煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔技術(shù)

劉玉礦

摘要：我們煤礦資源賦存條件非常復(fù)雜，因此，每年煤礦所造成的瓦斯泄露災(zāi)害是非常嚴(yán)重的。主要原因是目前我國的抽采率和抽采濃度還達(dá)不到國家的標(biāo)準(zhǔn)要求。而我國的抽采方式主要就是封孔，如何能夠既保證封孔效果，又簡單易操作，是我們主要需要研究的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鉆孔封孔技術(shù)；瓦斯抽采；煤礦

一、目前現(xiàn)狀

目前我國煤礦眾多，但是井下瓦斯的抽采方式一般都是封孔式抽采。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，這種方式明顯還有很多不足之處，比如抽采過程中周邊的裂隙、材料有時(shí)不能有效的封堵。如何能夠通達(dá)預(yù)期的抽采要求，降低抽采濃度，減少流量衰減就是當(dāng)務(wù)之急。為了今后可以更加安全高效的開采，能夠?yàn)樯a(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，我們對(duì)于我國現(xiàn)有的封孔技術(shù)必須更加了解，找到如何更高效快速提升的點(diǎn)，速度提升封孔技術(shù)。

二、煤礦井下瓦斯封孔的主要方式

（一）帶壓式“兩堵一注”封采方式

“兩堵一注”其實(shí)就是如字面意思一般，先在封孔的兩端用袋聚氨酯稍微堵住，讓聚氨酯在內(nèi)部自動(dòng)發(fā)泡、膨脹、凝結(jié)，最后在鉆孔兩段注漿，從來實(shí)現(xiàn)封孔的作用。這種封孔技術(shù)一般是兩種方式：囊袋式；帶壓式。

1.囊袋式

囊袋式封堵方式，其實(shí)就是“兩堵一注”的初期形式，它是通過利用2個(gè)囊代間各有1個(gè)的出漿嘴，封住鉆孔。原理其實(shí)很簡單，就是利用注漿的管子向囊袋里注漿，然后囊袋經(jīng)過膨脹與鉆壁緊密接連在一起，一旦壓力超過注漿嘴開啟的壓力，就會(huì)通過注漿嘴向囊袋里的空隙注漿，從實(shí)現(xiàn)封孔的作用。

2.帶壓式

其實(shí)這是一種利用注漿壓力，讓漿液膨脹而達(dá)到封孔目的的一種技術(shù)。這種技術(shù)可以有效的實(shí)現(xiàn)鉆孔壁注漿，并且讓漿液有效的固結(jié)保護(hù)鉆孔。讓注漿材料膨脹的方式，利用四周的高應(yīng)力反映，有效密閉住四周通道，從而減少漏氣的產(chǎn)生。

（二）聚氨酯封孔

聚氨酯封孔法其實(shí)從很早的時(shí)候就已經(jīng)被廣泛應(yīng)用了，從19世紀(jì)的時(shí)候，德國人就已經(jīng)開始研究這項(xiàng)技術(shù)了，之后也被全國各地廣泛的應(yīng)用。我國是在20世界60年代的時(shí)候開始試驗(yàn)研究的，至現(xiàn)在已經(jīng)有多年的經(jīng)驗(yàn)，相對(duì)技術(shù)也比較成熟。它的原理其實(shí)也很容易理解，就是通過它自身的發(fā)泡膨脹，封閉煤礦里面的裂隙，從而實(shí)現(xiàn)封孔的作用。而且這種方法非常的簡單、易操作，而且發(fā)泡倍數(shù)也高，即便是在礦體內(nèi)被到壓力也不容易變形，被各在煤礦廣泛使用。

（三）二次封孔

早在2007年的時(shí)候，中國礦業(yè)大學(xué)周福寶及其團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)提出了這種技術(shù)，后來經(jīng)過不斷的研究最終還是取得了不錯(cuò)的封孔效果。這種封孔方式一般被分為2個(gè)階段。第一個(gè)階段是將纏著聚合發(fā)泡材料的瓦斯抽采管插入巷道破碎以外的位置上，之后快速用水泥封孔即可完成。等到濃度快速下降之后，就算是進(jìn)入了第二封孔的階段了。第二階段其實(shí)主要是利用空氣高壓的作用將由各類混合的微細(xì)膨脹粉吹入鉆孔內(nèi)部，等到粉料自己充滿整個(gè)鉆孔和抽采管道之后，用水泥密封孔口，這時(shí)就算完成了第二階段的封口。這種方法現(xiàn)在也廣泛的用于煤礦封孔中，不但可以提高抽采濃度，還能改善效果，降低漏風(fēng)量，深受廣泛好評(píng)。

（四）水泥砂漿封孔

其實(shí)這種技術(shù)是經(jīng)過改良過的，之前我國早期我們是采用的人工黃泥封孔的，但是由于操作不是很方便，而且封孔效果也不理想，所以后來就在這個(gè)基礎(chǔ)上做了稍微的改良。用硅酸鹽水和細(xì)砂配成了水泥砂漿，從而比之外效果更好。這種方式一般都是用于臨時(shí)的瓦斯抽采封孔，因?yàn)樗鼉r(jià)格低廉，取材也很方便，技術(shù)相對(duì)而言也更簡單好操作一些，所以也很常被人使用。

三、瓦斯抽采封孔存在的問題

瓦斯封孔是瓦斯治理的主要途徑，面對(duì)如此形式嚴(yán)峻的自然條件，和惡劣的煤層狀態(tài)，鉆孔封孔的效果直接就決定了未來采掘的接替周期和井下礦工的安全性。而現(xiàn)在不管是哪種封孔技術(shù)都不能滿足多元化的煤層形態(tài)。就聚氨酯封孔方式來說，它的發(fā)泡時(shí)間太過漫長，而且需要不斷的進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)還未送到指定位置，就已經(jīng)發(fā)泡、膨脹了，嚴(yán)重影響了封孔的效果及質(zhì)量，導(dǎo)致了成本造價(jià)極高，很不劃算。“兩堵一注”方法也存在很多的問題，比如堵頭的強(qiáng)度不夠，直接限制了注漿的壓力，導(dǎo)致不能充分封堵裂隙及損傷部位等等，每一項(xiàng)方法都有很多的不足之后，這也是未來我們所需要不斷研究的方向。

四、結(jié)語

要想改善瓦斯含量，提高瓦斯的抽采效率，封孔是必須要首先解決的重要問題。封孔的效果好壞直接關(guān)乎于瓦斯的多少，所以我們應(yīng)綜合性的考慮問題，從多方面，多種環(huán)境下，根據(jù)煤層的不同特征，模擬試驗(yàn)平臺(tái)，不斷的優(yōu)化自身技術(shù)，不斷的演練，最終確定哪種方案。尤其需要對(duì)材料、孔度、深度需要多重考慮，在不斷完善改進(jìn)各項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，努力實(shí)現(xiàn)不同的封孔方法，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。未來，可以致力于研發(fā)更方便簡單的封孔裝置，提高封孔的質(zhì)量與效率。

（作者單位：淮北礦業(yè)集團(tuán)工程處鉆探分公司）

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