第一篇：低透氣性煤層順層長鉆孔兩堵帶壓封孔的應用

兩堵帶壓封孔技術在潘一礦東井順層瓦斯抽采鉆孔中的應用

楊 偉

（淮南礦業集團地質勘探工程處 安徽 淮南 232001）

摘要：采用傳統鉆孔封孔工藝的順層鉆孔抽采的瓦斯濃度偏低、存在漏氣等問題進行深入研究，發現煤體受巷道掘進集中應力擾動、鉆孔成孔擾動、煤體裂隙泄漏瓦斯，致使抽采濃度低。針對本煤層瓦斯抽采封孔工藝進行改進，結合現有注漿工藝技術，提出本煤層瓦斯抽采注漿封孔技術，提高抽采濃度和效率。

關鍵詞：本煤層；瓦斯抽采；聚氨酯；膨脹水泥；兩堵帶壓注漿

順層鉆孔瓦斯抽采是我國高瓦斯突出工作面回采前瓦斯治理的主要方式，瓦斯預抽效果直接影響工作面接替和礦井的高產高效，瓦斯抽采效果好壞不僅取決于煤層瓦斯生成、賦存條件和工程質量，關鍵在于封孔效果。目前鉆孔封孔主要存鉆孔封孔不嚴、漏氣、瓦斯濃度低等現狀。常用封孔工藝技術介紹 1.1水泥漿封孔

水泥漿封孔優點是材料便宜，成本低，簡便易行等特點。水泥漿凝固后鉆孔封孔段空間和周圍孔壁煤體裂隙內部容易產生收縮裂紋，影響封孔質量，造成鉆孔漏氣瓦斯抽采濃度低。1.2 聚氨酯封孔

聚氨酯封孔按一定配比組合發酵后具有不收縮、膨脹性大、粘接力強、密封性好、不燃燒等特點。聚氨酯泡沫具有可塑性，受壓變性而不破碎，不受地點和條件限制，降低操作人員勞動強度，各種瓦斯抽采鉆孔均可適用等優點。但對于封孔長度要求高的鉆孔封孔存在發泡時間短，可操作時間少；封孔時發泡聚氨酯容易流失粘附，造成聚氨酯浪費，存在鉆孔封孔不嚴、漏氣等缺點。順層長鉆孔兩堵帶壓封孔原理

順層長鉆孔兩堵帶壓封孔是基于工作面煤壁內存在的集中應力擾動溝通裂隙，利用封孔段兩端兩堵中間帶高壓注漿方式來實現瓦斯抽采鉆孔周圍密封裂隙的目的。該封孔工藝注重處理瓦斯抽采鉆孔周圍裂隙通道，既考慮了鉆孔段封孔材料密封的要求，又考慮了鉆孔周圍煤體內裂隙溝通，并在現場進行應用。帶壓封孔技術利用注漿泵高壓將漿液壓注到瓦斯抽采鉆孔封孔段空間和周圍孔壁煤體裂隙內部。漿液在高壓作用下可以充填孔隙和煤體凹凸面，增大漿液擴散范圍，膨脹水泥漿液具有膨脹性、不收縮，待漿液凝固后，并與煤體粘結在一起，徹底密封瓦斯泄漏通道。3 現場應用 3.1工作面概況

淮南礦業集團潘一東礦井1252（1）工作面位于西一（11-2煤）采區內，為礦井首采工作面，也是首采保護層工作面。工作面上限標高為-750m，下限標高為-823m，走向長度1120m，寬度為264m，平均煤厚2.26m。11-2煤實測最大瓦斯壓力為4.59MPa，最大瓦斯含量為11.62m3/t，正常瓦斯涌出量2m3/min，煤層透氣性差。順層鉆孔從工作面運輸、軌道巷沿煤層傾斜方向布置，與工作面巷道夾角85o，鉆孔間距5m，運輸巷鉆孔長度140m，軌道巷鉆孔長度135m，壓茬10m。

3.2封孔參數確定（1）封孔長度

根據礦井煤層瓦斯地質賦存、煤層透氣性、煤層地質及巷道掘進卸壓區情況，確定順層鉆孔的封孔長度為16m。（2）鉆孔孔徑

鉆孔直徑的大小直接影響到瓦斯抽采的效果，一般直徑越大，瓦斯滲透面積越大，抽采效果越好，根據鉆孔封孔和鉆孔孔深的要求，確定施工鉆孔孔徑為Ф133mm。（3）封孔注漿壓力

為徹底封堵瓦斯泄漏裂隙通道，選擇了425號普通硅酸鹽水泥+水；425號普通硅酸鹽水泥+U型混凝土膨脹劑NEA-II+水；JD-WFK-2型速凝膨脹封孔劑+水三種封孔工藝不同比例進行試驗，最終確定選用JD-WFK-2型速凝膨脹封孔劑，并采用水灰質量比為1:1.25的比例現場調制封孔漿，注漿壓力不小于4MPa。3.3封孔操作流程 3.3.1 聚氨酯兩堵操作流程

（1）先向孔內下礦用PVC-KW1.25 63mm*4.62mm套管，套管長度40m，前20m為花管必須帶錐帽，后20m為實管。

（2）聚氨酯封堵段分別位于25~26m（里段）、39~40m（外段）處，封堵段長度2m，兩根Ф20mm的軟導管均從抗阻燃編織袋內穿過并分別超前捆扎處1m。外段進行封堵時必須分別將3m、12m的Ф15mm注漿管和返漿管一并下入孔內。

（3）將軟導管與封孔器、封孔器與壓風連接牢固，并把容器下方的輸液閥和壓風閘閥關閉待命。

（4）把A、B組兩種聚氨酯分別裝入相對應的兩個容器中，兩處聚氨酯封堵段黑、白聚氨酯各3kg，蓋緊悶板。

（5）準備工作做好后，此時準備封孔。首先打開壓風閥，然后同時打開2個輸液閥，待聚氨酯完全進入孔內后，及時關閉閘閥，同時在孔口處把軟導管折起扎緊，封孔結束。先進行里段封堵，再進行外段封堵。

（6）去掉軟導管后，打開輸液閥，用壓風把容器內殘余聚氨酯吹干凈。3.3.2 高壓注漿操作流程

（1）檢查套管、注漿管、返漿管、閘閥連接是否牢固可靠。（2）連接好注漿泵，按比例進行拌漿。

（3）打開注漿閘閥，開啟注漿泵，由注漿管向注漿段進行注漿，同時打開返漿管進行排氣，待返漿管有漿液流出時，及時關閉返漿管閘閥，繼續向孔內注漿。

（4）待注漿泵壓力表顯示壓力超過4Mpa后，及時關閉注漿管閘閥，停注漿泵，注漿結束。

接壓風20m4m2m12m注聚氨酯管軟導管A藥罐B藥罐2m返漿管閘閥封孔管閘閥氣動注漿泵錐帽花管聚氨酯封堵段膨脹水泥注漿段聚氨酯封堵段注聚氨酯管注漿管

圖1 兩堵帶壓封孔示意圖

3.4 數據采集及效果分析

通過觀察不同封孔方法的瓦斯濃度值，得瓦斯濃度對比圖2，如圖2所示。

120100濃度（%）***抽采天數789新方法封孔13#新方法封孔17#新方法封孔20#聚氨酯封孔5#聚氨酯封孔8#聚氨酯封孔11#

圖2 瓦斯濃度對比圖 小結

通過在潘一東礦井1252（1）工作面的應用得出以下結論：

（1）瓦斯抽采率大大提高。在抽采系統、負壓不變的情況下，單孔抽出瓦斯濃度在60%以上，抽采濃度增加了2倍以上，保證了瓦斯抽采效果。

（2）解決了以往鉆孔封不嚴、漏氣的缺點，孔口抽采負壓達到32kpa以上，單孔預抽瓦斯濃度60%以上。參考文獻：

[1] 黃喜貴.瓦斯抽放工.煤炭工業出版社，2003 作者簡介：楊偉（1977-），男，安徽長豐人，助理工程師，從事煤礦技術管理工作。

第二篇：低透氣性煤層順層長鉆孔兩堵帶壓封孔的應用(精)[范文]

兩堵帶壓封孔技術在潘一礦東井順層瓦斯抽采鉆孔中的應用 楊 偉

(淮南礦業集團地質勘探工程處 安徽 淮南 232001 摘要:采用傳統鉆孔封孔工藝的順層鉆孔抽采的瓦斯濃度偏低、存在漏氣等問題進行深入研 究,發現煤體受巷道掘進集中應力擾動、鉆孔成孔擾動、煤體裂隙泄漏瓦斯,致使抽采濃度 低。針對本煤層瓦斯抽采封孔工藝進行改進, 結合現有注漿工藝技術, 提出本煤層瓦斯抽采 注漿封孔技術,提高抽采濃度和效率。

關鍵詞:本煤層;瓦斯抽采;聚氨酯;膨脹水泥;兩堵帶壓注漿

順層鉆孔瓦斯抽采是我國高瓦斯突出工作面回采前瓦斯治理的主要方式, 瓦斯預抽效果 直接影響工作面接替和礦井的高產高效, 瓦斯抽采效果好壞不僅取決于煤層瓦斯生成、賦存 條件和工程質量,關鍵在于封孔效果。目前鉆孔封孔主要存鉆孔封孔不嚴、漏氣、瓦斯濃度 低等現狀。

1常用封孔工藝技術介紹 1.1水泥漿封孔

水泥漿封孔優點是材料便宜, 成本低, 簡便易行等特點。水泥漿凝固后鉆孔封孔段空間 和周圍孔壁煤體裂隙內部容易產生收縮裂紋, 影響封孔質量, 造成鉆孔漏氣瓦斯抽采濃度低。1.2 聚氨酯封孔

聚氨酯封孔按一定配比組合發酵后具有不收縮、膨脹性大、粘接力強、密封性好、不燃 燒等特點。聚氨酯泡沫具有可塑性, 受壓變性而不破碎, 不受地點和條件限制,降低操作人 員勞動強度, 各種瓦斯抽采鉆孔均可適用等優點。但對于封孔長度要求高的鉆孔封孔存在發 泡時間短, 可操作時間少;封孔時發泡聚氨酯容易流失粘附, 造成聚氨酯浪費,存在鉆孔封 孔不嚴、漏氣等缺點。

2順層長鉆孔兩堵帶壓封孔原理

順層長鉆孔兩堵帶壓封孔是基于工作面煤壁內存在的集中應力擾動溝通裂隙, 利用封孔 段兩端兩堵中間帶高壓注漿方式來實現瓦斯抽采鉆孔周圍密封裂隙的目的。該封孔工藝注重 處理瓦斯抽采鉆孔周圍裂隙通道, 既考慮了鉆孔段封孔材料密封的要求, 又考慮了鉆孔周圍 煤體內裂隙溝通,并在現場進行應用。

帶壓封孔技術利用注漿泵高壓將漿液壓注到瓦斯抽采鉆孔封孔段空間和周圍孔壁煤體 裂隙內部。漿液在高壓作用下可以充填孔隙和煤體凹凸面, 增大漿液擴散范圍, 膨脹水泥漿 液具有膨脹性、不收縮,待漿液凝固后,并與煤體粘結在一起,徹底密封瓦斯泄漏通道。3現場應用

3.1工作面概況

淮南礦業集團潘一東礦井 1252(1工作面位于西一(11-2煤采區內,為礦井首采工 作面,也是首采保護層工作面。工作面上限標高為-750m ,下限標高為-823m ,走向長度 1120m ,寬度為 264m ,平均煤厚 2.26m。11-2煤實測最大瓦斯壓力為 4.59MPa ,最大瓦斯含 量為 11.62m 3/t,正常瓦斯涌出量 2m 3/min,煤層透氣性差。順層鉆孔從工作面運輸、軌道巷 沿煤層傾斜方向布置,與工作面巷道夾角 85o,鉆孔間距 5m ,運輸巷鉆孔長度 140m ,軌道 巷鉆孔長度 135m ,壓茬 10m。

3.2封孔參數確定(1封孔長度

根據礦井煤層瓦斯地質賦存、煤層透氣性、煤層地質及巷道掘進卸壓區情況, 確定順層 鉆孔的封孔長度為 16m。

(2鉆孔孔徑

鉆孔直徑的大小直接影響到瓦斯抽采的效果, 一般直徑越大, 瓦斯滲透面積越大, 抽采 效果越好,根據鉆孔封孔和鉆孔孔深的要求,確定施工鉆孔孔徑為 Ф133mm。

(3封孔注漿壓力

為徹底封堵瓦斯泄漏裂隙通道,選擇了 425號普通硅酸鹽水泥 +水;425號普通硅酸鹽 水泥 +U型混凝土膨脹劑 NEA-II+水;JD-WFK-2型速凝膨脹封孔劑 +水三種封孔工藝不同比 例進行試驗, 最終確定選用 JD-WFK-2型速凝膨脹封孔劑, 并采用水灰質量比為 1:1.25的比 例現場調制封孔漿,注漿壓力不小于 4MPa。

3.3封孔操作流程 3.3.1 聚氨酯兩堵操作流程

(1先向孔內下礦用 PVC-KW1.25 63mm*4.62mm套管,套管長度 40m ,前 20m 為花 管必須帶錐帽,后 20m 為實管。

(2聚氨酯封堵段分別位于 25~26m(里段、39~40m(外段處,封堵段長度 2m , 兩根 Ф20mm 的軟導管均從抗阻燃編織袋內穿過并分別超前捆扎處 1m。外段進行封堵時必

須分別將 3m、12m 的 Ф15mm 注漿管和返漿管一并下入孔內。

(3將軟導管與封孔器、封孔器與壓風連接牢固,并把容器下方的輸液閥和壓風閘閥 關閉待命。

(4把 A、B 組兩種聚氨酯分別裝入相對應的兩個容器中,兩處聚氨酯封堵段黑、白 聚氨酯各 3kg ,蓋緊悶板。

(5準備工作做好后,此時準備封孔。首先打開壓風閥,然后同時打開 2個輸液閥, 待聚氨酯完全進入孔內后,及時關閉閘閥,同時在孔口處把軟導管折起扎緊,封孔結束。先 進行里段封堵,再進行外段封堵。

(6去掉軟導管后,打開輸液閥,用壓風把容器內殘余聚氨酯吹干凈。3.3.2 高壓注漿操作流程

(1檢查套管、注漿管、返漿管、閘閥連接是否牢固可靠。

(2連接好注漿泵,按比例進行拌漿。

(3打開注漿閘閥,開啟注漿泵,由注漿管向注漿段進行注漿,同時打開返漿管進行 排氣,待返漿管有漿液流出時,及時關閉返漿管閘閥,繼續向孔內注漿。

(4待注漿泵壓力表顯示壓力超過 4Mpa 后,及時關閉注漿管閘閥,停注漿泵,注漿 結束。

圖 1 兩堵帶壓封孔示意圖 3.4數據采集及效果分析

通過觀察不同封孔方法的瓦斯濃度值,得瓦斯濃度對比圖 2,如圖 2所示。

圖 2 瓦斯濃度對比圖 4小結

通過在潘一東礦井 1252(1工作面的應用得出以下結論:(1 瓦斯抽采率大大提高。在抽采系統、負壓不變的情況下, 單孔抽出瓦斯濃度在 60%以上,抽采濃度增加了 2倍以上,保證了瓦斯抽采效果。

(2解決了以往鉆孔封不嚴、漏氣的缺點,孔口抽采負壓達到 32kpa 以上,單孔預抽瓦 斯濃度 60%以上。

參考文獻: [1] 黃喜貴.瓦斯抽放工.煤炭工業出版社, 2003 作者簡介:楊偉(1977-,男,安徽長豐人,助理工程師,從事煤礦技術管理工作。

第三篇：本煤層抽放鉆孔封孔工藝改進及應用

本煤層抽放鉆孔封孔技改進及應用

邢 磊

【摘 要】介紹了梁北礦本煤層鉆孔原有封孔工藝存在的問題，應用PD水泥封孔材料，通過改進封孔工藝和方式，大大提高了封孔質量，即保證了煤層區域措施預抽效果，提高抽采濃度和抽采量，降低煤體瓦斯含量，又實現了高濃度瓦斯的抽采與利用，取得了顯著效果。

【關鍵詞】本煤層鉆孔 封孔技術 瓦斯抽放

一、概況

梁北礦屬于煤與瓦斯突出礦井，瓦斯治理工作一直都是日常工作中的重中之重，為了杜絕瓦斯事故，保證安全生產，必須采取有效的煤層抽采措施，降低煤體中的瓦斯含量，并實現瓦斯抽采利用，變廢為寶。

梁北礦煤層賦存穩定，平均煤厚4.2m，一般3－6m，煤層傾角11°～13°，平均12.5°，其直接頂為沙質泥巖及細砂巖，直接底板為沙質泥巖和細砂巖，瓦斯含量4.91－13.97m3/t，煤層瓦斯壓力1.0－3.65Mpa，煤的堅固性系數0.15-0.3，煤層透氣性系數0.0011—0.0454m2/Mpa2.d。為了有效治理瓦斯，采煤工作面采取本煤層順層抽采鉆孔措施，煤巷掘進工作面采取掛耳鉆場預抽及卸壓鉆孔措施，對煤體瓦斯進行抽采及利用。本煤層鉆孔均采用Φ94mm鉆頭，鉆孔深度視情況而定，一般都在60m以上，鉆孔傾角沿煤層頂板設計，可分為上行孔、下行孔、平孔三種類型。

二、各類鉆孔封孔工藝

1、本煤層抽放鉆孔上行孔： ⑴封孔工藝：

梁北礦本煤層瓦斯抽放孔上行孔，傾角12°，孔深不一，孔徑94mm，為煤孔，封孔步驟為：

①鉆孔施工完畢退鉆桿時，退至孔內剩余鉆桿約20m時，開啟壓風，將鉆孔內煤粉吹出一部分；

②鉆桿完全退出后，使用鉆孔煤粉處理管送入孔內15-20m，開啟壓風，將剩余煤粉吹出鉆孔；

③準備封孔管：采用Φ32mm×13m聚乙烯封孔管一根，一端有1m長集氣孔段，封孔長度10-12m。孔口預埋一根Φ20mm×3m聚乙烯管作為注漿管。在聚乙烯封孔管管口段和集氣孔段后部約0.5～0.8m處，用扎絲各捆扎封孔毛巾（集氣孔段后部用整條毛巾），并在毛巾前后增

本煤層瓦斯抽放孔下行孔，傾角-12°，孔深不一，孔徑94mm，為煤孔，封孔步驟為： ①鉆孔施工完畢退鉆桿時，退至孔內剩余鉆桿約20m時，開啟壓風，將鉆孔內煤粉吹出一部分；

②鉆桿完全退出后，使用鉆孔煤粉處理管送入孔內15-20m，開啟壓風，將剩余煤粉沖出鉆孔；

③準備封孔管：采用Φ32mm×13m聚乙烯封孔管一根，一端有1m長集氣孔段，封孔長度10-12m。聚乙烯封孔管集氣孔后部約0.5-0.8m處，用扎絲捆扎長1.4m的整條封孔毛巾，并在毛巾前后增加擋圈（擋圈可用棉紗纏繞，防止封孔藥液膨脹時在孔內亂流堵塞集氣孔段的吸氣小孔。），擋圈寬度為50mm左右，直徑75～80mm；

④將兩套封孔藥液（兩黑兩白）在專用容器內攪拌至均勻泛白；

⑤在毛巾上倒上兩套聚氨脂封孔藥液（兩黑兩白），并迅速將毛巾纏繞在封孔管上，用扎絲將毛巾捆扎牢固并快速送入孔內；

⑥配制水泥漿：水泥砂漿按照PD材料：水泥：水=1：3：2（體積比）的比例混合，并攪拌均勻；

⑦注漿時，使用一根較長的注漿軟管插入孔底，開啟注漿泵，在漿液由孔底向孔口升高直至注滿鉆孔以后，拉出注漿軟管，孔口用黃泥或水泥封堵，達到封孔目的。

如圖2所示：

鉆孔煤壁13米Φ32聚乙烯封孔管1.4米聚氨酯封孔段（前后有擋圈）擋圈吸氣孔段0.5-0.8m

圖2 下行孔封孔工藝示意圖

⑵注意事項：

①為保證封孔效果，封孔前必須對鉆孔內煤粉清理；

②封孔管集氣孔段一定要保證被紗窗全部纏繞，并用扎絲穿孔扎緊；

③孔底聚氨脂封堵必須使用整條毛巾，聚氨脂封孔藥用兩套（四瓶，兩黑兩白），保證孔底封堵嚴密，防止水泥砂漿向鉆孔深部泄露。

3、本煤層抽放鉆孔平行孔：

第四篇：梁北礦原始二1煤層測壓鉆孔設計及封孔方案

梁北礦二1煤層瓦斯壓力測定技術

程子華

摘要：結合井下采掘分布情況，對11、21采區采掘范圍內二1煤層原始瓦斯壓力等瓦斯基本參數進行鉆孔測定，以更好的指導礦井瓦斯治理工作。

關鍵詞：煤層原始瓦斯壓力；測壓鉆孔；卸壓影響范圍；測壓管

前言

煤層瓦斯基本參數測定是掌握煤層瓦斯賦存情況的基本途徑，通過對瓦斯基本參數的測定，可以準確掌握煤層的瓦斯壓力、瓦斯含量、煤的相關物理性質和煤吸附瓦斯的一些情況，從而為煤層的瓦斯抽放可行性論證，煤與瓦斯突出防治措施的制定，瓦斯綜合治理方案的確定以及瓦斯抽采和綜合利用，瓦斯地質圖的編繪等提供依據和基礎數據。

1、測壓方法

本次煤層瓦斯壓力測定采用穿層上向鉆孔、水泥漿封孔的井下被動式直接測定煤層瓦斯壓力法。選擇適宜地點布置測壓鉆孔，鉆孔直徑75mm，測壓孔施工結束后，將測壓管安裝在鉆孔中預定的封孔深度，并安好注漿管，孔口用木楔固定測壓管及注漿管。根據封孔深度確定水泥的數量，并按一定比例配制成水泥漿，用注漿泵一次連續將水泥漿注入孔內，經24h凝固，然后上壓力表。上表后即開始每天觀察并記錄表值的變化，直到表壓值穩定5～7天方可卸壓力表，結束測壓工作。

2、測壓鉆孔布置及施工（1）測壓鉆孔的布置原則

測定地點應優先選擇在石門或巖巷中，選擇巖性致密的地點，且無斷層、裂隙等地質構造處布置測點，其瓦斯賦存狀況要具有代表性。應避開含水層、溶洞，并保證測壓鉆孔與其距離不小于50m；應避開采動、瓦斯抽采及其它人為卸壓影響范圍，并保證測壓鉆孔與其距離不小于50m；應保證測壓鉆孔有足夠的封孔深度，采用注漿封孔的上向測壓鉆孔傾角應不小于5°。同一地點應設置兩個測壓鉆孔，其終孔見煤點或測壓氣室應在相互影響范圍外，其距離（除石門測壓外）應不小于20m。（2）測壓鉆孔位置分布

根據《煤礦安全規程》、行業標準《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》的有關規定，11采區瓦斯壓力測點分別布置在11采區西翼軌道上山的3#鉆場、7#鉆場和11141底板抽放巷上幫3#鉆場；21采區瓦斯壓力測點布置在21采區輔助總回風措施巷和21采區皮帶下山。測壓鉆孔參數（3）測壓鉆孔施工

鉆孔施工采用西安煤科院生產的MKD-4S全液壓鉆機進行鉆孔的施工，采用地錨穩固方法固定鉆機。鉆孔先用113mm鉆頭開孔，施工10米后，下入108mm套管6-8米，并對下入套管采用聚氨酯和水泥沙漿進行固孔，以便于安裝和連接孔口防噴裝置，后鉆孔改用75mm鉆頭繼續施工，直至終孔并進入煤層頂板0.5米。

鉆孔在巖孔段采用壓水進行沖洗巖粉，進入煤層底板后，改用壓風排粉孔口除塵。

鉆孔在穿煤前必須安裝連接好孔口防噴裝置，使用抽放管路對鉆孔進行抽放，抽放負壓不低于18KPa，并有專人負責穿煤期間防噴裝置的清渣工作。（4）測壓鉆孔封孔深度

注漿封孔測壓法的測壓鉆孔封孔深度應滿足下式：

L封?L1?Dctg?

式中：L封——鉆孔封孔深度，m；，m； L1——鉆孔所需最小封孔深度（有效封孔段長度）D——鉆孔的直徑，m；

?——鉆孔的傾角，o，5o???90o

根據以上公式計算，鉆孔傾角按30 o施工，鉆孔施工深度為52m，封孔深度不小于12.16m。

3、鉆孔封孔要求

提高封孔質量是確保鉆孔準確測定煤層瓦斯參數的重要因素。為了提高封孔質量，采用水泥漿封孔，封孔深度為封至煤層底板。封孔在鉆孔施工完成后1天內完成。封孔前需制定相關安全技術措施。

（1）封孔前期準備

調整封孔泵的位置，盡量水平放置，保證其穩定性，放置在安全位置，不嚴重影響巷道行人。接引水路，正常供水。封孔材料準備齊全。

（2）向鉆孔送測壓管

每個鉆孔采用2根篩孔管，篩孔管在最前端（第一根篩孔管前端要打扁，兩根篩孔管都要用紗窗布纏緊，以防止煤渣堵塞篩孔管），依次連接測壓管，并用管子鉗上緊，逐步送入鉆孔內。在連接測壓管過程中，管接頭處要纏生料帶以加強氣密性。在送入測壓管的過程中，既要保證管路連接正常，又要注意安全，防止測壓管沿鉆孔掉下傷人、損壞設備等。

當全部管路送入鉆孔后，用鉆桿或木條等支撐住孔口木塞，地面用木板墊實。支撐鉆桿或木條要維持到水泥漿凝固后方可撤去，其間不要隨意移動。

按照設計，同一地點施工兩個測壓鉆孔，可兩個鉆孔同時封孔，先將兩個鉆孔的測壓管輸送完畢后再注漿。

***1－煤層 2－篩孔管 3－紗窗 4－巖層 5－水泥漿 6－測壓管 7－木楔 8－壓力表 9－注漿泵 10－閘閥 11－注漿管 12－測壓室

圖1 上向測壓鉆孔封孔示意圖

(3)注漿

在攪拌桶中將足量水泥、“U”型膨脹劑與清水均勻混合（水泥與水的質量比約為2：1），攪拌成糊狀，“U”型膨脹劑的用量為水泥的10％左右。

在注漿過程中應注意觀察測壓管孔口情況，若出現水泥漿溢出的情況說明水泥漿已注到預定深度。

4、注意事項

（1）測壓鉆孔在位置選擇時，必須選擇在未受采動影響和在測壓期間不受采動影響的地點施工。（2）在測壓鉆孔施工時，必須嚴格按照鉆孔設計參數進行施工，在進行鉆孔穿煤時，必須穿透全煤層并在起鉆時，及時對巖孔段進行沖洗，以更好的封孔。

（3）鉆孔在起鉆前，應提前準備封孔材料及工具，起完鉆桿后，必須在8h內對鉆孔下管和封孔結束，保證鉆孔測壓效果。在下入測壓管時，必須保證篩孔管下入煤層不少于2米，各測壓管必須連接緊密、不漏氣。

（4）鉆孔在封孔注漿時，必須保證鉆孔的有效封孔深度，使鉆孔巖孔段封滿填實，使鉆孔正常返漿，封孔注漿結束凝固24h后必須進行耐壓試驗，耐壓試驗壓力不小于6MPa。

5、結論

煤層瓦斯壓力測定是礦井瓦斯治理的一項重要基礎工作，對礦井瓦斯地質圖的編繪等提供依據和基礎數據，為礦井煤與瓦斯突出防治措施的制定，瓦斯綜合治理方案的確定以及瓦斯抽采和綜合利用等有重要意義，為礦井瓦斯治理提供科學指導。

第五篇：白龍山煤礦兩堵一注、帶壓封技術應用研究

“兩堵一注”帶壓封孔技術在白龍山煤

礦的應用研究

我國大部分煤與瓦斯突出礦井采用鉆孔預抽煤層瓦斯的區域綜合防突措施，但是目前我國瓦斯抽采鉆孔的預抽瓦斯體積分數低，瓦斯抽采鉆孔封孔效果不佳，抽采濃度低，抽采瓦斯量小，導致大多礦井瓦斯抽采量不達標。煤層瓦斯抽采效果的影響因素包括煤層原始瓦斯含量、原始瓦斯壓力、地質構造、煤層透氣性系數、衰減系數、煤的堅固性系數等煤層賦存特性，及抽采鉆孔施工參數、封孔工藝等施工參數。煤層瓦斯抽采過程包括鉆孔設計、施工、封孔以及合茬連抽等多道工序，其中抽采鉆孔封孔質量的好壞直接影響到煤層瓦斯抽采效果，通過改進鉆孔封孔技術，選用合理的封孔工藝和封孔材料，可以提高鉆孔封孔質量，從而提高煤層瓦斯抽采效果。

目前國內外用于抽采鉆孔封孔的技術主要有機械注水泥砂漿封孔、發泡聚合材料封孔、封孔器封孔等。但是這些封孔技術受到了鉆孔方式、封孔成本和封孔效果等因素的影響，均不能很好的滿足白龍山煤礦一井現場的要求。針對白龍山煤礦一井特有的地質構造、煤層瓦斯賦存、煤層結構和構造特點，為了提高封孔質量，改善封孔效果，在對現有的高分子發泡材料和水泥砂漿封孔技術進行總結分析的基礎上，提出了新型的“兩堵一注”帶壓封孔技術，并在云南白龍山煤礦一井進行了現場試驗。1 “兩堵一注”帶壓封孔原理

“兩堵一注”帶壓封孔工藝的原理是：在鉆孔孔口一定距離的抽采管（實管）兩端布置囊袋A和囊袋B，通過注漿管向兩個囊袋注入速凝膨脹封孔注漿液，使囊袋膨脹后在封孔段兩端對孔壁形成壓力，當注漿壓力達到一定值后，使得中央爆破閥開啟，注漿液開始填充兩個囊袋中間封孔段空間，當排氣管返回注漿液時說明鉆孔封孔段已充滿，關閉排氣管后繼續向封孔段注漿加壓，最后達到帶壓封孔要求，“兩堵一注”帶壓封孔原理如圖1所示。

帶壓封孔使用的速凝膨脹封孔注漿液封孔材料具有凝固膨脹后不析水、微膨脹的特點，因此在鉆孔封孔段充滿注漿液后，在注漿液的凝固過程中，封孔材料將不會收縮并繼續膨脹，充填封孔段周圍已有的裂隙，提高封孔質量，從而達到密封鉆孔的目的。

1—囊袋A；2—囊袋B；3—單向逆止閥； 4—注漿管；5—中央爆破閥；6—塑料堵頭； 7—抽采管（篩孔管）；8—速凝膨脹封孔材料；

9—排氣管；10—抽采管（實管）圖1 “兩堵一注”帶壓封孔原理示意圖 “兩堵一注”帶壓封孔過程

“兩堵一注”帶壓封孔技術封孔過程如圖 2所示，具體封孔步驟如下： ①送入抽采管及封孔裝置

首先將抽采管（實管）和抽采管（篩孔管）送入鉆孔孔底，在鉆孔孔口一定距離的抽采管（實管）兩端布置囊袋A和囊袋B。

②注漿囊袋膨脹 將速凝膨脹封孔材料與水按1：1比例混合均勻后，啟動風動注漿泵通過注漿管向兩端囊袋A和B注入速凝膨脹封孔材料漿液，使囊袋膨脹后在封孔段兩端對孔壁形成壓力，達到密封鉆孔封孔段兩端的作用。

③封孔段注漿

當注漿壓力達到0.6～0.8MPa后，注漿管的中央爆破閥門自動開啟，速凝膨脹封孔注漿液開始填充囊袋A和囊袋B中間的封孔段空間，當排氣管返回注漿液時說明鉆孔封孔段已充滿。

④注漿液填充鉆孔孔壁裂隙

關閉排氣管路后繼續向封孔段注漿，注漿液在注漿泵壓力作用下不斷填充鉆孔孔壁周圍裂隙，對已有的裂隙進行封堵。

⑤封孔完成

當注漿壓力達到1.5MPa，表明鉆孔孔壁周圍裂隙已得到充分填充，達到密封鉆孔的要求，此時停止注漿，封孔完成。

（a）送入抽采管及封孔裝置

（b）注漿囊袋膨脹

（c）封孔段注漿

（d）注漿液填充鉆孔孔壁裂隙

圖2 “兩堵一注”帶壓封孔封孔過程示意圖 地面試驗及結果分析

在進行煤礦井下封孔對比試驗前，在地面進行了帶壓封孔模擬試驗：用直徑100mm的鐵管模擬井下抽采鉆孔，按照“兩堵一注”帶壓封孔過程進行注漿封孔12h后，將鐵管沿截面切開，可以得到模擬鉆孔的剖面，如圖3所示。

圖3 “兩堵一注”帶壓封孔模擬鉆孔剖面

從圖3中可以看出，模擬鉆孔內有瓦斯抽采管、注漿管以及封孔段凝固的封孔材料，其中經過12h后封孔材料已完全凝固，沒有出現收縮現象，同時瓦斯抽采管無受壓變形現象，說明該封孔材料能夠有效的密封鉆孔。井下試驗及應用效果分析 4.1 煤層賦存條件及鉆孔布置

白龍山煤礦一井C2煤層首采工作面煤巷掘進期間，沿C8+1煤層布置底板瓦斯抽采巷（C8+1煤層上距C7+8煤層6～10m，下距C9煤層6～12m），施工穿層鉆孔對C2煤層煤巷掘進運輸順槽和回風順槽及兩幫15m范圍內提前進行卸壓瓦斯條帶預抽。底板穿層鉆孔抽采半徑設計為2.5m，鉆孔沿煤層走向每間隔5m設計施工一排，沿煤層傾向成扇形布置，每排設計7個鉆孔。由于C8+1煤層底抽巷距離C2煤層距離較長，平均50～70m，中間依次穿過C7+

8、C4、C3三層松軟突出煤層，且煤層頂底板地質構造復雜，斷層較多、裂隙較為發育，對抽采鉆孔的封孔質量要求較高。

本次井下封孔試驗地點選擇在巖層賦存條件穩定、無構造影響的一采區C7+8煤層底板巖石回風大巷，沿煤層走向每間隔5m設計施工7排抽采鉆孔，鉆孔排號為166~172排，每排設計7個鉆孔。抽采鉆孔直徑為108mm，鉆孔長度設計平均為50～70m，抽采管直徑為50mm。

由于C8+1煤層上距C7+8煤層6～10m，且C7+8煤層厚度達3.1m，煤質松軟、破碎且煤層瓦斯含量大，為消除C7+8煤層對C2煤層抽采的影響，設計鉆孔封孔段需將C7+8煤層段全部封實，因此設計抽采管總長度22m，其中實管16m，篩孔管6m，封孔段長度達到15m。“兩堵一注”帶壓封孔鉆孔布置如圖4所示。

抽采鉆孔采用“兩堵一注”進行帶壓封孔注漿3h后，將抽采管連接礦井抽采系統進行瓦斯抽采，并連續觀測抽采鉆孔的抽采參數。

1515C2煤層首采面回風巷07C2060504030201C3C4抽采管（篩孔管）囊袋B封孔段C7+8囊袋AC8+1回風大巷13.5

圖4 “兩堵一注”帶壓封孔鉆孔布置示意圖

4.2 封孔效果分析

通過對采用“兩堵一注”帶壓封孔工藝進行封孔的C7+8煤層底板巖石回風大巷166~172排共7排抽采鉆孔進行連續觀測，從中選取第166排和169排抽采鉆孔具體進行研究，第166排抽采鉆孔單孔瓦斯抽采濃度見表1，第169排抽采鉆孔單孔瓦斯抽采濃度見表2。

表1 166排鉆孔單孔瓦斯抽采濃度統計表

單位：（%）

抽采

時間（d）

鉆孔編號

1# 72.4 67.2 71.4 50.4 65.3 49.8 47.4 81.0 52.0 70.0

2# 81.0 89.0 80.0 50.6 63.4 50.0 36.8 46.8 60.8 78.0

3# 84.5 62.4 50.2 67.4 58.8 67.4 42.4 55.4 56.2 70.0

4# 55.0 36.0 53.0 37.8 62.4 79.6 35.6 55.2 72.0 67.5

5# 76.8 79.3 72.8 71.0---

6# 38.0 41.0 40.0 47.0 41.0 60.8 51.2 72.4 56.4 72.8

7# 72.0 64.0 73.0 66.0 74.0 54.3 46.8 85.6 56.2 70.4 0 30 40 50 60 70 80 120 140 190

表2 169排鉆孔單孔瓦斯抽采濃度統計表

單位：（%）

抽采

時間（d）

鉆孔編號

1# 45.0 46.2 78.0 78.4 33.4 41.3 63.4 86.0 78.0 89.0

2# 60.0 70.0 82.0 74.6 65.0 37.0 49.6 85.0 76.2 81.6

3# 52.0 38.4 76.0 42.0 70.4 49.0 63.0 83.0 70.0 72.2

4# 57.0 62.0 75.0 73.6 61.6 52.4 48.5 81.0 65.8 72.6

5# 60.0 62.0 76.0 62.4 63.8 68.0 54.0 83.0 60.0 83.0

6# 62.0 59.0 58.0 58.0 58.4 43.6 51.0 86.0 63.0 75.0

7# 60.0 75.0 70.0 66.2 63.0 67.3 72.5 84.0 45.0 76.4 0 30 40 50 60 70 80 120 140 190 從表1和表2可以看出，采用“兩堵一注”帶壓封孔的第166排和第169排抽采鉆孔與原有采用瑪麗散封孔的對比鉆孔相比較，抽采鉆孔的單孔瓦斯抽采濃度提高30%。在抽采負壓達32kPa的條件下，經過190d的連續抽采，第166排和第169排抽采鉆孔的單孔瓦斯抽采濃度仍然維持在30%以上。

通過對采用“兩堵一注”帶壓封孔工藝進行封孔的C7+8煤層底板巖石回風大巷166~172排共7排抽采鉆孔進行連續觀測，在抽采負壓達20kPa的條件下，每排鉆孔的平均抽采濃度變化規律如圖5所示。

從圖5可以看出，采用原有封孔工藝進行封孔的鉆孔平均抽采濃度維持在20%~30%，而采用“兩堵一注”帶壓封孔工藝進行封孔的166-172排鉆孔的平均抽采濃度均維持在50%~80%，提高了2~3倍。同時166-172排鉆孔在190d的連續抽采下，抽采濃度未見明顯衰減，表明采用了“兩堵一注”帶壓封孔工藝后，鉆孔封孔效果得到明顯提高，使得瓦斯抽采的持續時間得到大大增加。

100908070抽采濃度(%)***080120160200 對比鉆孔 166排鉆孔 167排鉆孔抽采天數(d)

（a）166~167排鉆孔

100908070抽采濃度(%)***080120160200 對比鉆孔 168排鉆孔 169排鉆孔抽采天數(d)

（b）168~169排鉆孔

100908070抽采濃度(%)***080120160200 對比鉆孔 170排鉆孔 171排鉆孔 172排鉆孔抽采天數(d)（c）170~172排鉆孔

圖5 166~172排鉆孔平均抽采濃度變化規律

C7+8煤層底板巖石回風大巷抽采鉆孔的瓦斯抽采濃度在連續抽采后下降相對較為緩慢，沒有隨著抽采時間的延長而逐漸降低，這與抽采鉆孔的封孔質量得到大大提高有關。原有采用的聚氨酯封孔材料與鉆孔孔壁壁面之間不能很好結合，使得封孔后鉆孔圍巖存在縫隙，同時普通水泥漿在凝固后會干裂、產生收縮變形而形成裂隙。而“兩堵一注”帶壓封孔工藝可以使囊袋對鉆孔孔壁產生壓力，同時新型封孔材料速凝膨脹封孔材料具有微膨脹性，其凝固后的收縮特征表現不明顯，不易隨著抽采時間的增長而形成再生裂隙，從而提高鉆孔的封孔質量，進而大大增加抽采鉆孔的瓦斯抽采濃度。

4.3 封孔技術推廣應用

通過井下C7+8煤層底板巖石回風大巷進行“兩堵一注”帶壓封孔試驗獲得很好的抽采效果后，繼續在C7+8煤層底板巖石回風大巷、C7+8煤層底板膠運大巷及輔運大巷等地點進行大面積推廣使用。礦井目前采用“兩堵一注”帶壓封孔工藝進行抽采鉆孔封孔的數量已經達到960個，在抽采負壓達20kPa的條件下，進行90d的連續抽采，鉆孔的平均抽采濃度均達到50%以上。

由于白龍山煤礦一井C2煤層為3號無煙煤，煤質松軟、破碎，煤層透氣性低且吸附性極強，抽采鉆孔的單孔流量相對較低（1～1.3L/min），鉆孔瓦斯衰減不明顯，有利于煤層瓦斯的長時間連續抽采，礦井將進一步研究先進的松軟低透氣性煤層瓦斯抽采增透措施，在此基礎上進一步提高白龍山煤礦一井的瓦斯抽采效果。結論

（1）“兩堵一注”帶壓封孔工藝是通過在抽采管兩端布置囊袋并注入速凝膨脹封孔材料，使囊袋膨脹后在封孔段兩端對孔壁形成壓力，當注漿壓力達到一定值后開始填充兩個囊袋中間封孔段空間，并在鉆孔封孔段充滿后繼續向封孔段注漿加壓，使得鉆孔孔壁周圍裂隙能夠得到有效封堵，進而達到帶壓封孔要求，有效提高鉆孔封孔質量。

（2）地面及井下試驗結果表明：與原有封孔工藝相比，采用“兩堵一注”帶壓封孔的每排抽采鉆孔平均抽采濃度為50%~80%，提高了2~3倍，在190d的連續抽采下，抽采濃度未見明顯衰減；抽采鉆孔的單孔瓦斯抽采濃度提高了30%，經過190d的連續抽采單孔瓦斯抽采濃度仍然維持在30%以上。

（3）通過采用“兩堵一注”帶壓封孔技術，有效解決了白龍山煤礦一井松軟低透煤層瓦斯抽采濃度低、抽采效果差的問題，為礦井瓦斯治理及安全生產提供了可靠保障。