第一篇：封孔技術[推薦]

聚氨酯封孔、人工送水泥封孔和壓氣送水泥封孔的封孔深度一般都小于5m，適用于短時間瓦斯抽放鉆孔封孔和巷道煤壁破碎帶短的瓦斯抽放鉆孔封孔；注漿封孔泵封孔的封孔深度能達到20m以上，封孔用的水泥漿水灰質量比達到0.4:1（水:水泥），這種高稠度水泥漿在鉆孔內基本不收縮，適用于各類瓦斯抽放鉆孔的封孔，是目前普遍采用的瓦斯抽放鉆孔封孔方法。

因此，本次主要針對BFZ-10/1.2（2.4）型礦用注漿封孔泵及其封孔工藝進行介紹。2 注漿封孔泵及其封孔的特點

2.1 具有同時攪拌和輸送高稠度水泥漿的特點，水灰質量比達到：0.4：1（水：水泥）。

2.2 無須對封孔段進行擴孔和把注漿管送到待封鉆孔的底部，而只需把注漿管在待封鉆孔的孔口處作適當的固定和封堵即可。2.3 由于具有上述1、2的特點，大大簡化了封孔工藝、降低了封孔作業的勞動強度。

wk_ad_begin({pid

:

21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();});

2.4 高稠度水泥漿由于具有基本不收縮性，從而保證了對任何鉆孔都能確保封孔的嚴密性，提高了對鉆孔的封孔質量。

常規的瓦斯抽采鉆孔封孔技術包括采用有機材料或無機材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、機械注水泥砂漿封孔、發泡聚合材料封孔。現在研究的很多種封孔放法結合了各種封孔技術優點，采用兩種或多種技術組合使用，使封孔效果得到改善。同時從一次封孔研究到二次封孔技術，使封孔技術更加豐富，提高了抽采效率。

1、粘土人工封孔

常用粘土為黃泥或水泥團，粘土封孔法對封孔的材料要求不高,而且所花費的成本也很低,但是對封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個環節的疏忽都可以導致其鉆孔封閉不實。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團人工封孔，鉆孔密封質量差、作業時間長、勞動強度大，現場已很少采用。

2、機械注水泥砂漿封孔

水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后,將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。其封孔材料在注入時為液態,等其凝固后為固態,能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙和解決粘土法封孔難以解決的一些難題,從而能較好的封實鉆孔。用一根回漿管即可檢驗其封孔長度,操作比較簡單省時。

機械注漿雖可大大縮短封孔時間，但是目前的機械注漿設備笨重，加大了工人的勞動強度和搬運時間。對于傾斜鉆孔可以保證封孔質量，但是對于近水平或緩傾斜煤層不適用。水泥短時間內不能硬化固結，并且凝固后易收縮導致漏氣，從而使封孔后瓦斯濃度衰減比較快。

3、發泡聚合材料封孔

采用發泡聚合材料聚氨酯(馬麗散)封孔，由于聚合材料發泡倍數高、質量輕，具有工藝簡單、密封可靠、封孔迅速等特點而得到了廣泛應用。然而目前化學聚氨酯封孔技術主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5 m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，鉆孔抽采壽命不長，甚至對操作不熟練的封孔工人，由于聚氨酯發泡反應快，一般在2～4min完成，抽采鉆孔往往很難成功封孔而造成廢孔。發泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。

4、封孔器封孔

封孔器封孔法一般用于巖層致密和服務時間不長的巖孔, 主要包括摩擦式封孔器和水

力膨脹式封孔器兩大類。封孔時先將封孔器放入鉆孔封孔位置, 再通過留在鉆孔外的專門機械機構使內、外管相對運動, 擠壓封孔器前端的膠皮脹圈, 使之在徑向膨脹進而將鉆孔封堵嚴密。封孔器膨脹系數大, 封孔質量可靠, 還可以重復利用, 是一種理想的封孔裝置。但是由于其昂貴的成本和價格, 目前并沒有得到普及應用。

5、聚氨酯封孔器封孔

該方法使用三種化學藥液,按一定比例進行配比,將配好的藥液均勻涂抹在麻袋上,涂抹的同時迅速把麻袋纏繞在封孔器上,再把封孔器送入抽放鉆孔孔口內,此時依靠聚胺脂發生化學反應而膨脹,從而達到鉆孔封孔的目的。缺點： 藥液配比必須適中,一旦配比不適中,將不能實現封孔目的,導致材料的浪費。2 藥液發生膨脹需要一定時間,一般在60 min以上,8 h 班最多可完成6個鉆孔,不能實現快速封孔,且孔口有殘留膨脹物。封孔后受到頂板的擠壓易出現裂縫,導致鉆孔漏氣,降低抽放效果。4 鉆孔封孔長度有限,一般封孔器的長度僅為3 m ,封孔段僅為800 mm～1 000 mm。實踐證明,封孔段距離應不小于5 m。由于不能實現長距離封孔,導致鉆孔抽放負壓較低,最大只能達到9.3kPa～10.9kPa。鉆孔封孔段易出現導通通道,尤其是全錨支護的巷道。

6、囊袋式注漿封孔

囊袋式注漿封孔法是考慮到國內現行封孔技術的缺陷,結合國外封孔技術的經驗和國內情況提出的一種成本適中、能顯著改善抽采效果的封孔方法。它改變了過去人們普遍認為的瓦斯抽采鉆孔難以實現注漿封孔的常規看法。同時,這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂隙得到充填,消除開孔時形成的漏氣通道(裂隙);另一方面能使鉆孔得到可靠的支護,保證鉆孔的穩定性,使鉆孔周圍不再產生新的漏氣通道(裂隙)。

囊袋式注漿封孔法的關鍵技術是孔內一次性囊袋注漿裝置。該裝置通過2個囊袋封堵1 段鉆孔,2個囊袋之間有1段塑料管,塑料管上開設有鉆孔注漿口,先向囊袋注漿,通過囊袋膨漲后封堵封孔段鉆孔,然后囊袋內的漿液通過鉆孔注漿口向2個囊袋之間的鉆孔注漿,并形成注漿壓力使漿液向鉆孔壁滲透。

囊袋式注漿封孔法的裝置結構新穎、構思巧妙,能夠順利的進行現場施工,封孔效果較聚氨酯封孔法有顯著的提高,是提高煤層瓦斯抽采濃度的有效方法。

7、帶壓注漿封孔技術 由于煤層內存在大量的構造裂隙,尤其是在受采動影響較大的煤體內,裂隙發育程度更高。同時在鉆機打鉆的過程中,加劇了煤體的破壞程度,使裂隙貫穿煤幫和鉆孔,如果封孔不嚴實,在負壓狀態下,空氣由煤幫和鉆孔周邊進入孔內,會導致抽采濃度短期內下降到10%以下。帶壓注漿封孔技術把鉆孔兩端堵住,中間一段注入封孔劑,封孔深度可達8m,超過巷道的裂隙帶。封孔劑在密閉的空間膨脹時,產生一定的壓力,可進入鉆孔壁周圍的裂隙中,加強了與孔壁的粘合度。為了有效改善封孔質量,提高抽采濃度，中國礦業大學研發了賽瑞封孔劑及配套封孔設備KSZB160-2礦用手動注漿泵。

優點： 在現場使用帶壓注漿封孔技術比原封孔技術瓦斯抽采濃度平均提高了40%左右，高濃度維持周期長，一次封孔后一般可達2個月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036．8m3(按抽2個月算)。帶壓注漿封孔技術，增加了封孔深度，實現了封孔技術由手工向機械的轉換，提高了抽采鉆孔的封孔質量，保證了瓦斯抽采效果，延長了鉆孔瓦斯抽采期，取得顯著的經濟效益與社會效益。賽瑞封孔劑的發泡倍數為4～5倍，發泡倍數適中，材料的密實度滿足封孔的要求，在不會漏氣的情況下又節省材料。賽瑞封孔材料在發泡的過程中可以滲入孔壁的裂隙中，增加封孔的密實性，且賽瑞材料具有良好的柔韌性和抗壓能力，可以避免抽采負壓作用下封孔管的微量變形造成的影響。增加了封孔深度和長度，有效避開巷道松動圈。6 封孔過程操作簡單，工人可以熟練掌握。封孔工藝配套使用的KSZB160-2 礦用手動注漿泵結構簡單，重量僅為20 kg，便于移動，使用維護方便。

8、二次封孔

現有的瓦斯抽放鉆孔的封孔方法都還局限于一次封孔階段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放濃度。對于順層鉆孔,即使初期瓦斯抽放濃度較高,但隨著大量瓦斯被抽出,煤體的彈性潛能得以釋放,將使煤層發生變形、位移和卸壓,鉆孔周邊的孔(裂)隙發育、擴張,在抽放負壓的作用下外界空氣易從這些孔(裂)隙通道進入孔內,從而導致瓦斯抽放濃度下降,縮短了鉆孔的有效抽放壽命。針對該技術難題,借鑒火區封閉堵漏的原理,2007 年中國礦業大學課題組首次提出了二次封孔方法及配套裝置,并在山西晉城寺河礦進行了成功應用。

二次封孔方法的應用可劃分為2個階段:第1次封孔階段和第2次封孔階段。一次封孔利用馬麗散、賽瑞等高分子聚合發泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放濃度下降到30%時，利用壓縮氣源將微細膨脹粉料噴入煤層鉆孔內，滲入煤層裂隙區域，堵塞裂隙，濃度上升。

現場試驗結果表明,應用二次封孔方法瓦斯抽放后期的濃度可提高25%～50% ,平均延長瓦斯抽放期約3個月,提高了鉆孔的利用率,顯著改善瓦斯抽放效果。二次封孔方法在我國的煤層鉆孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推廣應用前景。

第二篇：優化鉆孔封孔工藝 改進鉆孔封孔技術

優化鉆孔封孔工藝 改進鉆孔封孔技術

――――通風區增收節支趟出了一條新路子

李懷忠

段王煤業集團段王通風區積極推進增收節支措施，努力節本增效，五月份，該區從優化鉆孔封孔工藝，改進鉆孔封孔技術，采用新材料入手，每個抽放鉆孔封孔成本降低約90元，千米回采工作面可節約成本11.88萬元，增收節支工作又趟出了一條新路子。

鉆孔封孔技術是礦井瓦斯抽放工作的重要環節，是抽采瓦斯工程的終端工藝，封孔質量的好壞是決定抽放效果的關鍵。段王屬高瓦斯礦井，抽放效果不好，會引發瓦斯積聚與超限現象，造成安全生產事故。封孔技術的改進，有利于減少負壓消耗，減輕抽放管路的負荷，提高抽放效率，提升抽采水平，降低生產成本，提高生產成效。

通風區曾用過黃泥、水泥封孔技術，該封孔法雖封孔工藝簡單，材料來源廣泛，但勞動強度高，而且黃泥干燥后會出現裂隙，且上部不易充實，封孔質量較差，后來采用新型材料聚胺脂膨化材料8米全程封孔，該方法是化學封孔法，具有封孔質量好，封孔速度快，工人勞動強度低等優點，但封孔材料成本高，且需從外地購進。又屬危險品范疇，不便于運輸與積存。為此，通風區創新方法，改用了成本比較低，安全性能高的化學密閉波雷因進行封孔，經測試，抽放負壓沒有變化，抽放濃度提高了，說明封孔是嚴密的，沒有漏氣現象，抽放效果得到了檢驗。這樣不但提高封孔質量，還節約了封孔成本。

采用原來的封孔法，每噸胺脂封孔材料72000元，每50kg可封孔20個，每個鉆孔封孔材料成本180元；如采用現在的新材料進行封孔，按每13個鉆孔用50kg波雷因計算，１噸波雷因可封孔260個，每噸25360元，每個孔的材料成本在98元。同時，抽放隊還用ＰＥ管代替鐵管做封孔管，每孔可省材料費8－9元，兩項創新可為公司節約至少每孔90元。巷道長度1000米的回采工作面，每3米一個本煤層鉆孔，進風巷回風巷共600個本煤層鉆孔；每70米一個鉆場，每個鉆場30個高位孔，是420個高位鉆孔；再加上回風巷每3米一個穿層鉆孔，共計1320個鉆孔。那么節約成本在118800元。

利用波雷因封孔，一方面，節約了材料，降低了成本。另一方面，封孔后的鉆孔沿程封堵密實，沒中空的現象，封泥密度，強度變大。由于鉆孔施工完畢后及時對鉆孔下封孔管，化學封孔劑通過反應發泡和固化的過程，形成的固體物非常堅硬，抗壓力能達到25-38MPa.。在封孔器壓力推注下封孔材料還能迅速滲入在應力作用下產生的煤壁裂隙。漏氣率也降低了，極大的提高了抽放效率。

第三篇：煤礦封孔技術現狀調查

非帶壓封孔技術

1.1 水泥砂漿封孔

適用性：水泥漿封孔一般用于鉆孔長度較長、傾角較大的情況；對近水平、緩傾斜煤層鉆孔密封，水泥漿靠自然下沉凝固，容易形成月牙形的孔隙，效果不佳。

作用原理：為避免水泥漿凝固后收縮，常在水泥中添加膨脹劑制成膨脹不收縮水泥封孔材料，孔周圍的裂隙得到充填，封堵開孔時形成的孔裂隙漏氣通道；另一方面能夠對鉆孔封孔段形成支撐作用，保證鉆孔穩定，鉆孔周圍不會在后期產生新的漏氣通道，避免后期鉆孔漏氣。

應用情況：膨脹不收縮水泥強度、氣密性明顯優于化學材料，比化學材料具有更好的封孔效果，但是由于其封孔質量總體較差，目前已被逐步淘汰。

1.2 高分子發泡材料封孔

適用性：高分子發泡材料固化后具有可塑性，微小壓力下不易變形，與煤巖體牢固粘結，操作簡單，封孔快，早強性好；但這種材料難以抵抗煤層在地應力采掘活動干擾下產生的蠕變，抗壓能力有限，不能對鉆孔周圍形成有效的支護作用。

作用原理：高分子發泡材料封孔使用A，B雙組份高分子有機材料，在封孔時通過A，B兩種組分材料混合發生化學反應膨脹而填充抽采鉆孔裂隙。

應用情況：高分子發泡材料在前幾年較廣泛使用，由于近年來對封孔質量要求更高，高分子發泡材料封孔技術已逐步被“兩堵一注”封孔技術、二次封孔技術取代。

1.3 機械式封孔

機械式封孔一般使用可以重復利用的封孔器密封煤層瓦斯抽采鉆孔，主要有機械彈性膨脹體封孔器、水力膨脹式封孔器、充氣式封孔器。

實用性：

水力膨脹式封孔器和充氣式封孔器在使用過程中需要另外專門敷設一條水管或氣管，使得工作量加大，并且會使裝置重量增大，操作不便。

機械彈性膨脹體封孔器，利用留在鉆孔外面的機械機構使得內外管相對運

動，擠壓封孔器前端的橡膠可膨脹圈，使之在徑向方向膨脹進而將鉆孔嚴密封堵。該裝置適用于巖柱比較完整致密的地質條件，優點是封孔工藝操作過程簡單，封孔器可以重復多次使用，能夠應用在短時間內的快速封孔。不適用于松軟破碎煤巖鉆孔和深度較大鉆孔，封孔距離短，封孔質量差，瓦斯抽采效率低下，不能保證長效的封孔效果。“兩堵一注”帶壓封孔技術

2.1 有機—無機材料組合封孔

圖 2-1 有機—無機材料組合封孔工藝

使用有機材料固化速度快且封孔工藝簡單，但有機材料發泡后內部產生孔隙較大的蜂窩多孔狀結構，形成相互導通的腔體陣列，有機材料與鉆孔壁的結合面不穩定，會在材料與孔壁之間形成漏氣通道。

使用無機材料比如水泥漿封孔時，由于材料分子較小，與煤層有很好的親和力，比較容易進入并充填孔壁裂隙且改變煤層結構，能夠提高煤體的抗壓強度，對煤體產生加固作用，但水泥漿凝固后會與煤壁之間形成一層黏結層，且黏結層與鉆孔壁會產生裂隙，使得結合面滲透性變差。

通過有機材料與無機材料組合，能夠克服各自單獨使用時的缺點，既能充填原有裂隙又能防止產生新的漏氣通道，從而有效提高瓦斯抽采濃度與效率。

2.1.1 徑向膨脹滲透封孔技術(2013)封孔材料

采用膨脹封孔劑為封孔材料，該材料具有初凝時間和強度可調、凝固后不析水、膨脹系數高和膨脹后致密性強、成本較低等特點。

封孔深度

合理封孔深度的設定原則就是最大限度地抽采煤體瓦斯和使煤體卸壓，范圍為超過巷道松動圈且小于應力集中峰值點。該技術主要通過鉆屑量變化來作為確定范圍的依據。

封孔工藝

鉆孔施工完成后先注入聚氨酯使其在鉆孔中形成封孔空腔;將膨脹封孔劑和水按 1∶1 混合倒入注漿泵中，攪拌均勻使之無沉淀;連接注料管，以 2～3 MPa 的壓力將漿液注入封孔空腔，注滿后維持注料壓力 10～15 min。

圖 2-2 徑向膨脹滲透封孔技術原理示意

效果

采用徑向膨脹滲透封孔技術的鉆孔瓦斯抽采體積分數提高 21% ～ 32%，平均瓦斯抽采流量提高0.016 m 3 /min。

2.2 賽瑞封孔劑帶壓封孔

材料及其特性：賽瑞封孔劑屬于聚氨酯類高分子聚合材料，是在聚氨酯材料中加入微膨脹顆粒，從而增加其膨脹性與滲透性，比聚氨酯材料具有更強的可塑性與抗壓強度，能夠與鉆孔壁緊密粘結。

工藝：將賽瑞封孔劑涂抹在棉紗上使其在鉆孔兩端形成封堵段，然后利用用手動注漿泵將賽瑞封孔劑壓入密閉空間。

適用性：通過帶壓注漿使漿液更好的滲入鉆孔周圍裂隙。賽瑞封孔劑固化后不能保持柔性狀態，難以抵抗采動影響產生的鉆孔變形，后期容易產生漏氣通道。操作過程復雜，工作量大，可能對員工身體有害。

2.3 囊袋式封孔技術

圖 2-3 囊袋式注漿封孔工藝示意圖

工藝：封孔時使用一個預先制好的成品囊袋，囊袋中有注漿閥，中間有爆破閥，利用高壓泵向囊袋注入水泥漿封堵圍巖漏氣通道并且能減緩鉆孔變形速度，減小封孔段巖體的透氣性。

實用性：囊袋式封孔比聚氨酯具有更強的支護作用，能夠實現任意角度的注漿且封堵效果良好，現場操作簡單封孔方便。但使用囊袋封孔時操作可靠性較差，囊袋材料難以回收，且不適用于具有較豐富的裂隙和縫隙的煤層卸壓帶。2.3.1 氣囊延時膨脹帶壓注漿封孔技術

工藝：氣囊延時膨脹帶壓注漿封孔時利用兩端氣密性良好的氣囊封堵鉆孔兩端形成密閉空間，氣囊中提前加入藥劑送入鉆孔后藥劑與水反應膨脹封堵鉆孔周圍裂隙，反應時間可通過藥劑量控制，藥劑成本低且無毒。向密閉空間注入SNZQ－P型無機封孔材料，該材料能夠高水灰比的情況下快速凝固，且固化后致密性良好，形成高強度致密體。良好的流動性和滲透性使材料能快速填充裂隙，充分覆蓋鉆孔周圍的松動圈。

實用性：氣囊延時膨脹帶壓封孔技術在神華寧煤集團汝箕溝煤礦、國投河南新能開發有限公司王行莊煤礦等推廣使用，瓦斯抽采濃度比原有工藝提高近50～60%，且瓦斯抽采濃度衰減速度明顯降低，瓦斯抽采周期明顯延長。氣囊延時對地質條件適應性差，操作過程瓦斯抽采鉆孔需要提前準確計算合適的封孔深度、封孔長度、封孔半徑和注漿壓力等相關參數，否則就會影響瓦斯抽采濃度。2.3.2 鉆屑回填封孔技術

圖 2-4 兩堵一注封孔裝置示意圖

原理：該裝置的原理是在離孔口位置1m 內有1個1m長的囊袋，在離花管位置1 m 處有1個1m 長的囊袋，2個囊袋所包裹的注漿管段均有1個出漿口。在注漿管中部有1個爆破閥，其作用是在2個囊袋充滿漿液固料后，隨著注漿管內漿液壓力增大而爆破，進而使漿液充滿整個抽放鉆孔。2.3.3 新型囊袋式封孔裝置

圖 2-5 囊袋式注漿封孔器示意圖

組成：囊袋式注槳封孔裝置組件有囊袋、后堵頭、前堵頭、中部支撐件、出漿控制閥、逆止閥等。

工藝：在前堵頭上開管孔，管孔用來穿套瓦斯抽采管，管孔內安裝有密封裝置，并通過銷釘使囊袋式封孔裝置與瓦斯抽采管連作一體；出漿控制閥安裝在中部支撐件上，出漿控制閥的作用是控制囊袋內漿液向囊袋外出漿的最小出漿壓力，保證出漿控制閥出漿之前，囊袋能夠充分膨脹并接觸鉆孔壁；前堵頭設有管孔和注漿孔，管孔用來穿套抽采管，注漿孔用來插接注漿管，并在注漿孔內安裝逆止閥，注漿管與注漿孔之間采用易剪斷注漿壓力控制銷聯結，當注漿壓力達到設定數值時，注漿壓力控制銷自動剪斷，注漿管自動與注漿孔脫離。

實用性：囊袋式注漿封孔經過長期抽采還可以保持較高的瓦斯濃度，比聚氨酯有持久高效抽采效果，證明囊袋式注漿封孔技術適合長時間的瓦斯抽采，減少瓦斯抽采周期，加快工作面回采，并對工作面安全高效生產提供了技術支持。

2.3.4 基于PD密封材料的鉆孔封孔技術

材料：PD密封材料以微膠囊化技術為技術基礎，膠囊平均粒徑為 1～5 000 μm，為平滑的球狀，體積膨脹倍數為1.29。PD材料是將膨脹水泥與高水材料配方有機結合并加入若干種增稠、保水材料而形成的新型無機膨脹材料，其具有水泥砂漿的強度，同時又具有聚氨酯的膨脹性能。

PD 在初成時溶液稀釋，容易注漿。漿液注入鉆孔后向鉆孔周邊裂隙高強度地滲透，使得材料與煤體或巖體緊密粘合在一起，1～2 h 后逐漸變稠，體積不斷膨脹，強度逐漸增加，4～8 h 后漿液凝固為具有一定韌性的柔軟固體，因而能夠避免鉆孔密封后密封材料因自身原因或者在地壓作用下產生新的裂隙，并在此狀態上能夠保持較長時間

工藝：封孔時，先將封孔器兩端的囊袋充滿聚氨酯或者其他漿液，利用其膨脹固化效應，在鉆孔兩端起到暫時封堵作用，然后對中間段實施 2 次帶壓注水泥砂漿充填封堵。

使用專用封孔囊袋將封孔管前后端套住并各自密閉綁扎，使用自制的壓風充填容器將混合后的聚氨酯液先充填至封孔段的兩端，使其在密閉的封孔囊袋內發泡膨脹，將兩端充填并固定。接著使用注漿泵將混合好的水泥砂漿向封孔段中間部位進行充填。返漿后，停止注漿，間隔約2h，待水泥漿沉淀收縮，再加注第2次，保持注漿壓力在4～6MPa，此時暫時密閉返漿管口，在泵壓作用下漿液不斷地滲透到鉆孔周圍煤、巖層的各個裂隙里面，同時含PD材料的漿體強度不斷增加至柔軟的固體程度，并與煤、巖緊密結合，形成一體，泵壓穩定在6MPa直至注漿結束。

實用性：基于 PD 密封材料的“兩堵一注”二次帶壓加注水泥砂漿封孔技術的實質是在傳統“兩堵一注”水泥砂漿封孔工藝中增加了 PD 密封材料，帶壓注漿，同時增加了一次帶壓注漿過程，強化了裂隙封堵效果。2.3.5 預制粉料充填封孔技術

圖 2-6 封孔系統構成示意圖

原理：預制充填具有“封 － 固”二重功效顆粒。預制充填封孔技術主要基于裂隙分級條件對應的粉料貝雷法級配。根據煤巖結構中的孔隙－裂隙分布，選取材料級配設計方案，完成孔隙－裂隙的有效填充;為保證充填封閉完整性，采用膨脹材料完成裂隙內顆粒的混合固結，實現結構重構，將材料顆粒與煤巖融為一體，實現高效密封，并有效加固鉆孔結構。

工藝：填充材料粒度級配選取是根據具體的煤巖特性和鉆孔施工條件配制，填充材料為混合物，主要包含具備膨脹、黏結特性的無機材料和支撐劑。在施工鉆孔后，完成封孔系統安裝，采用聚氨酯完成固定封閉后，開啟高壓風管和抽放泵的“高壓吹送 － 負壓抽采”聯合模式，將預制粉料輸入目標孔段;繼而將濃度適當的泥漿泵泵入，當抽采孔反水，或抽采負壓顯著提高后，封孔技術達標。

圖 2-7 封孔效果示意圖

圖 2-8 封孔流程示意圖

實用性：可以進一步提高封孔效果，尤其對于孔外漏氣難題具有較好的適用性。預制充填式封孔較傳統水泥砂漿封孔效果明顯提高，可有效提高瓦斯抽采濃度，降低煤層損害。

2.3.6 鉆孔自適應動態密封技術

圖 2-9 封孔器設計原理示意圖

原理：該技術以“固封液”和“液封氣”系統為基礎，充分利用封孔器固體封孔段壁面良好的柔軟性、彈性和充脹后的承壓性，使封孔器不但能適應鉆孔表面各凹凸不平的形狀，而且對鉆孔后續發生形變、縮徑與塌孔都具有很好的自適應帶壓密封效果，保證空腔內注入的高壓密封液向周圍煤體內滲入，從而在鉆孔徑向方向形成滲流圈，充填各應力作用形成的漏風圈裂隙，達到單個鉆孔的最佳密封效果。

圖 2-10 抽采鉆孔粘液擴散示意圖

實用性：根據煤層條件、鉆孔有效抽采半徑等參數合理布置鉆孔結構，使每個鉆孔滲流密封圈相交并持續擴散，最終在鉆孔周圍煤體內形成一堵固液耦合的立體壁式封面，從而實現對巷道與鉆孔采動松動圈裂隙的密封有效阻止了高負壓下巷道空氣的漏入和煤層中瓦斯向巷道空間的涌出，保證抽采瓦斯的濃度及良好的工作環境，防止鉆孔失效等因素帶來的瓦斯抽采遺留帶，增加煤層回采的安全保障，為實現礦井瓦斯高效抽采及利用提供了有力途徑。

圖 2-11 單一封孔效果圖

2.4 “強弱強”封孔技術

圖 2-12 “強弱強”封孔示意圖

工藝：該工藝選用高強度的 PD 漿液、弱強度的果凍狀膠體，以及高強度的吸水高分子材料對鉆孔進行三層封堵，漿液在煤體孔隙裂隙中形成的致密固化體能增加煤體強度從而減小煤體滲透性。

實用性：能夠適用于各種地質條件的煤層瓦斯抽采鉆孔封孔，能有效的提高瓦斯抽采濃度，提升礦井瓦斯抽采率。但封孔過程繁瑣，裝置連接復雜，封孔效率低，注漿材料成本較高，制備繁瑣，市場購買不方便。

2.5 注氣式主動封孔技術(2017)材料：柔性膏體

1．鉆孔2.彈性氣囊3.外堵頭4.注漿管5.壓力表6.注氣泵 7.注氣管8.氣閥9.瓦斯抽采管10.注漿管11.漿液12.內堵頭

圖 2-13 注氣式主動封孔技術示意圖

工藝：通過注漿管向內堵頭和外堵頭之間的鉆孔空間內注入無機封孔材料與水混合反應而成的漿液，待回漿管出現回漿時，停止注漿并關閉注漿管和回漿管的閥門；使用手動注氣泵通過注氣管向彈性氣囊內充氣，待壓力表示數為 0.5 MPa時，停止充氣，關閉氣閥，氣體通過擠壓彈性氣囊外壁將漿液擠壓進鉆孔深部裂隙中，提高封堵效果；5 min后，打開氣閥放出彈性氣囊內的空氣，關閉氣閥，繼續通過注漿管向內堵頭和外堵頭之間的鉆孔空間內注入漿液，待回漿管出現回漿時，停止注漿并關閉注漿管和回漿管的閥門；重復注氣注漿多次，每重復一次提高充氣氣壓 0.1 MPa，當注漿管不能順利向內堵頭和外堵頭之間的鉆孔空間內注入漿液時，停止注漿并關閉注漿管和回漿管的閥門；使用手動注氣泵通過注氣管向彈性氣囊內充氣，待壓力表示數為1MPa時，停止充氣，關閉氣閥，完成封孔工作。

原理：多次氣體擠壓氣囊壁、氣囊壁擠壓漿液的方式，將漿液擠壓至鉆孔周圍深部裂隙中，有效封堵深部裂隙，并使漿液長期保持帶壓狀態，能夠封堵因鉆孔動態變形和漿液失水產生的新生裂隙。

實用性：采用注氣式主動封孔技術與柔性膏體封孔材料聯合封孔的鉆孔，瓦斯抽采濃度和持久性均高于只采用柔性膏體無機封孔材料封孔的鉆孔，表明注氣式主動封孔技術在節省了封孔材料的同時，由于其獨特的膨脹主動封孔特性，導致瓦斯抽采濃度衰減速率也小于只采用柔性膏體無機封孔材料封孔的鉆孔，經濟和效率均大幅增加。二次封孔技術

3.1 聚氨酯—粉料二次封孔技術

圖 3-1 聚氨酯—粉料二次封孔示意圖

工藝：第一階段利用聚氨酯封堵鉆孔中部，鉆孔口利用速凝水泥封堵；第二階段是在抽采一段時間后瓦斯抽采濃度下降利用風壓將微細粉料吹入鉆孔。

原理：第一階段使用的速凝水泥能迅速封堵孔口并且對鉆孔孔口形成一定力的支撐，防止塌孔現象發生。第二階段使用的微細粉料能夠在抽采負壓作用下高效的滲入鉆孔裂隙中，增加裂隙內氣體的流動阻力，封堵外部空氣進入鉆孔的通道。

實用性：具有良好的封孔效果，能夠有效減小后期瓦斯濃度衰減速度，有效延長瓦斯抽采時間，適用于各類變質程度的煤層鉆孔，有較強的實用性與適應性。但封孔過程繁瑣復雜，人工影響因素多，操作時間較長且封孔成本高。

3.2 囊袋二次封孔技術

圖 3-2 囊袋式二次封孔示意圖

工藝：囊袋式二次封孔使用三個囊袋進行鉆孔封堵，囊袋內部設置有單向逆止閥，第二三囊袋之間設置有爆破閥，第一二囊袋之間設置有二次注漿管。初次封孔和二次封孔，均可以利用注漿泵來實現，初次封孔使用膨脹水泥來使囊袋膨脹。

實用性：適應性較強，能適應松軟煤層中的順層鉆孔、穿層鉆孔等各種瓦斯抽采鉆孔，能夠實現定點定長度封孔。優化了封孔工藝和處置后期漏氣有效封堵鉆孔裂隙，大大提高了瓦斯抽采濃度。但囊袋的膨脹程度確切無法掌握，沒有返漿提示，操作過程較繁瑣，封孔持續時間較長，成本高。

3.3 注氣式主動封孔技術

材料：柔性膏體

1．鉆孔2.彈性氣囊3.外堵頭4.注漿管5.壓力表6.注氣泵 7.注氣管8.氣閥9.瓦斯抽采管10.注漿管11.漿液12.內堵頭

圖 3-3 注氣式主動封孔技術示意圖

原理：多次氣體擠壓氣囊壁、氣囊壁擠壓漿液的方式，將漿液擠壓至鉆孔周圍深部裂隙中，有效封堵深部裂隙，并使漿液長期保持帶壓狀態，能夠封堵因鉆孔動態變形和漿液失水產生的新生裂隙。

第四篇：瓦斯抽采封孔技術比較

安全新技術

《煤層瓦斯抽放鉆孔封孔技術研究》

學號：js12120002 姓名：李海鑒

煤層瓦斯抽放鉆孔封孔技術研究

李海鑒

(中國礦業大學安全工程學院，江蘇徐州 221008)

摘要：瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災害事故的根本性措施。本文比較和研究了目前煤礦封孔工藝，為提高瓦斯抽采效果提供了依據。關鍵詞：礦井瓦斯；抽放；封孔 中圖分類號: TD

煤與瓦斯突出是嚴重影響煤礦生產安全的重大因素之一，瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理與利用的根本措施和主要途徑,鉆孔瓦斯抽采效果的好壞,除了鉆孔的合理布置,主要是鉆孔孔口的封孔質量。

常規的瓦斯抽采鉆孔封孔技術包括采用有機材料或無機材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、機械注水泥砂漿封孔、發泡聚合材料封孔。現在研究的很多種封孔放法結合了各種封孔技術優點，采用兩種或多種技術組合使用，使封孔效果得到改善。同時從一次封孔研究到二次封孔技術，使封孔技術更加豐富，提高了抽采效率。

1、粘土人工封孔

常用粘土為黃泥或水泥團，粘土封孔法對封孔的材料要求不高,而且所花費的成本也很低,但是對封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個環節的疏忽都可以導致其鉆孔封閉不實。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團人工封孔，鉆孔密封質量差、作業時間長、勞動強度大，現場已很少采用。

2、機械注水泥砂漿封孔

水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后,將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。其封孔材料在注入時為液態,等其凝固后為固態,能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙和解決粘土法封孔難以解決的一些難題,從而能較好的封實鉆孔。用一根回漿管即可檢驗其封孔長度,操作比較簡單省時。

機械注漿雖可大大縮短封孔時間，但是目前的機械注漿設備笨重，加大了工人的勞動強度和搬運時間。對于傾斜鉆孔可以保證封孔質量，但是對于近水平或緩傾斜煤層不適用。水泥短時間內不能硬化固結，并且凝固后易收縮導致漏氣，從而使封孔后瓦斯濃度衰減比較快。

3、發泡聚合材料封孔

采用發泡聚合材料聚氨酯(馬麗散)封孔，由于聚合材料發泡倍數高、質量輕，具有工藝簡單、密封可靠、封孔迅速等特點而得到了廣泛應用。然而目前化學聚氨酯封孔技術主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5 m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，鉆孔抽采壽命不長，甚至對操作不熟練的封孔工人，由于聚氨酯發泡反應快，一般在2～4min完成，抽采鉆孔往往很難成功封孔而造成廢孔。發泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。

4、封孔器封孔

封孔器封孔法一般用于巖層致密和服務時間不長的巖孔, 主要包括摩擦式封孔器和水

力膨脹式封孔器兩大類。封孔時先將封孔器放入鉆孔封孔位置, 再通過留在鉆孔外的專門機械機構使內、外管相對運動, 擠壓封孔器前端的膠皮脹圈, 使之在徑向膨脹進而將鉆孔封堵嚴密。封孔器膨脹系數大, 封孔質量可靠, 還可以重復利用, 是一種理想的封孔裝置。但是由于其昂貴的成本和價格, 目前并沒有得到普及應用。

5、聚氨酯封孔器封孔

該方法使用三種化學藥液,按一定比例進行配比,將配好的藥液均勻涂抹在麻袋上,涂抹的同時迅速把麻袋纏繞在封孔器上,再把封孔器送入抽放鉆孔孔口內,此時依靠聚胺脂發生化學反應而膨脹,從而達到鉆孔封孔的目的。

缺點： 藥液配比必須適中,一旦配比不適中,將不能實現封孔目的,導致材料的浪費。2 藥液發生膨脹需要一定時間,一般在60 min以上,8 h 班最多可完成6個鉆孔,不能實現快速封孔,且孔口有殘留膨脹物。封孔后受到頂板的擠壓易出現裂縫,導致鉆孔漏氣,降低抽放效果。鉆孔封孔長度有限,一般封孔器的長度僅為3 m ,封孔段僅為800 mm～1 000 mm。實踐證明,封孔段距離應不小于5 m。由于不能實現長距離封孔,導致鉆孔抽放負壓較低,最大只能達到9.3kPa～10.9kPa。鉆孔封孔段易出現導通通道,尤其是全錨支護的巷道。

6、囊袋式注漿封孔

囊袋式注漿封孔法是考慮到國內現行封孔技術的缺陷,結合國外封孔技術的經驗和國內情況提出的一種成本適中、能顯著改善抽采效果的封孔方法。它改變了過去人們普遍認為的瓦斯抽采鉆孔難以實現注漿封孔的常規看法。同時,這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂隙得到充填,消除開孔時形成的漏氣通道(裂隙);另一方面能使鉆孔得到可靠的支護,保證鉆孔的穩定性,使鉆孔周圍不再產生新的漏氣通道(裂隙)。

囊袋式注漿封孔法的關鍵技術是孔內一次性囊袋注漿裝置。該裝置通過2個囊袋封堵1 段鉆孔,2個囊袋之間有1段塑料管,塑料管上開設有鉆孔注漿口,先向囊袋注漿,通過囊袋膨漲后封堵封孔段鉆孔,然后囊袋內的漿液通過鉆孔注漿口向2個囊袋之間的鉆孔注漿,并形成注漿壓力使漿液向鉆孔壁滲透。

囊袋式注漿封孔法的裝置結構新穎、構思巧妙,能夠順利的進行現場施工,封孔效果較聚氨酯封孔法有顯著的提高,是提高煤層瓦斯抽采濃度的有效方法。

7、帶壓注漿封孔技術

由于煤層內存在大量的構造裂隙,尤其是在受采動影響較大的煤體內,裂隙發育程度更高。同時在鉆機打鉆的過程中,加劇了煤體的破壞程度,使裂隙貫穿煤幫和鉆孔,如果封孔不嚴實,在負壓狀態下,空氣由煤幫和鉆孔周邊進入孔內,會導致抽采濃度短期內下降到10%以下。帶壓注漿封孔技術把鉆孔兩端堵住,中間一段注入封孔劑,封孔深度可達8m,超過巷道的裂隙帶。封孔劑在密閉的空間膨脹時,產生一定的壓力,可進入鉆孔壁周圍的裂隙中,加強了與孔壁的粘合度。

為了有效改善封孔質量,提高抽采濃度，中國礦業大學研發了賽瑞封孔劑及配套封孔設備KSZB160-2礦用手動注漿泵。

優點： 在現場使用帶壓注漿封孔技術比原封孔技術瓦斯抽采濃度平均提高了40%左右，高濃度維持周期長，一次封孔后一般可達2個月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036．8m3(按抽2個月算)。帶壓注漿封孔技術，增加了封孔深度，實現了封孔技術由手工向機械的轉換，提高了抽采鉆孔的封孔質量，保證了瓦斯抽采效果，延長了鉆孔瓦斯抽采期，取得顯著的經濟效益與社會效益。賽瑞封孔劑的發泡倍數為4～5倍，發泡倍數適中，材料的密實度滿足封孔的要求，在不會漏氣的情況下又節省材料。賽瑞封孔材料在發泡的過程中可以滲入孔壁的裂隙中，增加封孔的密實性，且賽瑞材料具有良好的柔韌性和抗壓能力，可以避免抽采負壓作用下封孔管的微量變形造成的影響。增加了封孔深度和長度，有效避開巷道松動圈。6 封孔過程操作簡單，工人可以熟練掌握。封孔工藝配套使用的KSZB160-2 礦用手動注漿泵結構簡單，重量僅為20 kg，便于移動，使用維護方便。

8、二次封孔

現有的瓦斯抽放鉆孔的封孔方法都還局限于一次封孔階段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放濃度。對于順層鉆孔,即使初期瓦斯抽放濃度較高,但隨著大量瓦斯被抽出,煤體的彈性潛能得以釋放,將使煤層發生變形、位移和卸壓,鉆孔周邊的孔(裂)隙發育、擴張,在抽放負壓的作用下外界空氣易從這些孔(裂)隙通道進入孔內,從而導致瓦斯抽放濃度下降,縮短了鉆孔的有效抽放壽命。針對該技術難題,借鑒火區封閉堵漏的原理,2007 年中國礦業大學課題組首次提出了二次封孔方法及配套裝置,并在山西晉城寺河礦進行了成功應用。

二次封孔方法的應用可劃分為2個階段:第1次封孔階段和第2次封孔階段。一次封孔利用馬麗散、賽瑞等高分子聚合發泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放濃度下降到30%時，利用壓縮氣源將微細膨脹粉料噴入煤層鉆孔內，滲入煤層裂隙區域，堵塞裂隙，濃度上升。

現場試驗結果表明,應用二次封孔方法瓦斯抽放后期的濃度可提高25%～50% ,平均延長瓦斯抽放期約3個月,提高了鉆孔的利用率,顯著改善瓦斯抽放效果。二次封孔方法在我國的煤層鉆孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推廣應用前景。

參考文獻： ［1］ 殷文韜，劉明舉，溫志輝，孟全生.煤層瓦斯抽放封孔工藝研究與應用［J］.煤炭工程，2011,（2）:31～32.［2］ ［3］ 吳水平.囊袋式注漿封孔法在煤礦瓦斯抽采封孔中的應用［J］.中國煤炭，2010,36（6）:99～99.張長遠,陳建,宋小林,熊偉, 周福寶.帶壓注漿封孔技術的研究應用［J］.煤炭工程，2011,（3）:40～41.［4］ ［5］ 吳水平.囊袋式注漿封孔法在煤礦瓦斯抽采封孔中的應用［J］.中國煤炭，2010,36（6）:99～99.周福寶, 李金海, 昃 璽, 劉應科, 張仁貴, 沈思駿.煤層瓦斯抽放鉆孔的二次封孔方法研究［J］.3

中國礦業大學學報，2009，36（6）：765～767.

第五篇：鉆孔封孔管理辦法

穿層鉆孔封孔管理辦法

為增加風巷穿層鉆孔瓦斯抽放率，規范和改進穿層鉆孔封孔工芝，提高封孔質量，提高抽放濃度和抽放量，特制定如下管理辦法。

一、技術要求

1、鉆孔達到預定深度后，鉆機空轉5分鐘，排凈孔內巖、煤粉后方可封孔。

2、封孔乙烯管長度為20米，直徑為50mm,篩管段長度為7米，封孔深度為13米。

3、直徑為15mm, 篩孔間距為500mm,封孔管末端用紗網進行包裹，防止巖、煤塊進入堵塞管路。

4、防止篩孔和封孔管末端被煤粉堵塞影響透氣性，封孔后，要用1寸膠管接入壓風吹孔3分鐘以上。

5、外口用水泥進行封堵，封堵長度在1m以上。

通防部

2012年4月