摘要：近年來瓦斯抽采技術(shù)得到了很大發(fā)展，鉆孔封孔技術(shù)由原先的水泥填充發(fā)展到了聚氨酯封孔、氣囊封孔等技術(shù)。由于煤礦地質(zhì)條件、煤層瓦斯透氣性、瓦斯含量、瓦斯壓力等條件的不同選擇封孔方式也不一樣。這里就孟津煤礦結(jié)合本礦實(shí)際，比較和研究了各種封孔工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了主動(dòng)式帶壓封孔技術(shù)。并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用和推廣，取得了較好的封孔效果。

關(guān)鍵詞：透氣性 衰減系數(shù) 封孔工藝 帶壓封孔 抽放濃度

一、引 言

孟津煤礦隸屬于義煤集團(tuán)公司的一個(gè)基建礦井，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120Mt/a，該礦井的主采煤層為二1煤層，該煤層屬于大采深、破碎等級(jí)高、低透氣性煤與瓦斯突出煤層。為確保巷道掘進(jìn)和工作面順利回采，必須施工大量的消突鉆孔，提高鉆孔施工質(zhì)量和鉆孔抽放效果直接關(guān)系到煤層的消突效果，而封孔工藝、封孔質(zhì)量嚴(yán)重制約著鉆孔的消突效果。因此，對(duì)鉆孔封孔工藝的不斷改進(jìn)是突出礦井一直研究的課題。

二、現(xiàn)行封孔工藝

（一）水泥封孔技術(shù)

鉆孔施工完畢后，將抽放管依次送入鉆孔內(nèi)，然后將水泥、速凝劑和膨脹劑按比例攪拌均勻，做成炮泥狀，用炮棍將水泥充填到孔壁與抽放管之間的空隙內(nèi)，達(dá)到封孔效果，該封孔方法最大的缺陷在于封孔長(zhǎng)度僅為孔口的2m左右，且水泥凝固收縮后漏氣通道增多，封孔質(zhì)量差。

（二）氣（液）囊封孔技術(shù)

鉆孔施工結(jié)束后，在抽放管套一囊袋，待抽放管送入預(yù)定位置后，通過壓風(fēng)（液）裝置將氣囊鼓起。通常氣囊長(zhǎng)度約為2m，氣（液）囊可承受壓力有限，與孔壁的接合面不夠充分，且難以隔斷巖層裂隙的漏氣通道，故封孔質(zhì)量也較差。

（三）毛巾+聚氨酯封孔技術(shù)

鉆孔施工結(jié)束后，待封孔管即將送入預(yù)定位置時(shí)，在抽放管的合適位置處纏繞500mm*1000mm毛巾，并在毛巾上均勻攪拌A、B膠，并迅速將其送入鉆孔內(nèi)，待其發(fā)泡后封閉鉆孔。

（四）水泥砂漿封孔技術(shù)

鉆孔施工結(jié)束后，在鉆孔抽放管外端借用聚氨酯A、B膠和毛巾的作用，并在鉆孔抽放管旁側(cè)預(yù)放置注漿管和排氣管，通過注漿泵和注漿管向孔內(nèi)注漿，并通過排氣管排出空氣和檢測(cè)注漿量的多少。

三、主動(dòng)式帶壓封孔工藝

（一）封孔原理

總結(jié)以上封孔工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合鉆孔實(shí)際情況，提出“主動(dòng)式快速帶壓封孔法”，即將囊袋式和聚氨酯封孔的有效結(jié)合，該方法利用囊袋的束縛性和聚氨酯的發(fā)泡膨脹性能使鉆孔周圍的裂隙得到充填，消除開孔時(shí)形成的漏氣通道（裂隙），即消除初期漏氣通道，也能使鉆孔得到一定的的支護(hù)，保證鉆孔的穩(wěn)定，使鉆孔周圍不再產(chǎn)生新的漏氣通道（裂隙），即避免后期漏氣通道的產(chǎn)生和發(fā)展。

（二）封孔工藝及操作方法

1、封孔工藝

鉆孔施工結(jié)束后，在鉆孔的合適位置放置一根特制的帶囊袋的封孔管，囊袋通過軟管與孔外的注膠設(shè)備相連，通過壓風(fēng)裝置和注膠罐向囊袋注入聚氨酯膠液。

2、操作方法

第一步：根據(jù)鉆孔煤巖孔深度確定封孔花管、實(shí)管的數(shù)量和特制封孔管的預(yù)定位置；第二步：按照次序?qū)⒎饪坠芩腿脬@孔內(nèi)，并將注漿管一端與特制封孔管囊袋快速連接，另一端延伸至孔外；第三步：將注漿管另一端與注漿罐快速接頭連接，將聚氨酯A、B膠按照1：1的比例倒入注漿罐內(nèi)，并將罐蓋擰緊上下?lián)u動(dòng)罐體使得A、B充分混合，通過快速接頭和壓風(fēng)管將風(fēng)壓入罐體內(nèi)，將聚氨酯混合液送入囊袋內(nèi)，待聚氨酯發(fā)泡膨脹后封閉鉆孔。

3、優(yōu)缺點(diǎn)

（1）該封孔工藝簡(jiǎn)單易學(xué)，操作方便，封孔時(shí)間僅需幾分鐘，屬傻瓜式操作，隨學(xué)隨會(huì)。

（2）特制封孔管可放置于鉆孔的任意位置，不用顧忌囊袋不到位或膨脹效果。且封孔膠囊可適當(dāng)加長(zhǎng)，增加有效封孔長(zhǎng)度。

（3）囊袋的束縛性使聚氨酯不會(huì)隨意流動(dòng)，且在聚氨酯快速發(fā)泡膨脹的過程中，膨脹壓力可達(dá)到3～4MPa，能夠?qū)崿F(xiàn)帶壓封孔的要求，并將孔壁裂隙通道進(jìn)行充填封堵。

（4）該封孔工藝相比水泥砂漿封孔，操作簡(jiǎn)便，成本低廉，效果明顯。

（5）該封孔工藝聚氨酯發(fā)泡過程為化學(xué)放熱過程，產(chǎn)生的高熱能易造成特制封孔管變形，因此，要求該封孔管必須為加強(qiáng)型的。

四、應(yīng)用范圍

（一）本煤層鉆孔封孔

鉆孔施工完畢后，由于底板巷釋放孔控制巷幫15m左右，為避免鉆孔穿孔影響本煤層鉆孔抽放效果，要求封孔膠囊必須放置在距孔口16～20m以外才能確保封孔效果。為防止聚氨酯發(fā)泡蔓延至封孔花管堵塞抽放管，故在特制抽放管和花管之間添加一根封孔實(shí)管；為防止抽放管接頭漏氣，故在特制封孔管外端僅連接一根16～20m的抽放管。

（二）傾斜鉆孔封孔

由于鉆孔孔口周圍受爆破、來壓等應(yīng)力影響，孔口裂隙較發(fā)育，為此，需將特制封孔管放置在距孔口5～6m處，并用一根5-6m 的抽放管與特制封孔管進(jìn)行密閉連接，并在孔口外端充填水泥或聚氨酯破布。

五、效果對(duì)比

（一）性價(jià)比

經(jīng)過對(duì)比，顯而易見，主動(dòng)式封孔的性價(jià)比遠(yuǎn)優(yōu)于水泥砂漿封孔工藝。

（二）參數(shù)對(duì)比

鉆孔封孔后，經(jīng)過對(duì)鉆孔抽放參數(shù)的不斷測(cè)量與統(tǒng)計(jì)， 由對(duì)比可知，主動(dòng)式聚氨酯封孔后，單孔能夠抽到高濃度瓦斯；單孔瓦斯?jié)舛人p較慢，有利于達(dá)到單孔抽放量目標(biāo)。

六、結(jié)語

該封孔方法材料集中，操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂，省時(shí)省力，不僅減少了封孔工序，更重要的是易于工人熟練操作，節(jié)省了封孔時(shí)間和封孔人員數(shù)量，為打鉆爭(zhēng)取了更多的時(shí)間，尤其是加強(qiáng)了封孔質(zhì)量，提高了抽放效果，為本煤層消突工作提供了強(qiáng)有力的支撐。

（作者單位：孟津煤礦抽放隊(duì)）

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔景昆.一種有效的封孔方法[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2003年02期.

[2] 陳杰，金龍哲.關(guān)于聚氨酯封孔可提高瓦斯抽放效果的研究[J].煤炭工程，2003年08期.

[3] 曲來民.采用新材料新工藝封孔提高鉆孔抽放質(zhì)量[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2001年S1期.

[4] 孫玉寧. 囊袋式注漿封孔裝置及其封孔方法[P].中國(guó)： E21B33/138；E21F7/00， 2007-10-10.

[5] 王兆豐.我國(guó)煤礦瓦斯抽放存在的問題及對(duì)策探討[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，22（4）：241-246.

[6] 張仁貴，周福寶，劉興華.礦用手動(dòng)封孔泵：中國(guó)，CN200610096242.0[P].2008-07-23.

[7] 趙正均，郭勝均.KFB型礦用水泥稠漿封孔泵的研制[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，1999（2）：19-20.

[8] 陳杰，金龍哲.關(guān)于聚氨酯封孔可提高瓦斯抽放效果的研究[J].煤炭工程，2003（8）：47-49.

[9] 劉林，廖黎.ZYF型鉆孔液壓封孔器的研究[J].煤炭工程師，1998（6）.