賽瑞封孔劑與注漿泵組合封孔工藝在宣東礦的應用

楊昆?趙曉榮?苗海生

摘 要：針對冀中能源張礦集團宣東礦瓦斯抽采封孔質量差、抽采瓦斯濃度偏低的問題，引進了賽瑞新型封孔劑和配套礦用手動注漿泵組合封孔工藝。通過在III3209軌巷試驗，結果表明：賽瑞封孔劑和配套礦用手動注漿泵聯合使用的封孔工藝比原封孔工藝平均瓦斯抽采濃度提高了近40%，單孔平均多抽瓦斯量約為1036.8 m3。

關鍵詞：封孔；賽瑞封孔劑；注漿泵；試驗

一、概述

瓦斯治理是煤礦安全生產工作過程中的重中之重，做好煤礦瓦斯治理工作、保護礦工生命安全的重要舉措。在煤礦生產過程中常常會出現由于抽采鉆孔封堵不嚴造成漏氣，使得抽出瓦斯濃度偏低，煤體中大量的瓦斯不能被抽出，采掘過程中經常出現瓦斯超限的情況，從而影響煤礦的安全生產?！耙煌ㄈ馈钡年P鍵是防突，防突的關鍵是抽采，而抽采的關鍵還在于鉆孔的封孔質量，只有保證封孔質量才能有效地將煤層內的瓦斯抽出來，才能消除突出事故發生。

冀中能源張礦集團宣東礦位于河北省張家口宣化區境內，礦井于1997年6月開工建設，2001年11月正式建成投產，設計生產能力120萬噸/年，井田面積26km2，是公司的主力生產礦井之一。自1999年礦井進入采區煤層巷道掘進施工后，煤巷掘進工作面經常出瓦斯超限現象。2001年8月礦井瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井，2009年該礦瓦斯等級鑒定為煤與瓦斯突出礦井。

宣東礦目前Ⅲ3煤層瓦斯含量高，瓦斯涌出較大，嚴重威脅礦井采掘安全。該礦瓦斯抽采鉆孔采用在抽放管路上纏棉布，將聚氨酯類化學封孔材料涂抹或澆淋于棉布上的封孔方法，此種方法短期看效果較好，但隨著時間的推移，抽采效率顯著降低，難以滿足現階段采掘抽采要求，迫切需要改進封孔材料及封孔工藝。

二、封孔工藝

1、賽瑞封孔劑

本產品是由中國礦業大學針對礦井煤層瓦斯抽放研發的高分子聚合材料，在聚酯材料中加入微膨脹顆粒，增大材料膨脹性與滲透性，更加適宜封堵微裂隙。產品主要用于密封瓦斯抽放鉆孔，提高礦井瓦斯抽放效果。以1：1的體積比混合使用，根據現場工作需要可提供不同發泡倍數及聚合時間的產品。此封孔劑具有膨脹性大、可塑性和抗壓、抗剪能力強、粘結力和氣密性好等優點。該材料根據煤礦現場對起泡時間、發泡倍數等參數需求分為三種類型。

2、封孔設備

針對鉆孔封孔深度大、賽瑞起泡的特性以及井下對機械設備輕便、靈巧、安全、實用的要求，封孔時采用中國礦業大學開發出一種高質量注漿的礦用手動注漿泵——KSZB160-2多功能雙料注漿泵。

注漿泵無需用電，氣驅動，工作時不產生噪聲。它適用于化學材料注漿工作，能準確高效地完成注漿工作，注漿泵重量輕，操作簡單，運輸方便，封孔質量高，效果顯著，成本相對低廉，是技術先進、性能安全的用于煤礦瓦斯鉆孔注漿設備。該設備包括吸料裝置，泵體、出料裝置和混合裝置，動力來源于人力，吸料裝置包括吸料管、彎管；泵體包括泵、拉桿、泵架、連桿以及搖桿；出料裝置包括出料管、直通接頭；混合裝置包括槍頭和外接管。

3、具體封孔工藝

（1）在抽采管前端約1.5～2m處開始往外纏麻袋片（或棉紗、布料等），纏繞長度約為0.2～0.5m，并用鐵絲扎緊。

（2）在麻袋片或棉紗上均勻涂上1：1比例的賽瑞封孔黑料和白料，然后依次連接抽采管，并迅速塞入孔內。

（3）在抽采管末端安裝上閥門，然后把管徑為4分的注漿鐵管插入孔中，用蘸有黑料和白料的賽瑞封孔材料的棉紗封堵住孔口。

（4）安裝好KSZB160-2型礦用手動注漿泵，注漿泵使用參照KSZB160-2型礦用手動注漿泵說明書。

（5）在手動注漿泵的兩個料杯內加入黑白料（賽瑞封孔劑），開始壓泵，待兩個出料管都出料后，再接上槍頭，并將槍頭通過四分閥門接到注漿鐵管上。

（6）隨后使用手動注漿泵向鉆孔內形成的封閉空間中注入一定量的賽瑞封孔材料，根據宣東礦的封孔深度計算得出黑白料各3L。

（7）完成注漿后，從注漿鐵管上卸下槍頭，并關閉注漿鐵管末端的閥門。

（8）把進料管插入到混有少量清洗劑的清水中，沖洗設備及槍頭，再用清水沖洗一次。

（9）卸下進料管和出料管及槍頭，并將設備擦拭干凈。

新型封孔工藝在增加封孔密實性的同時又增長了封孔長度，可有效封堵鉆孔裂隙帶，杜絕漏氣的可能，可提高鉆孔瓦斯的抽采濃度，延長瓦斯抽采期。

三、應用效果及效益

1、應用效果

經過現場實際考察并與礦方協商后，決定選取正在掘進的III3209軌巷作為本次試驗地點。

在III3209軌巷同一鉆場相鄰鉆孔或該巷道相鄰鉆場分別使用原封孔材料封孔及賽瑞封孔劑注漿泵組合封孔，接入抽采管路后在相同抽采條件下測定兩種封孔材料封孔后的瓦斯濃度。賽瑞注漿泵組合封孔工藝比原封孔工藝瓦斯抽采濃度平均提高了近40%，且延長了瓦斯有效抽放期，充分反映了賽瑞封孔劑及帶壓注漿封孔工藝的優越性。

2、應用效益

賽瑞封孔劑具有抗壓強度大、柔韌性好、煤孔壁粘合性優等特點，使用其和珠江本的組合封孔后鉆孔抽放周期、抽放濃度等與原封孔方式相比均取得了較大的改善。綜合對比得出：高抽放濃度維持周期長，一次封孔后一般可達2個月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036.8 m3（按抽2個月算），以0.5元/m3計算瓦斯收益，則單孔創造利潤為518.4元。賽瑞封孔劑和注漿泵組合封孔工藝的成功使用對宣東礦的瓦斯治理提供了有力的保障，良好的鉆孔抽采效果使大量瓦斯提前被抽出，有效降低了采掘過程中煤與瓦斯突出的可能性，賽瑞封孔劑和注漿泵的應用不僅為宣東礦創造了巨大的經濟效益，同時也取得了顯著的社會效益。

四、結論

（1）賽瑞封孔劑和注漿泵組合封孔工藝封孔長度可以達到8米以上，增加了封孔深度和長度，有效避開巷道松動圈，比原封孔工藝瓦斯抽采濃度平均提高了近40%，且延長了瓦斯有效抽放期，充分反映了賽瑞封孔劑及帶壓注漿封孔工藝的優越性。

（2）賽瑞封孔劑和注漿泵組合封孔工藝高抽采濃度維持周期長，一次封孔后一般可達2個月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036.8 m3（按抽2個月算），以0.5元/m3計算瓦斯收益，則單孔創造利潤為518.4元。