两堵一注封孔技术在五轮山煤矿中的应用研究

翟文杰++田波++游先中

摘要：贵州五轮山煤矿采用采用“两堵一注”带压封孔工艺，即两端采用马丽散封孔、中间注入膨胀材料浆液的方式进行封孔，平均单孔浓度可达到45～60%，显著高于普通封孔方式的平均单孔浓度，实现了矿井瓦斯的高效抽采。

Abstract： Guizhou Wulunshan Coal Mine uses "two stop up one pour into" pressure sealing technology， that is using Marison hole sealing at the both ends and injecting expansion slurry in the middle. The average single hole concentration can reach 45～60%， which is significantly higher than the average hole concentration of the common sealing method and realizes the effective extraction of mine gas.

關键词：封孔技术；两堵一注；瓦斯浓度；瓦斯含量

Key words： sealing technology；two stop up one pour into；gas consistency；content of gas

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）12-0111-02

0 引言

封孔是矿井瓦斯抽放钻孔中的一项重要技术，封孔不好，瓦斯抽放浓度降低，从而影响矿井瓦斯治理工作及瓦斯合理利用。通过对五轮山煤矿钻孔封孔技术的研究，实现五轮山煤矿瓦斯高效治理、安全快速掘进、高效利用瓦斯，全面提升五轮山煤矿瓦斯治理水平，为贵州省其他煤矿瓦斯高效治理提供一定的依据。

1 矿区概况

五轮山煤矿位于贵州省纳雍县境内，井田可采煤层瓦斯含量较高，为7.14～32.30ml/g.r，平均18.17ml/g.r，瓦斯梯度（每100m增加）4.21ml/g.r，属于煤与瓦斯突出矿井。

2 钻孔封孔技术

采用“两堵一注”带压封孔工艺，利用矿用封孔器与抽采管连接形成高压挡板，通过注浆管将膨胀材料浆液带压注入钻孔周围裂隙中，对钻孔周围煤岩体施加主动支护，待材料有效渗入到煤体裂隙中，膨胀硬化反应后完成封孔，该封孔工艺可达到封堵裂隙、阻碍钻孔变形、封孔材料与钻孔壁紧密结合的目的，实现瓦斯的高效抽采。钻孔封孔工艺见图1。

井下封孔实施步骤：

①钻孔开孔位置保证穿层钻孔外段15m钻孔成型高，不得在开孔段形成伞檐状、台阶状、弯曲状钻孔。为提高封孔深度及封孔质量提供基础条件。

②封孔前，封孔段内的煤粉必须用压风清扫干净；孔内积水必须排出。

③将抽采管路距离抽采口1m位置处敷设棉纱或麻皮袋与马丽散混合物，棉纱通过铁丝紧敷于抽采管路上，此次试验使用抽采管路长度为10m。将底部敷设棉纱的抽采管路送至孔中预定深度后，反复抽动抽采管路，使底部棉纱与孔壁充分接触。在孔口位置，将2m长Φ16pvc管分两道管路铺设孔中，外部预留0.3m。采用麻袋与马丽散混合物封堵钻孔孔口段，孔口段封孔深度大于1m。下向钻孔的孔口段也必须用马丽散等封孔材料封孔超过1m，不允许直接注浆而不封堵。注浆管路及回浆管路孔口连接球阀，孔口段凝固时间不低于20min，回浆管路的长度根据穿层钻孔的角度而定。

④封孔采用按水灰石膏比为1：0.8：0.2配制的水泥浆，利用QB152煤矿用风动注浆泵注入孔内，返浆后关闭返浆管闸阀，间歇性地继续注浆，注浆终压达1.5MPa后结束注浆。上向钻孔要求加大注浆压力。

⑤待注浆8～10小时后，即可连接抽采管路进行瓦斯抽采。

3 封孔效果分析

根据五轮山煤矿井下施工情况，选择在1807切眼抽采巷选择两组钻场分别进行“两堵一注”封孔和常规钻孔封孔对比试验。选择的钻场为1807切眼抽采巷中3#钻场2～6号钻孔，共5个钻孔；22#钻场1、4、5、6号钻孔，共4个钻孔。3#钻场钻孔均严格采用“两堵一注”的封孔方式进行封孔，而22#钻场使用五轮山煤矿常规封孔方式封孔。经过半个月，对上述2个钻场的钻孔瓦斯浓度进行测试，结果如表1、表2和图2所示。

由图2可见，采用常规封孔方式封孔的钻孔，平均单孔瓦斯浓度较低，约为13～25%；而“两堵一注”的封孔方式，平均单孔浓度可达到45～60%，显著高于普通封孔方式的平均单孔浓度。这是因为采用常规封孔方式时，水泥凝固后，会有一定的收缩，产生裂隙；其次，在打钻过程中，煤壁也会产生一部分裂隙，加上水泥凝固后本身的原生裂隙，在连管抽采后会构成漏风回路，影响瓦斯抽采的效果。而采用“两堵一注”的封孔方式，通过带压水泥和水泥中的膨胀剂，能有效地封堵钻孔周围裂隙，减小抽采时的漏风，保证钻孔的抽采效果。

4 结论

①采用“两堵一注”带压封孔工艺，即两端采用马丽散封孔、中间注入膨胀材料浆液的方式进行封孔，实现瓦斯的高效抽采。

②通过“两堵一注”封孔和常规钻孔封孔对比可以看出，“两堵一注”的封孔方式，平均单孔浓度可达到45～60%，显著高于普通封孔方式的平均单孔浓度。

参考文献：

[1]周成刚，王佰顺.松软破碎岩层“两堵一注”式带压注浆封孔工艺研究与应用[J].煤炭技术，2016，35（02）：206-208.

[2]张长远，陈建，宋小林，等.带压注浆封孔技术的研究应用[J].煤炭工程，2011（3）：39-41.

[3]公衍伟，解庆雪，邓素华.带压注浆封孔工艺在测定煤层瓦斯压力中的应用[J].煤矿开采，2013（2）：85-87.

[4]崔正中，蒋承林.封孔等待时间对瓦斯压力快速测定的影响[J].煤炭技术，2012，31（4）：108-111.

[5]任青山，艾德春，陈才贤，等.高水膨胀材料注浆工艺在瓦斯抽放钻孔密封中的应用[J]，煤炭技术，2014，33（8）：233-236.