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电力与能源 压注式封孔 技术在顺层孔封孔中的应用 文／陈卫东 摘 要 本文 着重介 绍 了压 注式封孔技术 ，使 用该封孔技术前后的效果比较 ，以及使 用过程 中的具体 经验做 法 及 不 足 。 关键词 低透性煤层 ；压 注式封孔 ；抽采效果 ； 中图分类号T E 9 2 2 文献标识码B 文章编号 1 0 0 9 9 1 6 6 2 o l o 0 1 4 C 一0 2 1 3 0 2 一 概述 李一矿B 4 b 煤层属于高瓦斯低透气性煤层 ，在掘 进过程中采取边抽边掘措施 ，施工中存在着封孔不 严、跑漏气严重、抽采浓度低的问题 ，分析其原因为 采 用聚氨酯 、黄泥封 孔封孔 ，造成单 孔抽采浓 度偏 低 平均在 3 ％ 一 5 ％，抽放效果不 佳。掘进过程 中，炮后瓦 斯经常处于临界值或超限 从0 6 年一 6 6 0 mw2 wB 4 b 开 始掘进至改进封孔工艺前共发生炮后瓦斯超限5 次。 通过 对煤 层瓦斯 成分 以及采煤 工作面 回采过 程 中 揭露的顺层钻孔封孔情况进行分析，造成封孔不严的 主要 问题是 受钻孔变 形及残存 钻屑等影 响 ，封 孔材料 与孔壁不能形成整体 。 为此 ，对封 孔工 艺进行 改进 ，通过采 用封孔 泵 、 水泥 砂浆 、聚 氨酯 ，进 行压注式 封孔 ，使封孔材料 渗 入孔壁，与煤体结合成整体。提高了封孔的严密性 ， 使其达到预计效果。 一封孔原理采用聚氨酯对封孔管1 两端进行 封堵 ，形成一 个长约 4 5 m的密 闭腔 ，通过 压注式 注 浆使 得水泥砂浆 在一定 压力作 用下渗入孔 壁裂 隙 ，将 封孔 段腔室进行 全封 闭封 孔并形 成整体 ，防止空 气 自 煤壁裂隙和从封孔管与钻 g zt L 壁间渗漏 ，影响抽采浓 度。 二封孔步骤 1 、设备及材料 配比 注浆 采用KFB 矿用封孔泵 ， 其额定工作压力为1 ． 2 MP a ，聚氨酯封堵两端，水泥砂 浆按水灰 比1 ． 5 1 体积比进行 配比 ，2 寸铁 管6 m，4 5 - “ 铁管1 ． 2 m。 2 、封孔 前采用压风或水对封 孔段进行洗孔 ， 目的 是将封孔段孔内残存的钻渣清除干净，防止造成在封 孔材料与 孔壁 间形成 夹层 ，或在送 入聚氨酯 时钻渣过 多堵 塞钻 孔 ，封不到位 。 3 、将准备好的封孔管 前端扎麻袋或棉纱 浇 透 聚氨酯 ，迅速塞入 孔 内 ，依次连接 封孔管 ，最后连 接上带有注浆管的封孔管 ，浇上聚氨酯，快速塞入孔 内，防止因连接封孔管和浇最后一节聚氨酯时间过长 造成前一节聚氨酯发生反应 ，堵塞钻孔，一般时间在 3 5 分钟之内完成。待后一节聚氨酯反应完全后，在 孔 内形成 约4 5 m长的空 腔。封 孔结束 ，可以 开始注 浆 。 4 、用封孔泵将 配置好的水泥砂浆 从注 浆管 内注入 氨酯尾封段和聚氨酯前封段的两端分别以圆环形挡板 为成 型模板 ，如 图2 、 图3 N示 ，位于聚 氨酯尾封 段的 两端分别是尾封挡板5 ；图4 、图5 所示 ，位于聚氨酯前 封段两端的分别是前封挡板1 ；尾封挡板5 和前封挡板1 均采用薄铁板，固焊在瓦斯导管4 的外周；在高压注浆 管2 和排气管3 的外部管口上分别设置高压闸阀8 。 具体实施中，可以包括 设置聚氨酯尾封段和聚 氮酯前封段的长度分别为5 0 0 mm，水泥砂浆固封段4 3 为8 m，瓦斯导管4 的管径为5 0 mm，尾封挡板5 和前封 挡板 l 的直径 为1 0 5 mm， 封孔过程中，首先形成固化的聚氨酯尾封段4 l 和 聚氨酯前封段4 2 ，随后，采用高压泵通过高压注浆管2 注入水 泥浆 ，经养护形成 水泥砂 浆固封段4 3 ，注 浆过 程中，排气管 I1 有返浆时即关闭排气管 口上的闸阀， 再行带压注浆 ，要求达N4 Mp a 的注浆压力 ，使浆液渗 入煤岩壁，以此可以有效提高封孔的严密性；水泥砂 浆的配比是按重量比水水泥为1 2 。 参见图6 ，本实施例中，孔口测压装置是在瓦斯导 管4 的外 口通过三通管1 2 、高压导管1 l 和减压阀9 与高 压氮气瓶6 } H 连通，在高压导管l 1 的管路上设置压力表 1 0 当封 孔水 泥凝 固后安装 孔 口测 压装 置 ，通过 三通 管1 2 向测压孔气室内补偿高压氮气，氮气压力达到预 计瓦斯压力以上后关闭闸阀，通过压力表l 0 读出瓦斯 压力变化情况 ，如果瓦斯压力在2 4 t 1 时没有变化 ，即 达到 平衡 ，则稳定的 压力就是 煤层瓦斯 压力 ，一 般二 至三天就达到稳定值 ，实现快速测压 。 四，总结 潘三矿快速测压装置及测压技术，更具体地说是 一 种 用于在短 时 间内测准煤 层的瓦斯压 力的一种 测压 装置和测压技术。与 已有的技术相比，本技术的优势 体现在 1 、本技术以聚 氨酯尾封 段、聚氦酯前封段和 水泥砂浆固封段构成三段密封 ，使处在中间的水泥砂 浆固封段在注浆过程中能够承受一定的压力，从而提 高水泥砂浆向岩石裂隙中的渗透程度，提高测压孔的 封闭程度；良好的密封性能是实现准确压力测试的前 提保障。2 、本技术利用瓦斯导管向瓦斯室内注入惰 性气体，通过注入气体与瓦斯的压力平衡实现快速测 试，方法简单有效。3 、本技术在上下行孔钻孔、穿层 钻孔及本煤层瓦斯压力的测试中具有广泛的实用性。 作者单位淮南矿业集团潘三矿 电力与能源 抽采管外壁与封孔段之间，当注浆压力达 1] l MP a 时持 续一段时 间后即可停注。 5 、待水泥砂浆凝固后可进行合岔抽采 ，为加快水 泥砂浆凝固速度，可在其中加入适量速凝剂。 6 、改进前后的封孔示意图如下 二、效果对比 1 、改进前后抽采效果对比 表一 、0 7 ． 1 ． 8 - 6 6 0 m w2 w B 4 b 一道迎头抽采孔报 表 改进前 孔号 l 2 3 4 5 6 7 8 ． 9 1 0 t 1 l 2 总测 浓度％ 2 3 4 2 3 2 2 4 3 1 4 2 3 负压 7 2 。 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 7 2 2 “2 7 2 7 2 7 2 m a hg 其中1 、2 、l 1 、1 2 为滞后迎头不大于2 m的帮孔。 表二、0 7 ． 4 ． 1 -6 6 0 mW2 W B 4 b 切眼上 山迎头抽采 孔报表 改进后 其中1 、2 、1 3 、1 4 为滞后迎头不大于2 m的帮孔。 表三 、0 7 ． 1 1 ． 2 2 - 6 l 0 mW2 EB 4 b 出煤下 山迎头抽 采孔报表 改进后 } I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 l2 13 t4 lS 16 总 * f 2 0 8 i 3 0 8 0 1 7 9 I l 5 5 9 3 6 5 8 0 7 4 8 2 2 4 5 6 o l 5 负 I 1 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 ．5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 l 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 1 0 5 l l 0 r a s h ￡ l 其中单孔抽放浓度高于4 0 ％的1 0 个，1 O ％ 一4 0 ％ 的4 个，其余两个钻孔由于周边存在施工中的报废孔， ■■豪瞳■ 矗 1 1 浓度较低 。 从表 一 、二 、三 可 以 比较 出 ，抽采 效 果 明显 提 高 ，浓 度提高7 ～ 8 倍。 改 进 前 ，边抽 边掘 的抽 采浓 度 平均 为3 ％，改进 后，抽采浓度平均2 0 ％。 2 、改进前后炮后瓦斯 曲线对比 改进前见附图1 2 0 0 7 0 1 - 2 7 ； 改进后见附图2 2 0 0 7 2 2 0 3 、改进前后炮后瓦斯超 限次数对 比 改进前，累计掘进进尺2 6 0 m，因炮后瓦斯超限5 起，改进后，累计掘进进尺3 4 0 m，T 2 最大0 ． 6 2 ％，T1 最大0 ． 7 0 ％，无炮后瓦斯超限。炮后瓦斯明显降低， 减少瓦斯超 限次数 ，提高掘进进尺循环 。 三、注意事项 1 、由于两端均用聚氨酯封孔 ，聚氨酯反应速度 较 快 ，封孔材料及准备工作要提前做好 ；封孔时速度要 快 ，2 人配合 。 2 、封孔泵体内不得有杂物 ，水泥砂浆配比得当， 防止堵塞管路。 3 、冲洗钻孔，清除钻渣，防止形成夹层。 4 、根据孔径的不同，选择合适的封孔管径，降低 封孔的空间。 5 、对抽采钻孔附近的残孔、报废孔要进行封堵。 6 、规范职工的操作规范，保证封堵及注浆质量。 现场职工的操作是否规范，直接关系到封孔质量的好 坏。 作者单位淮南矿业集团李一矿