孟津煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术研究

马意闯

义煤集团孟津煤矿探放水队，河南洛阳 471142

0 引言

近些年来，随着矿井采深的不断加大，煤层瓦斯含量明显增强，导致低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井甚至高突矿井。矿井瓦斯治理工作成为煤炭企业的首要任务，一旦产生瓦斯爆炸事件就会给社会和企业带来巨大损失。瓦斯抽放是治理瓦斯的根本性措施，本文对煤矿瓦斯抽放封孔技术进行了研究，并介绍了钻孔过程中使用的设备，以期在以后煤矿瓦斯抽放过程中，择优选取，为瓦斯抽放技术的完善奠定基础。

1 煤矿瓦斯抽放封孔钻孔技术研究

1.1 在煤矿抽放和钻孔过程中常用的技术

义煤集团孟津煤矿属高瓦斯双突矿井，普遍使用聚氨酯封孔技术：首先都进行打孔措施（94钻头）钻孔在施工之后进行封孔，应该先用113钻头把钻孔开口处扩大为113直径，长度大约15m，利用1m编织袋套在一根2m长的pvc实管上，一头扎紧倒入聚氨脂胶再把另一头扎紧，同时也要提前插入三根2寸pvc花管，再把加胶的2m长的pvc实管连接上，后边在加三根2m长的pvc实管，快速安插在已经扩好的孔内，空口用黄泥填实，之后完成封孔。因为聚氨酯的作用时间最好控制在10min～15min，满足聚氨酯封孔技术的时间规定，整个封孔的操作大约在15min即可完成。

1.2 实际封孔过程中产生的问题

使用水泥砂浆填充技术的缺点在于水泥发生沉降容易漏气、操作当中人工成分比较大、很难保证施工质量、封孔时间非常长。普通聚氨酯封孔方法使用简单，成本便宜，但缺点聚氨脂膨胀段容易造成胶混合不均匀和膨胀不完全导致钻孔漏气，瓦斯抽出率低，造成封孔的整体质量下滑。

1.3 对技术效果进行分析

对于上述封孔技术，在最后环节有点区别，前者在封孔持续过程中需要进行最后一项维持15min的扩孔。在节约时间，降低成本，在不使用麻袋片进行封堵时，可在施工过程中减少一个步骤，使用的导气管数量降低，反应时间加快，整个操作维持在半个小时上下。在有积水的矿井中使用特别有效，因为反应的时间短，受积水影响较小，可以在很短时间完成堵水封孔的任务。

2 煤矿瓦斯抽放钻孔设备

在煤矿的钻孔技术中，普遍使用的是ZYW系列全液压钻机。ZYW-4000型钻孔泵和ZYW-1200 全液压钻机的特点是：1）使用液压卡盘和液压夹持器，可以自动进行钻杆的装卸；2）回转器的结构以通孔为主线，在动力头的前方和后端装卸钻杆，根据角度的不同进行钻孔角度的调整；3）采用集成设备的液压系统可以使工作人员远程操作，更为安全；4）主泵和辅助泵都可独立工作，相互之间没有直接的影响；5）动力输出的转矩和转速可以根据现场的实际情况进行无极调节；6）油缸可以根据需求自动调整高度和角度；在施工当中提供了方便；7）具有很强的联动功能，在退钻的时间上进行缩短，工作效率得到改善。

3 在钻孔和封孔的技术创新

使用封孔段封孔的措施，在孔内留出注料管以及排气管，从注料管中注入聚氨酯封孔剂，使其单孔的抽放浓度和数量均有大幅度提升。

3.1 具体操作分析

1）场地和准备

（1）选择合适的场地进行试验；（2）可以选取钻场为3×3m工字钢支护，高为2m，长为4.5m；（3）钻孔的布置：可以在场地下布置六个试验钻孔，钻孔的倾角在-4°为宜，孔口之间的距离设置为半米，终孔间距为4m。在1、3、4、6号钻孔中使用新封孔措施，在2、5号钻孔中使用封孔封段封孔措施，看看两者的不同。

试验钻孔布置示意图

2）钻孔封孔方式

（1）1、2、3钻孔封孔方式。采用传统 聚氨酯封孔技术，首先将调制好的聚氨酯倒在毛巾上，然后将毛巾包裹在封孔管上送入抽放钻孔内，待聚氨酯膨胀完毕后，并人抽放管路内进行抽放；

（2）4、5、6钻孔封孔方式：采用新型合成树脂定位封孔技术，第1组为2袋，对称捆绑在距花管1m的位置。第2组为2袋 ，对称捆绑在距第 2组 2m的位置，依此类推。每个钻孔共使用6组。封孔完毕后，并入抽放管路中进行抽放。

3.2 封孔准备

使用的封孔设备是ZYW-1200型注浆泵，使用的材料有：封孔管36根，直径为12mm的注浆管，长约40m，聚氨酯封孔剂80kg，黄泥约20kg。

3.3 封孔措施

将封孔段封堵和给料管穿入的措施，封孔的深度在10m，在每个钻孔完成之后，封孔采用PVC封孔管，在第2根3m的地方封孔管上用棉纱配聚氨酯封孔剂封1m长封孔段，同时用胶带缠绕1根直径12mm的注浆管与封孔管同时穿入钻孔内，在剩余距离1m处，用棉纱配聚氨酯封孔剂封1m长封孔段，同时用胶带缠绕1根直径12mm的注浆排气管与封孔管同时穿入钻孔内。之后注入聚氨酯封孔剂，在注入封孔剂的时候保持注浆泵风压在2MPa～3MPa之间，在使用黄泥对孔口进行封堵。

3.4 结果分析

经过封孔处理之后，分析封孔结果，使用新封孔方法的1、3、4、6号孔浓度大约在99.9%，平均瓦斯纯流量0.106m3/min。在2、5号孔中的浓度都交之前相比有所下降，平均瓦斯浓度和瓦斯纯流量分别是23.25%和0.041m3/min，因为1、3、4、6号钻孔封孔技术在材料使用上要比2、5钻孔封孔消耗多。这样可以看出使用新技术的封孔技术可以减少材料消耗，达到更好的效果，在经济社会的影响下，施工的成本也有所降低。

4 结论

综上所述，煤矿的瓦斯抽放技术关系着施工的质量和安全，选择先进的设备也是重要的，随着抽放技术的不断加深，会使我国煤矿开采事业走向一个新的高度，创造更多的经济利益，本文对封孔钻孔的技术进行简单的研究介绍，希望对今后的抽放施工带来正面的影响，为我国煤矿开采事业贡献出自己的一份力量。

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