瓦斯抽采封孔技術(shù)比較

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1、安全新技術(shù)《煤層瓦斯抽放鉆孔封孔技術(shù)研究》學(xué)號：js12120002姓名：李海鑒4煤層瓦斯抽放鉆孔封孔技術(shù)研究李海鑒(中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇徐州221008)摘要：瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本性措施。本文比較和研究了目前煤礦封孔工藝，為提高瓦斯抽采效果提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：礦井瓦斯；抽放；封孔中圖分類號:TD煤與瓦斯突出是嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)安全的重大因素之一，瓦斯抽采是煤礦瓦斯治理與利用的根本措施和主要途徑,鉆孔瓦斯抽采效果的好壞,除了鉆孔的合理布置,主要是鉆孔孔口的封孔質(zhì)量。常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔封孔技術(shù)包括采用有機(jī)材料或無機(jī)材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括

2、粘土人工封孔、機(jī)械注水泥砂漿封孔、發(fā)泡聚合材料封孔?，F(xiàn)在研究的很多種封孔放法結(jié)合了各種封孔技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，采用兩種或多種技術(shù)組合使用，使封孔效果得到改善。同時(shí)從一次封孔研究到二次封孔技術(shù)，使封孔技術(shù)更加豐富，提高了抽采效率。1、粘土人工封孔常用粘土為黃泥或水泥團(tuán)，粘土封孔法對封孔的材料要求不高,而且所花費(fèi)的成本也很低,但是對封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽都可以導(dǎo)致其鉆孔封閉不實(shí)。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實(shí)性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團(tuán)人工封孔，鉆孔密封質(zhì)量差、作業(yè)時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場已很少采

3、用。2、機(jī)械注水泥砂漿封孔水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后,將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。其封孔材料在注入時(shí)為液態(tài),等其凝固后為固態(tài),能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙和解決粘土法封孔難以解決的一些難題,從而能較好的封實(shí)鉆孔。用一根回漿管即可檢驗(yàn)其封孔長度,操作比較簡單省時(shí)。機(jī)械注漿雖可大大縮短封孔時(shí)間，但是目前的機(jī)械注漿設(shè)備笨重，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和搬運(yùn)時(shí)間。對于傾斜鉆孔可以保證封孔質(zhì)量，但是對于近水平或緩傾斜煤層不適用。水泥短時(shí)間內(nèi)不能硬化固結(jié)，并且凝固后易收縮導(dǎo)致漏氣，從而使封孔后瓦斯?jié)舛人p比較快。3、發(fā)泡聚合材料封孔采用發(fā)泡聚合材料聚氨酯(馬麗

4、散)封孔，由于聚合材料發(fā)泡倍數(shù)高、質(zhì)量輕，具有工藝簡單、密封可靠、封孔迅速等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。然而目前化學(xué)聚氨酯封孔技術(shù)主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動(dòng)裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，鉆孔抽采壽命不長，甚至對操作不熟練的封孔工人，由于聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)快，一般在2～4min完成，抽采鉆孔往往很難成功封孔而造成廢孔。發(fā)泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。4、封孔器封孔封孔器封孔法一般用于巖層致密和服務(wù)時(shí)間不長的巖孔,4主要包括摩擦式封孔器和水力膨脹式封孔器兩大類。封孔時(shí)先將封孔器放入鉆孔封孔位置,再通過留在鉆孔外的專門機(jī)械機(jī)構(gòu)使內(nèi)、外管相對

5、運(yùn)動(dòng),擠壓封孔器前端的膠皮脹圈,使之在徑向膨脹進(jìn)而將鉆孔封堵嚴(yán)密。封孔器膨脹系數(shù)大,封孔質(zhì)量可靠,還可以重復(fù)利用,是一種理想的封孔裝置。但是由于其昂貴的成本和價(jià)格,目前并沒有得到普及應(yīng)用。1、聚氨酯封孔器封孔該方法使用三種化學(xué)藥液,按一定比例進(jìn)行配比,將配好的藥液均勻涂抹在麻袋上,涂抹的同時(shí)迅速把麻袋纏繞在封孔器上,再把封孔器送入抽放鉆孔孔口內(nèi),此時(shí)依靠聚胺脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹,從而達(dá)到鉆孔封孔的目的。缺點(diǎn)：1藥液配比必須適中,一旦配比不適中,將不能實(shí)現(xiàn)封孔目的,導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。2藥液發(fā)生膨脹需要一定時(shí)間,一般在60min以上,8h班最多可完成6個(gè)鉆孔,不能實(shí)現(xiàn)快速封孔,且孔口

6、有殘留膨脹物。3封孔后受到頂板的擠壓易出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致鉆孔漏氣,降低抽放效果。4鉆孔封孔長度有限,一般封孔器的長度僅為3m,封孔段僅為800mm～1000mm。實(shí)踐證明,封孔段距離應(yīng)不小于5m。由于不能實(shí)現(xiàn)長距離封孔,導(dǎo)致鉆孔抽放負(fù)壓較低,最大只能達(dá)到9.3kPa～10.9kPa。5鉆孔封孔段易出現(xiàn)導(dǎo)通通道,尤其是全錨支護(hù)的巷道。2、囊袋式注漿封孔囊袋式注漿封孔法是考慮到國內(nèi)現(xiàn)行封孔技術(shù)的缺陷,結(jié)合國外封孔技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)情況提出的一種成本適中、能顯著改善抽采效果的封孔方法。它改變了過去人們普遍認(rèn)為的瓦斯抽采鉆孔難以實(shí)現(xiàn)注漿封孔的常規(guī)看法。同時(shí),這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂

7、隙得到充填,消除開孔時(shí)形成的漏氣通道(裂隙);另一方面能使鉆孔得到可靠的支護(hù),保證鉆孔的穩(wěn)定性,使鉆孔周圍不再產(chǎn)生新的漏氣通道(裂隙)。囊袋式注漿封孔法的關(guān)鍵技術(shù)是孔內(nèi)一次性囊袋注漿裝置。該裝置通過2個(gè)囊袋封堵1段鉆孔,2個(gè)囊袋之間有1段塑料管,塑料管上開設(shè)有鉆孔注漿口,先向囊袋注漿,通過囊袋膨漲后封堵封孔段鉆孔,然后囊袋內(nèi)的漿液通過鉆孔注漿口向2個(gè)囊袋之間的鉆孔注漿,并形成注漿壓力使?jié){液向鉆孔壁滲透。囊袋式注漿封孔法的裝置結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙,能夠順利的進(jìn)行現(xiàn)場施工,封孔效果較聚氨酯封孔法有