注浆 封 孑 Ｌ 装置 由复合 囊 袋 、双 抗 塑料 出
浆管 、 钻孔注浆 阀 、 囊袋 注 浆 阀 、 塑 料 抽 放 管 等 组合 而成 。 施 工 时利 用注 浆泵 ， 将 现场 配置 好 的水 泥注 浆
材料 ， 先通 过 注浆 管 泵注 入囊 袋 中 ， 囊 袋 充 浆后 膨 胀 封 堵钻 孔 以控 制浆 液 的乱 流 ，而 后 注浆 材 料经 钻 孔 注 浆 阀 向钻孑 Ｌ 壁 隙注 浆 。注 浆 压 力达 到设 定 压力 后 注 浆 管 自动 与囊袋 式 注 浆 封孔 装 置脱 离 。浆 液在 注 浆 压 力作 用下 封 闭钻 孔 周 围 的裂 隙 ，起 到 封堵 初 期
构 原理 如 图 １ 。
代 价 甚高 ， 封 孔 成本 数 干元 ， 对 国 内煤层 钻 孔 的封 孔 而 言 是不 实 用 的 。为 了提 高 国 内本煤 层 瓦 斯抽 放 钻 孔封孑 Ｌ 质量 ， 同 内研 究 开发 了多种 封 孔 方法 ， 比如稠 水 泥封 孔 、 胶皮封孑 Ｌ 器封 孑 Ｌ 、 混 合 水 泥 浆封 孑 Ｌ 、 注 水 封孑 Ｌ 、 压 气封 孔 等 （ 目前 较 为 普遍 采 用 的是 聚 氨 酯等 发 泡材料 封 孑 Ｌ 法） ， 但这 些 封 孑 Ｌ 方 法 的效 果 均 不太 理 想 。拿 聚氨 酯发 泡材 料封 孔来 说 ， 由于 发泡 材料 抗压 强 度低 、 可压缩量大 ， 不 能有 效 抗 拒 地 应 力 ， 致 使 钻 孔 变形 严重 ， 使钻 孔周 围产 生大 量 的 裂 隙漏气 通 道 ， 所 以 瓦斯抽 放 的浓 度 很 不理 想 。晋 煤 集 团在 各 生 产 矿 井 瓦斯抽 放 作 业过 程 中 ， 对膨 胀 水 泥砂 浆 、 聚 氨酯 都 进行 了大量 的试 验 ， 封 孔 困难 、 漏 气 严 重 问题 是 困
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煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用
发表时间：
2014-11-18T13:34:13.763Z 来源：《价值工程》2014年第1月上旬供稿 作者： 刘瑞涛
[导读] 固体材料封孔工艺最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。
Research and Application of Hole Sealing Process for Coal Seam Gas Drainage
刘瑞涛LIU Rui-tao曰王旭锦WANG Xu-jin（神华乌海能源
天荣煤炭有限责任公司，阿拉善盟
750329）（Shenhua Wuhai Energy Tianrong Coal Co.，Ltd.，Alxa League 750329，China）摘要院针
对突出煤层瓦斯抽采钻孔封孔现场存在的技术难题，以钻孔封孔技术理论为指导。以天荣一矿为研究背景，比较和研究了几种常见的封孔
工艺，在井下现场实施过程中，进一步优化了封孔施工工艺。研究结果表明：保证了封孔质量，有效提高了瓦斯抽放浓度。
Abstract: In view of the technical problem in outburst coal seam gas extraction drilling and sealing site, guided by drilling and
sealingtechnology theory, and taking Tianrong No.1 Mine as the research background, some common hole sealing techniques are
compared andstudied in this paper. In downhole site implementation process, the sealing construction technology is further improved.
The research resultsshow that the sealing quality is ensured and the gas drainage concentration is effectively improved.
关键词院煤与瓦
斯突出；煤层；瓦斯；封孔工艺；抽放浓度
Key words: coal and gas outburst；coal seam；gas；hole sealing process；drainage
concentration
中图分类号院TD712 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）01-0125-020 引言严重影响煤矿生产安全的一个很重要
的因素就是煤与瓦斯突出。神华乌海能源天荣煤炭有限责任公司一矿是煤与瓦斯突出矿井，在工作面的掘进和回采之前都必须对工作面进
行区域瓦斯治理。通过利用底板巷实施穿层钻孔对工作面进行预抽，从
2010 年初到2012 年2 月利用底板巷共向2101 工作面、2012 工作
面施工钻孔
1026 个。因为进行了长期的带抽，到2009 年10 月底，一般情况下，这些钻孔的抽放浓度都保持在3豫-9豫，按照相关法律条
文的规定，一旦预抽瓦斯浓度低于
30豫的时候，为了提高封孔的质量，应该对其采取封孔的措施。通过分析论证，决定对已有钻孔进行检
查评估，增大联网孔径，改变了封孔工艺，进而提高抽放浓度。鉴于此，文中比较研究了常见瓦斯抽放封孔工艺，并结合现场条件改进了
封孔工艺，使其适用于天荣一矿。
1 抽放钻孔的常见封孔工艺介绍抽放钻孔的封孔质量在很大程度上决定了煤层瓦斯的预抽效果，一个封闭致密的钻孔的抽放效率要远
远高于一个封闭不完全的钻孔的抽放效率。现阶段比较常用的封孔方法有三种，分别是固体材料封孔法、聚氨酯（马丽散）封孔法和封孔
器封孔法。
1.1 固体材料封孔工艺最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。其均是在距离煤层一定距离的岩巷中实施钻孔，钻孔打穿煤层并进
入顶（底）板
0援5m，清除孔内杂物后封孔。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，从而能较好的封实钻孔。其检验封孔长度的时
候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。
1.2 聚氨酯（马丽散）封孔工艺该技术是基于“固体封液体，液体封气体”的原理，采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注天固或马丽散，
封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注天固或马丽散。这种方法的特点是粘结
力高，密封性好，能让封孔更加的严密，有着非常可观的普及前景，是一种很值得推广的封孔方式。
1.3 封孔器封孔工艺一般会在岩层致密和服务时间不长的岩孔中采用封孔器封孔法，封孔器主要包括两大类，分别是摩擦式封孔器和水
力膨胀式封孔器。具体操作是先把封孔器放在钻孔封孔的位置，再使用钻孔外的专门机械让内外管产生相对运动，挤压封孔器前端的胶皮
胀罔，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。
然而它的设计成本比较高，出售价格也比较昂贵，在现阶段并没有实现大力的推广和普及，无法在大范围内应用。
2 现场实验区概况神华乌海能源有限责任公司天荣矿业有限责任公司一矿（以下简称“天荣一矿”）位于内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇
（巴音）东北部，距巴彦浩特镇约
60km。矿井目前正在改扩建，改扩建后设计生产能力30 万t/a，为煤与瓦斯突出矿井，天荣一矿目前主
采二
1、二2 煤层，属无烟煤，以太西煤最为著名。开采深度：由+1850耀+1450m 标高，二道岭矿区位于宁蒙分界的贺兰山分水岭西侧，
为典型的山区地貌，山势陡峭，沟谷发育，地势东高西低，海拔高程一般在
2020m耀2160m 之间，相对高差约140m。矿区地势西北低、
东南高，最高点位于
ZK28 号钻孔东南约1000m 处，海拔标高2201.20m，最低点位于矿区西部的沟谷中，海拔标高2012.80m，矿区最大
高差
188.40m。
2008 年3 月份和11 月份，煤炭科学研究总院沈阳研究院（原煤科总院抚顺分院，以下简称“沈阳院”）对天荣一矿二1、二2 煤层+1577
水平以上和一、二
1、二2 煤层+1577耀+1527 水平进行了突出危险性鉴定，结论为：一煤层在+1577耀+1527 水平之间具有突出危险性；
二
1 煤层在+1577 水平以上无突出危险性，在+1577耀+1527 水平之间具有突出危险性；二2 煤层在+1527 水平以上具有突出危险性。因此
211
工作面具备突出危险性。为了能够顺利使2101 工作面进行生产，必须在采掘过程中采取有效措施防止煤与瓦斯突出，以消除2101 工
作面突出危险性。
3 封孔材料的选择和封孔流程3.1 支管路改造2101 运输顺槽瓦斯抽放管路进行了改造，支管路由原来的议160 管路改为议219 管路，
增大了管径；钻孔联网后连入该管路进行抽放，流量增大、总量增多。
3.2 封孔管改造对原来使用的2 寸焊管封孔、改为4寸焊管进行封孔，每个钻孔先采用议94 钻头钻进、终孔后，再采用议133、议153
钻头进行了扩孔，岩孔段为
5 米，煤孔段为8 米，符合抽放要求。
3.3 封孔工序原封孔采用人工手动注浆泵注马丽散封孔，通过联网后发现孔口有漏气现象，再次采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注马
丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注水泥砂浆。采用水泥砂浆封孔，
降低了封孔的成本。
3.4 集管器、管网的改造每站设计施工17 个钻孔，联网在一个议159mm 集管器上，钻孔与集管器采用2.5 寸弹簧管与议160 支管路连
接，孔与集管器、放水器之间用
2寸球阀连接，每站安设放水器。现将每站一个集管器变为2 个议300mm 集管器，每个集管器用6 寸弹簧
管与议
219 管路四通连接。每个集管器安设7-9 个单孔联网接头，单孔用4 寸弹簧管、蝶阀与集管器连接。现单站、单孔能够随时测量浓
度、流量、负压、温度。
3.5 放水系统改造原来每站安设放水器主要存在放水不及时、不到位，容易造成瓦斯抽放管内积水，造成瓦斯浓度低，抽放量少、抽放
效果差；且每站安设放水器、阀门、材料使用多。现对每站安设放水器改为集中式放水，运输顺槽上、下帮各敷设一趟议
108 排水管，每
站与议
108 排水管连接，在切眼处各安设一个自动放水器和一个手动放水器。
4 结论通过改造支管路、封孔工艺、联网管路、集管器、采用集中放水，符合瓦斯抽放标准要求的大管径、大流量、降低抽放管路阻
力，提高了抽放效果，增加了抽放量。
参考文献院[1]殷文韬，刘明举，温志辉，孟全生.煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用[J].煤炭工程，2011（2）.[2]马永庆.提高底板岩巷
穿层钻孔瓦斯抽放效果的技术措施
[J].煤矿安全，2011(05).[3]徐玉胜,张仁贵,彭担任.裂隙发育煤层瓦斯抽放钻孔新封孔技术[J].煤矿安全，
2009(02).