孟津煤礦瓦斯抽放鉆孔封孔技術研究

馬意闖

義煤集團孟津煤礦探放水隊，河南洛陽 471142

0 引言

近些年來，隨著礦井采深的不斷加大，煤層瓦斯含量明顯增強，導致低瓦斯礦井轉變為高瓦斯礦井甚至高突礦井。礦井瓦斯治理工作成為煤炭企業的首要任務，一旦產生瓦斯爆炸事件就會給社會和企業帶來巨大損失。瓦斯抽放是治理瓦斯的根本性措施，本文對煤礦瓦斯抽放封孔技術進行了研究，并介紹了鉆孔過程中使用的設備，以期在以后煤礦瓦斯抽放過程中，擇優選取，為瓦斯抽放技術的完善奠定基礎。

1 煤礦瓦斯抽放封孔鉆孔技術研究

1.1 在煤礦抽放和鉆孔過程中常用的技術

義煤集團孟津煤礦屬高瓦斯雙突礦井，普遍使用聚氨酯封孔技術：首先都進行打孔措施（94鉆頭）鉆孔在施工之后進行封孔，應該先用113鉆頭把鉆孔開口處擴大為113直徑，長度大約15m，利用1m編織袋套在一根2m長的pvc實管上，一頭扎緊倒入聚氨脂膠再把另一頭扎緊，同時也要提前插入三根2寸pvc花管，再把加膠的2m長的pvc實管連接上，后邊在加三根2m長的pvc實管，快速安插在已經擴好的孔內，空口用黃泥填實，之后完成封孔。因為聚氨酯的作用時間最好控制在10min～15min，滿足聚氨酯封孔技術的時間規定，整個封孔的操作大約在15min即可完成。

1.2 實際封孔過程中產生的問題

使用水泥砂漿填充技術的缺點在于水泥發生沉降容易漏氣、操作當中人工成分比較大、很難保證施工質量、封孔時間非常長。普通聚氨酯封孔方法使用簡單，成本便宜，但缺點聚氨脂膨脹段容易造成膠混合不均勻和膨脹不完全導致鉆孔漏氣，瓦斯抽出率低，造成封孔的整體質量下滑。

1.3 對技術效果進行分析

對于上述封孔技術，在最后環節有點區別，前者在封孔持續過程中需要進行最后一項維持15min的擴孔。在節約時間，降低成本，在不使用麻袋片進行封堵時，可在施工過程中減少一個步驟，使用的導氣管數量降低，反應時間加快，整個操作維持在半個小時上下。在有積水的礦井中使用特別有效，因為反應的時間短，受積水影響較小，可以在很短時間完成堵水封孔的任務。

2 煤礦瓦斯抽放鉆孔設備

在煤礦的鉆孔技術中，普遍使用的是ZYW系列全液壓鉆機。ZYW-4000型鉆孔泵和ZYW-1200 全液壓鉆機的特點是：1）使用液壓卡盤和液壓夾持器，可以自動進行鉆桿的裝卸；2）回轉器的結構以通孔為主線，在動力頭的前方和后端裝卸鉆桿，根據角度的不同進行鉆孔角度的調整；3）采用集成設備的液壓系統可以使工作人員遠程操作，更為安全；4）主泵和輔助泵都可獨立工作，相互之間沒有直接的影響；5）動力輸出的轉矩和轉速可以根據現場的實際情況進行無極調節；6）油缸可以根據需求自動調整高度和角度；在施工當中提供了方便；7）具有很強的聯動功能，在退鉆的時間上進行縮短，工作效率得到改善。

3 在鉆孔和封孔的技術創新

使用封孔段封孔的措施，在孔內留出注料管以及排氣管，從注料管中注入聚氨酯封孔劑，使其單孔的抽放濃度和數量均有大幅度提升。

3.1 具體操作分析

1）場地和準備

（1）選擇合適的場地進行試驗；（2）可以選取鉆場為3×3m工字鋼支護，高為2m，長為4.5m；（3）鉆孔的布置：可以在場地下布置六個試驗鉆孔，鉆孔的傾角在-4°為宜，孔口之間的距離設置為半米，終孔間距為4m。在1、3、4、6號鉆孔中使用新封孔措施，在2、5號鉆孔中使用封孔封段封孔措施，看看兩者的不同。

試驗鉆孔布置示意圖

2）鉆孔封孔方式

（1）1、2、3鉆孔封孔方式。采用傳統 聚氨酯封孔技術，首先將調制好的聚氨酯倒在毛巾上，然后將毛巾包裹在封孔管上送入抽放鉆孔內，待聚氨酯膨脹完畢后，并人抽放管路內進行抽放；

（2）4、5、6鉆孔封孔方式：采用新型合成樹脂定位封孔技術，第1組為2袋，對稱捆綁在距花管1m的位置。第2組為2袋 ，對稱捆綁在距第 2組 2m的位置，依此類推。每個鉆孔共使用6組。封孔完畢后，并入抽放管路中進行抽放。

3.2 封孔準備

使用的封孔設備是ZYW-1200型注漿泵，使用的材料有：封孔管36根，直徑為12mm的注漿管，長約40m，聚氨酯封孔劑80kg，黃泥約20kg。

3.3 封孔措施

將封孔段封堵和給料管穿入的措施，封孔的深度在10m，在每個鉆孔完成之后，封孔采用PVC封孔管，在第2根3m的地方封孔管上用棉紗配聚氨酯封孔劑封1m長封孔段，同時用膠帶纏繞1根直徑12mm的注漿管與封孔管同時穿入鉆孔內，在剩余距離1m處，用棉紗配聚氨酯封孔劑封1m長封孔段，同時用膠帶纏繞1根直徑12mm的注漿排氣管與封孔管同時穿入鉆孔內。之后注入聚氨酯封孔劑，在注入封孔劑的時候保持注漿泵風壓在2MPa～3MPa之間，在使用黃泥對孔口進行封堵。

3.4 結果分析

經過封孔處理之后，分析封孔結果，使用新封孔方法的1、3、4、6號孔濃度大約在99.9%，平均瓦斯純流量0.106m3/min。在2、5號孔中的濃度都交之前相比有所下降，平均瓦斯濃度和瓦斯純流量分別是23.25%和0.041m3/min，因為1、3、4、6號鉆孔封孔技術在材料使用上要比2、5鉆孔封孔消耗多。這樣可以看出使用新技術的封孔技術可以減少材料消耗，達到更好的效果，在經濟社會的影響下，施工的成本也有所降低。

4 結論

綜上所述，煤礦的瓦斯抽放技術關系著施工的質量和安全，選擇先進的設備也是重要的，隨著抽放技術的不斷加深，會使我國煤礦開采事業走向一個新的高度，創造更多的經濟利益，本文對封孔鉆孔的技術進行簡單的研究介紹，希望對今后的抽放施工帶來正面的影響，為我國煤礦開采事業貢獻出自己的一份力量。

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