趙鑫磊

（霍州煤電集團(tuán)李雅莊煤礦綜采準(zhǔn)備隊，山西 霍州 031400）

1 原封孔方法存在的問題

李雅莊煤礦瓦斯治理過程中，抽采鉆孔使用聚氨酯封孔較為常見，封孔一般包括三個工序：坐底、孔口封堵及注漿。坐底工序相對復(fù)雜，主要方法有倒聚氨酯法、吹聚氨酯法及抽拉式坐底法。傳統(tǒng)的坐底方法存在問題如下：

（1）倒聚氨酯法。存在聚氨酯膨脹時間無法控制，經(jīng)常出現(xiàn)聚氨酯已膨脹而抽采管未下到預(yù)定位置現(xiàn)象；

（2）吹聚氨酯法。若孔內(nèi)有水，聚氨酯遇水膨脹率低或不膨脹；

（3）抽拉式坐底法。聚氨酯在孔底黑白藥混合不充分，膨脹率低，效果較差。

由于工序相同，又存在共同的不足：

（1）三個工序分開進(jìn)行，程序較復(fù)雜；

（2）聚氨酯坐底成功與否，效果如何，無法知曉，經(jīng)常出現(xiàn)坐底不實而造成整個鉆孔被堵實現(xiàn)象；

（3）聚氨酯坐底需要根據(jù)孔壁巖性情況確定聚氨酯用量，往往很難掌握；

（4）聚氨酯膨脹時發(fā)出大量的熱量，可能造成煤炭自燃或封孔套管變形。

因此，根據(jù)現(xiàn)場需要研發(fā)了一款新型的囊袋帶壓注漿式封孔器，可以解決上述存在的問題。

2 囊袋帶壓注漿式封孔器結(jié)構(gòu)及原理

2.1 封孔器結(jié)構(gòu)

囊袋帶壓注漿式封孔器結(jié)構(gòu)見圖1所示。它由注漿管、返漿管、單向閥、爆破閥及兩個囊袋組成。注漿管從兩個囊袋中間穿過，并連成一體，其出口在孔底囊袋，在孔口囊袋中有一個單向閥，在兩個囊袋中間有一個爆破閥。返漿管僅穿過孔口囊袋，在其返漿出口有過濾器。如果注漿管或返漿管需要加長，可以通過直通進(jìn)行連接，抽采管從囊袋中間穿過。

2.2 封孔原理

囊袋帶壓注漿式封孔器封孔原理為：先下入兩個囊袋到指定位置，通過連接在囊袋上的注漿管注漿，將囊袋腔體內(nèi)注滿水泥，注漿壓力達(dá)到爆破閥爆破壓力后爆破閥爆破，水泥進(jìn)入兩個囊袋間環(huán)狀間隙，繼續(xù)注漿注滿環(huán)狀間隙達(dá)到封孔目的。注漿水泥的初凝時間為10～12min，爆破閥爆破壓力為1.5～2.0MPa。

圖1 囊袋帶壓注漿式封孔器結(jié)構(gòu)圖

3 囊袋帶壓注漿式封孔器使用方法

（1）根據(jù)要求的封孔深度，準(zhǔn)備好注漿管、直通等封孔材料。

（2）打開封孔器的孔底囊袋，將抽采套管套入囊袋內(nèi)，兩端用細(xì)鐵絲扎緊。

（3）繼續(xù)下入抽采套管、4分注漿膠管（注漿管之間用直通連接）至封孔深度以淺2～3m處。

（4）打開封孔器孔口囊袋，將孔口的抽采套管套入囊袋，將孔內(nèi)注漿管與孔口囊袋注漿管用直通連接好后，一起下入孔內(nèi)，孔口囊袋外端離孔口300mm左右。

（5）按0.7∶1的水灰比配制漿液，并攪拌均勻。

（6）注漿管與注漿泵相連后，采用注漿泵向孔內(nèi)注漿。漿液通過注漿管在孔底囊袋內(nèi)的出口及孔口囊袋內(nèi)的單向閥進(jìn)入兩個囊袋。隨著注漿壓力的升高，囊袋逐步膨脹直至完全抵住孔壁，達(dá)到坐底的作用，當(dāng)壓力繼續(xù)升高達(dá)到一定值后，爆破閥打開，此時漿液進(jìn)入鉆孔與抽采管之間的環(huán)狀間隙，達(dá)到封孔的目的。

（7）返漿管先后返濁水、清水及漿液，當(dāng)返漿管返漿液時，將返漿管折彎并用鐵絲扎緊，待注漿壓力穩(wěn)定在1.5MPa及以上時，注漿結(jié)束。

（8）把注漿管及返漿管折彎入孔內(nèi)，孔口用水泥漿液抹平。

4 效果分析

為了考察囊袋帶壓注漿式封孔器封孔效果，分別在李雅莊煤礦中央?yún)^(qū)及李雅莊煤礦1414（3）運順揭煤區(qū)進(jìn)行了試用，使用效果較好。

4.1 中央?yún)^(qū)使用情況

使用地點在東進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井井筒揭8煤，設(shè)計共632個下向鉆孔，使用Φ63.5/73mm肋骨鉆桿配合Φ113mm復(fù)合片鉆頭施工，鉆進(jìn)過程中全程壓風(fēng)排渣；鉆孔穿過8煤層底板1m，鉆孔施工到位后，采用壓風(fēng)吹出鉆屑保持孔內(nèi)通透。鉆孔采用全程下護(hù)孔套管，孔口一根采用2寸鐵管，其余為1.5寸套管。

先期約50個鉆孔使用普通方式封孔，孔內(nèi)有水時，聚氨酯坐底不穩(wěn)定，鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊?，只?%左右。有的鉆孔漏漿，造成鉆孔報廢。后更改為全部使用囊袋帶壓注漿式封孔器，不受孔內(nèi)積水影響，鉆孔通過水泥注漿將套管與孔壁之間積水排出，用速凝水泥充填，鉆孔及周邊裂隙封閉嚴(yán)實，封孔質(zhì)量明顯提高，干管瓦斯?jié)舛茸畲?7.4%，且未出現(xiàn)鉆孔報廢現(xiàn)象。

4.2 1414（3）運順揭煤區(qū)使用情況

使用地點為顧橋礦南區(qū)1414（3）運順揭煤鉆孔，設(shè)計232個孔，鉆孔采用直徑113mm鉆頭施工，巖石段采用清水排渣工藝施工，預(yù)見13-l煤前3m改用壓風(fēng)排渣工藝施工直至穿過13-1煤層進(jìn)入頂板1m。鉆孔孔口往里依次下一根2寸鐵管，一根2寸PVC實管，然后通過變頭連接l寸PVC實管到見13-1煤前l(fā)m，最后下花管直至孔底。

鉆孔施工初期采用普通封孔方式封孔，因該孔圍巖破碎，孔內(nèi)有水，封孔效果不佳，干管瓦斯?jié)舛葹?%，經(jīng)多次注漿后只能提升至10%。針對鉆孔施工中遇到的問題，改用囊袋帶壓注漿式封孔器，囊袋帶壓注漿式封孔器注漿水泥能夠在水中膨脹、凝結(jié)，針對鉆孔周圍的破碎圍巖、孔內(nèi)出水情況有很好的效果。使用囊袋帶壓注漿式封孔器后，干管瓦斯?jié)舛葹?5%，單孔濃度最高達(dá)95%。

4.3 效果分析

通過現(xiàn)場使用，囊袋帶壓注漿式封孔器取得了較好的效果。

（1）囊袋帶壓注漿式封孔器操作簡單，穩(wěn)定性好，減少現(xiàn)場封孔因人為因素影響封孔質(zhì)量情況的出現(xiàn)。

（2）普通封孔方式封孔需要1.5～2h時間，囊袋帶壓注漿式封孔器封孔需要約20min。與普通封孔方式比較，囊袋帶壓注漿式封孔器封孔時間短，效率高。

（3）囊袋帶壓注漿式封孔器使用的水泥性能好，凝固后不收縮，封孔質(zhì)量好。

（4）囊袋帶壓注漿式封孔器適用范圍廣，穿層孔、順層孔等均可使用，只需根據(jù)孔深計算注漿管、返漿管長度即可。

（5）囊袋帶壓注漿式封孔器空間密閉，能夠有效防止鉆孔有水時封孔不嚴(yán)。

5 總結(jié)

新型囊袋帶壓注漿式封孔器實踐應(yīng)用效果比較理想，但在使用過程中還存在以下問題，需在以后的應(yīng)用過程中進(jìn)一步改進(jìn)。

（1）注漿管、返漿管使用PVC材質(zhì)套管，耐壓能力差，帶壓注漿時易造成注漿管、返漿管破裂；

（2）速凝水泥成本較高，單個鉆孔花費大，需根據(jù)不同鉆孔類型選用。