新型多囊袋多级注浆封孔技术研究.pdf

新型多囊袋多级注浆蜘 L 技术研究 吕林 中国矿业大学， 江苏 徐州 2 2 1 1 1 6 摘要 近些年来 ， 在煤矿企业发展中， 出现了很多的瓦斯爆炸或者瓦斯泄露的事故 ， 造成很多人员的死亡和受伤， 这对于煤矿企 业的发展产生了严重的阻碍作用， 因此， 改善这种现象是煤矿企业发展的当务之急Ⅲ。经过不断地研究之后发现 ， 新型多囊袋多级注 浆封孔技术可以有效地改善这种现象， 保证瓦斯保持稳定并进行安全使用。本文主要研究新型多囊袋多级注浆封孔技术， 研究它的 发展意义。 关键词 新型多囊袋 ； 多级注浆封孔技术 ； 研究意义 中圈 分 类号 F 4 2 6 ． 2 1 ； T D 7 1 2 文 献标 志码 B 文章 编号 1 0 0 8 0 1 5 5 2 0 1 5 0 70 1 4 8 0 2 随着社会经济的发展， 煤矿企业的发展规模越来 越大， 煤矿开采的深度也越来越深， 煤矿内部的各矿井 发展出现了一些改变， 即 由低瓦斯矿井逐渐变成高瓦 斯矿井， 瓦斯的应用已经成为影响煤矿产业发展的重 要因素- z J 。近些年来 ， 国家煤矿企业 出现 了很 多关于 瓦斯的事故， 为了改善这种现象， 就需要对瓦斯进行严 格控制和治理， 而注浆封孔技术能够有效地降低瓦斯 的不稳定性， 本文主要研究新型多囊袋多级注浆封孔 技术 ， 以及其在煤矿企业的应用意义。 1 新型多囊袋注浆封孔技术 在进行传统囊袋方式注浆封孔 的技术 中， 浆液凝 结固定之后很难在密封钻孔的附近， 被抽采时的震动 进行影响， 从而产生了裂缝， 以此造成了注浆封孔装置 一 直到钻孔行为出现了时间较短的周期， 这不利于瓦 斯的抽采， 因此， 需要对瓦斯抽采安全的有效开展进行 研究 ， 研究其非 常重要 的现实意义。对于 瓦斯 技术 的 研究 ， 国外的发展比较快 ， 国外一般使用 “ 注管封孔的 方法 J ，’ ， 这种方法有很多优点， 能够有效地避免瓦斯 事故的发生， 但同时其的制作成本较高 ， 操作方式较为 繁复， 而且这种方法是针对国外煤矿企业的发展而进 行的对策， 不能适应我国煤矿现状的发展。在我国， 通 常使用化学材料热涨作用来进行封孔 J ， 这种方法操 作和制作都非常容易， 但是却没有很好的治理效果， 会 造成钻孔瓦斯泄露或者抽取瓦斯浓度 较低等情形 ， 因 此 ， 需要加强瓦斯治理的研究。 经过研究发现， 新型多囊袋多级注浆封孔技术 ， 能 够有效地进行瓦斯事故的治理 ， 其最主要的是在一个 孔内设置一次性的注浆装置。新型多囊袋多级注浆封 孔技术的装置是由塑料堵头件、 塑料出浆管、 浆液渗透 区 、 复合囊袋 、 封孔抽采管 、 钻孔注浆阀门、 囊袋注浆 阀 门和注浆管八部分组成 5 J ， 这个装置是将两个塑料堵 头件堵在注浆管的两侧 ， 利用囊袋封堵一节钻孔， 在两 个囊袋之间有一节塑料管， 在塑料管的一边安装了一 个钻孔注浆口， 然后经过钻孔注浆口给两个囊袋之间 的管道中的钻孔注入浆液， 以此在管道内部形成压力 差 ， 促使浆液向四周钻孔表层渗透。 新型多囊袋多级注浆封 孔技术 ， 不仅可 以填充管 道周围以及钻孔 附近 的缝隙 j ， 封堵在钻孔注浆时出 现的漏气缝隙， 而且可以给钻孔注浆的管道提供支持 ， 促使钻孔注浆没有 出现缝隙 ， 这样不会对 钻孔管道 的 稳定性产生影 响， 保证 了钻孔注浆的管道 附近没有漏 气缝隙 ， 同时还能规避后续通道漏气的发生 。 2新型多囊袋 多级注浆封孔技术和传统 的聚氨酯 封孔技术的比较 2 ． 1 传统的聚氨酯封孔技术 国内本煤层钻孔普遍采用“ 高分子发泡材料” ， 在 实际运用中将聚氨酯材料作为重要原材料。这样就会 出现两方面的不足， 分别是 第一， 没有足够抵抗压力 的强度 ； 第二 ， 可以再进行更深层次 的压缩。较高浓度 瓦斯的矿井和煤同瓦斯比较明显的矿井通常可 以进行 更深层次的开采 ， 与之对应的是所产生的热应力差距 也比较大， 以及煤层的强度通常较差， 矿井下的煤层需 要进行钻孔开采， 在地应力作用下将逐渐改变， 钻孔在 改变的过程中， 会促使钻孔周围的煤体将出现松动裂 隙 漏气通道 。其和机械弹性封孔技术相比较， 后者 注浆钻孔的密封性能较差， 钻孔气体通透性太大， 不能 实际用于矿井煤层长期进行抽采技术。和充气式封孔 器相比较 后者充气式封孔器的形式主要有两种， 一种 是不用充气的气囊形式， 还有一种是需要充气的气囊 形式。后者只能作为临时使用的注浆封孔技术。 和其 他的注浆封孔技术相比较， 传统的聚氨酯封孔技术存 在一些优点 ， 有利于进行实际应用 ， 但是和新型多囊袋 多级注浆封孔技术装置相比较， 就存在很大的不足。 2 ． 2新型 多囊袋 多级注浆封孔技术 新型多囊袋多级注浆封孔技术装置将带压注浆封 孔流程作为研究依据和基本 支持 ， 将其主要应用在 各 种煤矿井下进行各种注浆钻孔的封孔。利用注浆泵先 将封孔器两端的囊袋充满浆液然后两端膨胀后再封闭 两囊袋中间区域， 从而实现多层带压封孔， 保证良好效 果。这种封孔方法一方面能使钻孔周围的裂隙得到充 收稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 0 作者简介 吕林 1 9 9 2一 ， 男， 河南信阳人， 中国矿业大学安全工程专业本科在读。 1 4 8 填 ， 同时还能消除开孔时形成 的漏气通道裂缝 ， 即消除 初期漏气通道； 另一 方面能使钻孔得到可靠的支护， 保 证钻孔的稳定 ， 使钻孔周围不再产生新的漏气通道 裂 隙 ， 即避免后期漏气通道的产生和发展。这种方法简 单， 适合各种地质情况的钻孔。特别适合于钻孔倾角 大 、 封孔深度深的上向或下 向孔封孔。通 过以上钻孔 封孔技术的对比可知新型 多囊袋多级注浆封孔技术装 置最为方便 ， 还可 以支护钻孔 防止 漏气 带的形成。同 时适用于各种钻孔 并将 其应 用于煤 层钻孔封堵 ， 如煤 层测压钻孔、 岩巷上行钻孔、 下行钻孔、 煤层钻孔等各 种注浆钻孔的瓦斯抽采封堵。 3新型多囊袋多级注浆封孔技术的应用 通过案例来对新型多囊袋多级注浆封孔技术装置 进行研究 ， 将新型多囊袋多级注浆封孔技术在某 地煤 矿进行实际运用进行分析。在矿井中的一个运输顺槽 上进行钻孔施工， 共钻 5 5个孔， 对其全部进行新型多 囊袋多级注浆封孔技术装置 的连接 ， 进行注浆钻孔 ， 空 口使用具有柔韧性的连接软管。在该地利用新型多囊 袋多级注浆封孔技术装置选择了3 3 个钻孔， 2 2个钻孔 采用传统的注浆封孔方式 ， 即加入聚氨酯来进行封孔。 对比这样的实验结果 利用新型多囊袋多级注浆封孔 技术装置注浆钻孔和利用传统的添加聚氨酯进行注浆 钻孔间隔布置 ， 钻孔数 目约为 2 1 。新型多囊袋多级注 浆封孔技术装置和传统的聚氨酯注浆钻孔封孔时间和 注浆封孔效果基础情况相同 ， 以此来对这次装置 的对 比的准确率和可靠性进行保证。利用新型多囊袋多级 注浆封孔技术装置和传统的聚氨酯注浆封孔技术结果 对比有以下四方面的内容。 1 新型多囊袋多级注浆封孔技术装置注浆封孔 无效的行为有 1 0 ． 2 ％， 而传统的添加聚氨酯进行注浆 封孔无效的行 为有 5 4 ． 0 ％ 。 2 新型多囊袋多级注浆封孔技术装置注浆封孔 方法的均匀浓度为传统的添加聚氨酯注浆封孔法浓度 的 1 4 3 ％ 。 3 传统的添加聚氨酯注浆封孔的高浓度注浆钻 孔浓度退化的很快， 而新型多囊袋多级注浆封孔技术 装置 ， 注浆封孔高浓度钻孔的浓度退化较 为缓慢 ， 由此 可见， 新型多囊袋多级注浆封孔技术装 置的岳 期封孔 效果较好 。 4 由对比之后的数据可知传统的添加聚氨酯注 浆封孔方法 ， 随着时间的变化， 注浆钻孔 以及封孔失效 现象较为明显， 后期部分钻孔无法测出瓦斯浓度， 而囊 袋式注浆封孔法则无此现象发生 ， 后期封孔效果稳定。 根据上述对 比研 究分析可知 ， 新 型多囊袋多级注 浆封孔技术装置使用的是主动保护注浆封孔的原理， 应用结果较为独特新奇而且构思比较新颖， 能够促进 矿井顺利地开展现场施工作业 ， 封孔效 果和传统的添 加聚氨酯注浆封孔相比较， 有非常显著的效果 ， 是提高 本煤层瓦斯浓度的最有效方法。其主要有以下两方面 的体现。 1 利用高压注浆 ， 浆液进入钻孔 裂隙， 减少了钻 孔的漏气量， 增加了瓦斯抽放浓度， 提高了瓦斯抽放效 率 ， 较好地解 决 了某 些地区煤矿企业矿井 瓦斯不稳 定 煤层抽采较难的问题。 2 采用风动注浆泵注浆， 使煤孔封孔时间缩短到 2 0 m i n内， 降低 了劳动强度 ， 提高了封孔工效 ， 节约了瓦 斯抽放封孔成本。 4结束语 本文主要研究新型多囊袋多级注浆封孔技术以及 在煤矿企业中的应用 ， 基于理论和实践 的研究 ， 提出新 型多囊袋多级注浆封孔技术， 这个技术能够明显的改 善煤矿企业 中瓦斯事故的发生 ， 是煤矿瓦斯 治理 的有 效方法。 1 新型多囊袋多级注浆封孔技术 能够达到注浆 封孔的目的， 将管道和钻孔周围的缝隙进行填充， 防止 以后发生漏气现象， 保护钻孔的稳定性， 促使注浆钻孔 的内部和附近形成较高的应力区 ] ， 不间断地对没有 注浆的管道缝 隙进行填充 ， 更深入 的避 免了管道漏气 的情形， 还能够减小注浆封孔管道的通透性， 有效的保 持注浆钻孔的稳定性， 提升瓦斯的浓度， 保证管道周围 没有漏气现象。 2 使用新型多囊袋多级注浆封孔技术可以增强 注浆钻孔的封孔效果 ， 提升整个矿井 的抽采浓度 ， 能够 有效地对瓦斯浓度进行控制_ 8 ] ， 为瓦斯的使用给予相 应高效的技术支持 ， 还能减少瓦斯因为浓度较低而进 行排放对大气和环境的影响程度。 3 使用新型多囊袋多级注浆封孔技术， 能够有效 地增强注浆钻孔的抽采能力， 保证瓦斯的高浓度_ 9 ] ， 能 够使注浆钻孔的管道不关闭阀门， 还能继续有效的工 作， 减少瓦斯的抽采时间， 能够保证煤矿工作人员的安 全， 降低瓦斯事故的发生。 参 考文献 [ 1 ] 孙玉宁， 等． 囊袋式注浆封孔单向阀剪切销的实验分析 [ J ] ． 煤矿机械， 2 0 1 0 ， 3 1 3 6 2 6 3 ． [ 2 ] 潘峰． 囊袋式注浆和聚氨酯 2种封孔方式的抽放效果对 比分析[ J ] ． 煤矿安全， 2 0 1 2 ， 4 3 9 1 7 71 7 9 ． [ 3 ] 王启金 ， 等． 囊袋式注浆封孔技术在郑州矿区” 三软” 煤 层的应用[ J ] ． 中州煤炭， 2 0 0 9 ， 7 1 61 8 ． [ 4 ] 翁奇． L HWF NI 型快速囊袋封孔装置顺层瓦斯抽采 钻孔新技术及其应用[ J ] ． 科技创新与应用， 2 0 1 4 ， 3 6 5 2 5 3 ． [ 5 ] 张晋泉， 元培红． 囊带式注浆封孔技术在宏远煤业的应 用[ J ] ． 机械管理开发， 2 0 1 3 ， 6 5 4 5 56 7 ． [ 6 ] 孙振敏． 本煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术试验研究[ D] ． 内蒙古科技大学。 2 0 1 3 ． [ 7 ] 吴水平． 囊袋式注浆封孔法在煤矿瓦斯抽采封孔中的 应用[ J ] ． 中国煤炭， 2 0 1 0， 3 6 6 9 8 9 91 0 3 ． [ 8 ] 李付涛， 申晋伟． 囊袋式注浆封孔法在本煤层瓦斯抽放 封孔中的试验应用[ J ] ． 煤矿现代化， 2 0 1 3 ， 6 1 21 3 ． [ 9 ] 伍名芳． 试论建筑工程浆囊袋注浆锚杆施工技术 [ J ] ． 城市建设理论研究， 2 0 1 2， 1 4 ． 责任编辑 陈文明 1 4 9