囊袋式兩端自堵封孔工藝實驗效果研究

王偉華+王良金+原世騰+付櫟臻

摘要：抽采鉆孔封孔質量的優(yōu)劣直接影響著煤礦回采工作面瓦斯抽采效果。針對國內瓦斯抽采濃度普遍偏低的現(xiàn)狀，特引進囊袋式兩端自堵封孔工藝以提高瓦斯抽采功效及濃度。本文以焦煤集團中馬村礦為例，通過實驗探索該工藝在增強瓦斯抽采效果上的優(yōu)勢。

關鍵詞：囊袋式兩端自堵封孔工藝 實驗效果 中馬村礦

1 實驗研究背景

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國煤礦回采工作面上的瓦斯抽采濃度在30%以上的不足七成，質量偏下的抽采鉆孔封孔工藝直接降低了瓦斯抽采的功效。經研究發(fā)現(xiàn)，封孔材料性能以及封孔工藝是決定封孔質量的兩大主因。機械注水泥砂漿封孔、KFB型礦用封孔、發(fā)泡聚合材料封孔、黃泥（水泥團）人工封孔等是傳統(tǒng)的抽采鉆孔封孔技術。其中，機械注水泥砂的封孔作業(yè)時間較短，但由于設備笨重，在搬運過程中會浪費大量的人力物力；KFB型礦用封孔不但質量差而且難操作；在設備重量和作業(yè)時間上均有優(yōu)勢的發(fā)泡聚合材料封孔技術卻只適合短距離封孔，否則不但鉆孔易損耗而且瓦斯抽采濃度達不到標準；黃泥（水泥團）人工封孔技術則由于質量效果較差幾乎被停用。

與過去傳統(tǒng)的封孔技術相比，“兩堵一注”封孔工藝不但封孔效果良好而且抽采瓦斯的濃度較高。但由于該工藝還不成熟，施工復雜、操作繁瑣以及高成本投入等缺點成為其最大的弊病。囊袋式兩端自堵封孔工藝卻能夠較好的規(guī)避普通“兩賭一注”封孔工藝的不足，提升瓦斯抽采濃度。本文將以焦煤集團中馬村礦27021底抽巷為實驗基地，設計兩種實驗方案進行抽采效果對比。

2 實驗地點概況

2.1 實驗地點情況描述

實驗地點位于中馬村礦左翼上方位的27021底抽巷與25-27段東大港相鄰，其南面與工作面2704和2501相接，整體坐落于西25回風下山與東27上平軌道的中間。此巷道所處位置地質結構簡單，隨巖層呈傾斜狀態(tài)，大構造發(fā)育穩(wěn)定，僅在其巷道區(qū)域內存在分叉嚴重的二1煤層，分層間的上下距離各異，非線性變化現(xiàn)象十分明顯。

2.2 工作面鉆孔布置

下圖為該試驗地點27021回風底抽巷第二段抽采鉆孔設計剖面圖及鉆孔設計參數(shù)。（見圖1、表1）

3 試驗方案擬選

本次試驗擬選用兩種實驗方案，其中方案一為固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝；方案二為“兩堵一注”帶壓封孔工藝。兩種工藝各取14個鉆孔進行封孔實驗，用編號1#-14#標注。實驗地點位于27021回風底抽巷測點W786.5-W794位置處，鉆孔排間距2.5m，保證了兩種方案的鉆孔布置位于同一抽采區(qū)域內。通過對兩種實驗方案對比，從而選出抽采效果較好的一方。

4 實驗過程

4.1 方案一：固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝

4.1.1 封孔參數(shù)確定

■

4.1.2 封孔材料及設備

注漿材料：

選用河南能源化工集團研究院有限責任公司自主研發(fā)的固特捷化學封孔材料。該材料具有力學強度高、尺寸穩(wěn)定性好、阻燃、抗靜電、透氣性低、抗收縮性強、粘結力大、耐老化、不怕水、綠色環(huán)保等特點。

封孔材料：封孔管采用Φ32mm鋼管；5m囊袋；注漿管。注漿管采用內徑為11mm的專用注漿管。注漿管要求具備阻燃、抗靜電等物理性質。

注漿設備：本次試驗選用河南能源化工集團研究院有限公司研發(fā)的“化學封孔材料輸送裝置”。該裝置具備注漿效率高、操作簡單、維護方便、勞動強度低等特點。

4.1.3 現(xiàn)場操作步驟

①用窗紗將第一根花管包裹好并用膠帶捆扎結實。

②囊袋套在花管之后第二根抽采管上，并將注漿管與囊袋內抽采管一起綁扎。

③用寬透明膠帶將囊袋、注漿管、封孔管三者捆綁固定牢靠然后依次向鉆孔內下管。

④注漿后，固特捷封孔材料混合反應并軸向流動并膨脹充滿囊袋兩端堵頭，形成封閉空間。

⑤固特捷材料繼續(xù)反應充滿已形成的封閉空間，依靠自身膨脹力實現(xiàn)帶壓功能。封孔注漿結束后，用普通水泥將孔口0.5m段固實固牢。

下圖為方案一封孔示意圖：

■

圖2 方案一封孔示意圖

4.2 方案二：“兩堵一注”帶壓封孔工藝

4.2.1 封孔參數(shù)確定

■

4.2.2 材料及設備

注漿材料：注漿材料選用膨脹水泥；封孔材料：封孔管采用Φ32mm鋼管；鋁塑管；注漿設備：水泥注漿泵。

4.2.3 現(xiàn)場操作步驟

①用窗紗將第一根花管包裹好并用膠帶捆扎結實。

②將3袋聚氨酯封孔用AB袋綁扎在花管下方1.5-2m位置處，同時將注漿管和回氣管埋入鉆孔。

③根據(jù)封孔段長度確定注漿管和回氣管的長度，回氣管應長于注漿管。在接近孔口5m處的抽采管上，綁扎3袋4聚氨酯封孔用AB袋。

④向注漿管內注入水泥漿，水灰比為1：1.2。

⑤封孔注漿結束后，用普通水泥將孔口0.5m段固實固牢。

下圖為方案二封孔示意圖：

■

圖3 方案二封孔示意圖

5 實驗結果及結論

兩種工藝瓦斯抽采濃度對比數(shù)據(jù)表

■

■

上圖4為這次實驗兩種封孔工藝下瓦斯抽采濃度的對比折線圖，從中可以總結得出：

①通過兩種實驗數(shù)據(jù)對比可以看出，在相同地區(qū)、相同抽采負壓條件下，方案一在抽采濃度上具有顯著的優(yōu)越性，固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝較“兩堵一注”帶壓封孔工藝具有抽采濃度高、后期高濃度維持時間長等優(yōu)點。

②固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝能夠很好的實現(xiàn)對瓦斯抽采鉆孔封孔的定長定位問題，有效的保障了封孔質量。

③固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝具有勞動強度小、工時短、封孔成本低的優(yōu)點，其具有很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]趙鐵錘.搞好瓦斯抽放利用 促進煤礦安全生產[J].中國煤層氣，2005（02）.

[2]張曉龍.本煤層瓦斯抽采鉆孔封孔技術試驗研究[J].中州煤炭，2013（05）.

[3]王啟金，李紅行，劉志鴻，王世賢，張廣江.囊袋式注漿封孔技術在鄭州礦區(qū)“三軟”煤層的應用[J].中州煤炭，2009（07）.

[4]張福旺，范付恒，秦汝祥.囊袋式兩堵一注封孔裝置在順層鉆孔瓦斯抽采中的應用[J].煤炭工程，2013（11）.

作者簡介：王偉華（1983-），男，河南焦作人，碩士研究生，研究方向：安全技術及工程。endprint

摘要：抽采鉆孔封孔質量的優(yōu)劣直接影響著煤礦回采工作面瓦斯抽采效果。針對國內瓦斯抽采濃度普遍偏低的現(xiàn)狀，特引進囊袋式兩端自堵封孔工藝以提高瓦斯抽采功效及濃度。本文以焦煤集團中馬村礦為例，通過實驗探索該工藝在增強瓦斯抽采效果上的優(yōu)勢。

關鍵詞：囊袋式兩端自堵封孔工藝 實驗效果 中馬村礦

1 實驗研究背景

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國煤礦回采工作面上的瓦斯抽采濃度在30%以上的不足七成，質量偏下的抽采鉆孔封孔工藝直接降低了瓦斯抽采的功效。經研究發(fā)現(xiàn)，封孔材料性能以及封孔工藝是決定封孔質量的兩大主因。機械注水泥砂漿封孔、KFB型礦用封孔、發(fā)泡聚合材料封孔、黃泥（水泥團）人工封孔等是傳統(tǒng)的抽采鉆孔封孔技術。其中，機械注水泥砂的封孔作業(yè)時間較短，但由于設備笨重，在搬運過程中會浪費大量的人力物力；KFB型礦用封孔不但質量差而且難操作；在設備重量和作業(yè)時間上均有優(yōu)勢的發(fā)泡聚合材料封孔技術卻只適合短距離封孔，否則不但鉆孔易損耗而且瓦斯抽采濃度達不到標準；黃泥（水泥團）人工封孔技術則由于質量效果較差幾乎被停用。

與過去傳統(tǒng)的封孔技術相比，“兩堵一注”封孔工藝不但封孔效果良好而且抽采瓦斯的濃度較高。但由于該工藝還不成熟，施工復雜、操作繁瑣以及高成本投入等缺點成為其最大的弊病。囊袋式兩端自堵封孔工藝卻能夠較好的規(guī)避普通“兩賭一注”封孔工藝的不足，提升瓦斯抽采濃度。本文將以焦煤集團中馬村礦27021底抽巷為實驗基地，設計兩種實驗方案進行抽采效果對比。

2 實驗地點概況

2.1 實驗地點情況描述

實驗地點位于中馬村礦左翼上方位的27021底抽巷與25-27段東大港相鄰，其南面與工作面2704和2501相接，整體坐落于西25回風下山與東27上平軌道的中間。此巷道所處位置地質結構簡單，隨巖層呈傾斜狀態(tài)，大構造發(fā)育穩(wěn)定，僅在其巷道區(qū)域內存在分叉嚴重的二1煤層，分層間的上下距離各異，非線性變化現(xiàn)象十分明顯。

2.2 工作面鉆孔布置

下圖為該試驗地點27021回風底抽巷第二段抽采鉆孔設計剖面圖及鉆孔設計參數(shù)。（見圖1、表1）

3 試驗方案擬選

本次試驗擬選用兩種實驗方案，其中方案一為固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝；方案二為“兩堵一注”帶壓封孔工藝。兩種工藝各取14個鉆孔進行封孔實驗，用編號1#-14#標注。實驗地點位于27021回風底抽巷測點W786.5-W794位置處，鉆孔排間距2.5m，保證了兩種方案的鉆孔布置位于同一抽采區(qū)域內。通過對兩種實驗方案對比，從而選出抽采效果較好的一方。

4 實驗過程

4.1 方案一：固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝

4.1.1 封孔參數(shù)確定

■

4.1.2 封孔材料及設備

注漿材料：

選用河南能源化工集團研究院有限責任公司自主研發(fā)的固特捷化學封孔材料。該材料具有力學強度高、尺寸穩(wěn)定性好、阻燃、抗靜電、透氣性低、抗收縮性強、粘結力大、耐老化、不怕水、綠色環(huán)保等特點。

封孔材料：封孔管采用Φ32mm鋼管；5m囊袋；注漿管。注漿管采用內徑為11mm的專用注漿管。注漿管要求具備阻燃、抗靜電等物理性質。

注漿設備：本次試驗選用河南能源化工集團研究院有限公司研發(fā)的“化學封孔材料輸送裝置”。該裝置具備注漿效率高、操作簡單、維護方便、勞動強度低等特點。

4.1.3 現(xiàn)場操作步驟

①用窗紗將第一根花管包裹好并用膠帶捆扎結實。

②囊袋套在花管之后第二根抽采管上，并將注漿管與囊袋內抽采管一起綁扎。

③用寬透明膠帶將囊袋、注漿管、封孔管三者捆綁固定牢靠然后依次向鉆孔內下管。

④注漿后，固特捷封孔材料混合反應并軸向流動并膨脹充滿囊袋兩端堵頭，形成封閉空間。

⑤固特捷材料繼續(xù)反應充滿已形成的封閉空間，依靠自身膨脹力實現(xiàn)帶壓功能。封孔注漿結束后，用普通水泥將孔口0.5m段固實固牢。

下圖為方案一封孔示意圖：

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圖2 方案一封孔示意圖

4.2 方案二：“兩堵一注”帶壓封孔工藝

4.2.1 封孔參數(shù)確定

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4.2.2 材料及設備

注漿材料：注漿材料選用膨脹水泥；封孔材料：封孔管采用Φ32mm鋼管；鋁塑管；注漿設備：水泥注漿泵。

4.2.3 現(xiàn)場操作步驟

①用窗紗將第一根花管包裹好并用膠帶捆扎結實。

②將3袋聚氨酯封孔用AB袋綁扎在花管下方1.5-2m位置處，同時將注漿管和回氣管埋入鉆孔。

③根據(jù)封孔段長度確定注漿管和回氣管的長度，回氣管應長于注漿管。在接近孔口5m處的抽采管上，綁扎3袋4聚氨酯封孔用AB袋。

④向注漿管內注入水泥漿，水灰比為1：1.2。

⑤封孔注漿結束后，用普通水泥將孔口0.5m段固實固牢。

下圖為方案二封孔示意圖：

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圖3 方案二封孔示意圖

5 實驗結果及結論

兩種工藝瓦斯抽采濃度對比數(shù)據(jù)表

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上圖4為這次實驗兩種封孔工藝下瓦斯抽采濃度的對比折線圖，從中可以總結得出：

①通過兩種實驗數(shù)據(jù)對比可以看出，在相同地區(qū)、相同抽采負壓條件下，方案一在抽采濃度上具有顯著的優(yōu)越性，固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝較“兩堵一注”帶壓封孔工藝具有抽采濃度高、后期高濃度維持時間長等優(yōu)點。

②固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝能夠很好的實現(xiàn)對瓦斯抽采鉆孔封孔的定長定位問題，有效的保障了封孔質量。

③固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝具有勞動強度小、工時短、封孔成本低的優(yōu)點，其具有很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]趙鐵錘.搞好瓦斯抽放利用 促進煤礦安全生產[J].中國煤層氣，2005（02）.

[2]張曉龍.本煤層瓦斯抽采鉆孔封孔技術試驗研究[J].中州煤炭，2013（05）.

[3]王啟金，李紅行，劉志鴻，王世賢，張廣江.囊袋式注漿封孔技術在鄭州礦區(qū)“三軟”煤層的應用[J].中州煤炭，2009（07）.

[4]張福旺，范付恒，秦汝祥.囊袋式兩堵一注封孔裝置在順層鉆孔瓦斯抽采中的應用[J].煤炭工程，2013（11）.

作者簡介：王偉華（1983-），男，河南焦作人，碩士研究生，研究方向：安全技術及工程。endprint

摘要：抽采鉆孔封孔質量的優(yōu)劣直接影響著煤礦回采工作面瓦斯抽采效果。針對國內瓦斯抽采濃度普遍偏低的現(xiàn)狀，特引進囊袋式兩端自堵封孔工藝以提高瓦斯抽采功效及濃度。本文以焦煤集團中馬村礦為例，通過實驗探索該工藝在增強瓦斯抽采效果上的優(yōu)勢。

關鍵詞：囊袋式兩端自堵封孔工藝 實驗效果 中馬村礦

1 實驗研究背景

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國煤礦回采工作面上的瓦斯抽采濃度在30%以上的不足七成，質量偏下的抽采鉆孔封孔工藝直接降低了瓦斯抽采的功效。經研究發(fā)現(xiàn)，封孔材料性能以及封孔工藝是決定封孔質量的兩大主因。機械注水泥砂漿封孔、KFB型礦用封孔、發(fā)泡聚合材料封孔、黃泥（水泥團）人工封孔等是傳統(tǒng)的抽采鉆孔封孔技術。其中，機械注水泥砂的封孔作業(yè)時間較短，但由于設備笨重，在搬運過程中會浪費大量的人力物力；KFB型礦用封孔不但質量差而且難操作；在設備重量和作業(yè)時間上均有優(yōu)勢的發(fā)泡聚合材料封孔技術卻只適合短距離封孔，否則不但鉆孔易損耗而且瓦斯抽采濃度達不到標準；黃泥（水泥團）人工封孔技術則由于質量效果較差幾乎被停用。

與過去傳統(tǒng)的封孔技術相比，“兩堵一注”封孔工藝不但封孔效果良好而且抽采瓦斯的濃度較高。但由于該工藝還不成熟，施工復雜、操作繁瑣以及高成本投入等缺點成為其最大的弊病。囊袋式兩端自堵封孔工藝卻能夠較好的規(guī)避普通“兩賭一注”封孔工藝的不足，提升瓦斯抽采濃度。本文將以焦煤集團中馬村礦27021底抽巷為實驗基地，設計兩種實驗方案進行抽采效果對比。

2 實驗地點概況

2.1 實驗地點情況描述

實驗地點位于中馬村礦左翼上方位的27021底抽巷與25-27段東大港相鄰，其南面與工作面2704和2501相接，整體坐落于西25回風下山與東27上平軌道的中間。此巷道所處位置地質結構簡單，隨巖層呈傾斜狀態(tài)，大構造發(fā)育穩(wěn)定，僅在其巷道區(qū)域內存在分叉嚴重的二1煤層，分層間的上下距離各異，非線性變化現(xiàn)象十分明顯。

2.2 工作面鉆孔布置

下圖為該試驗地點27021回風底抽巷第二段抽采鉆孔設計剖面圖及鉆孔設計參數(shù)。（見圖1、表1）

3 試驗方案擬選

本次試驗擬選用兩種實驗方案，其中方案一為固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝；方案二為“兩堵一注”帶壓封孔工藝。兩種工藝各取14個鉆孔進行封孔實驗，用編號1#-14#標注。實驗地點位于27021回風底抽巷測點W786.5-W794位置處，鉆孔排間距2.5m，保證了兩種方案的鉆孔布置位于同一抽采區(qū)域內。通過對兩種實驗方案對比，從而選出抽采效果較好的一方。

4 實驗過程

4.1 方案一：固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝

4.1.1 封孔參數(shù)確定

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4.1.2 封孔材料及設備

注漿材料：

選用河南能源化工集團研究院有限責任公司自主研發(fā)的固特捷化學封孔材料。該材料具有力學強度高、尺寸穩(wěn)定性好、阻燃、抗靜電、透氣性低、抗收縮性強、粘結力大、耐老化、不怕水、綠色環(huán)保等特點。

封孔材料：封孔管采用Φ32mm鋼管；5m囊袋；注漿管。注漿管采用內徑為11mm的專用注漿管。注漿管要求具備阻燃、抗靜電等物理性質。

注漿設備：本次試驗選用河南能源化工集團研究院有限公司研發(fā)的“化學封孔材料輸送裝置”。該裝置具備注漿效率高、操作簡單、維護方便、勞動強度低等特點。

4.1.3 現(xiàn)場操作步驟

①用窗紗將第一根花管包裹好并用膠帶捆扎結實。

②囊袋套在花管之后第二根抽采管上，并將注漿管與囊袋內抽采管一起綁扎。

③用寬透明膠帶將囊袋、注漿管、封孔管三者捆綁固定牢靠然后依次向鉆孔內下管。

④注漿后，固特捷封孔材料混合反應并軸向流動并膨脹充滿囊袋兩端堵頭，形成封閉空間。

⑤固特捷材料繼續(xù)反應充滿已形成的封閉空間，依靠自身膨脹力實現(xiàn)帶壓功能。封孔注漿結束后，用普通水泥將孔口0.5m段固實固牢。

下圖為方案一封孔示意圖：

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圖2 方案一封孔示意圖

4.2 方案二：“兩堵一注”帶壓封孔工藝

4.2.1 封孔參數(shù)確定

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4.2.2 材料及設備

注漿材料：注漿材料選用膨脹水泥；封孔材料：封孔管采用Φ32mm鋼管；鋁塑管；注漿設備：水泥注漿泵。

4.2.3 現(xiàn)場操作步驟

①用窗紗將第一根花管包裹好并用膠帶捆扎結實。

②將3袋聚氨酯封孔用AB袋綁扎在花管下方1.5-2m位置處，同時將注漿管和回氣管埋入鉆孔。

③根據(jù)封孔段長度確定注漿管和回氣管的長度，回氣管應長于注漿管。在接近孔口5m處的抽采管上，綁扎3袋4聚氨酯封孔用AB袋。

④向注漿管內注入水泥漿，水灰比為1：1.2。

⑤封孔注漿結束后，用普通水泥將孔口0.5m段固實固牢。

下圖為方案二封孔示意圖：

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圖3 方案二封孔示意圖

5 實驗結果及結論

兩種工藝瓦斯抽采濃度對比數(shù)據(jù)表

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上圖4為這次實驗兩種封孔工藝下瓦斯抽采濃度的對比折線圖，從中可以總結得出：

①通過兩種實驗數(shù)據(jù)對比可以看出，在相同地區(qū)、相同抽采負壓條件下，方案一在抽采濃度上具有顯著的優(yōu)越性，固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝較“兩堵一注”帶壓封孔工藝具有抽采濃度高、后期高濃度維持時間長等優(yōu)點。

②固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝能夠很好的實現(xiàn)對瓦斯抽采鉆孔封孔的定長定位問題，有效的保障了封孔質量。

③固特捷囊袋式兩端自堵封孔工藝具有勞動強度小、工時短、封孔成本低的優(yōu)點，其具有很好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]趙鐵錘.搞好瓦斯抽放利用 促進煤礦安全生產[J].中國煤層氣，2005（02）.

[2]張曉龍.本煤層瓦斯抽采鉆孔封孔技術試驗研究[J].中州煤炭，2013（05）.

[3]王啟金，李紅行，劉志鴻，王世賢，張廣江.囊袋式注漿封孔技術在鄭州礦區(qū)“三軟”煤層的應用[J].中州煤炭，2009（07）.

[4]張福旺，范付恒，秦汝祥.囊袋式兩堵一注封孔裝置在順層鉆孔瓦斯抽采中的應用[J].煤炭工程，2013（11）.

作者簡介：王偉華（1983-），男，河南焦作人，碩士研究生，研究方向：安全技術及工程。endprint