煤层瓦斯抽采封孔工艺研究与应用

周汇超+庞博

（龙煤集团佳木斯瓦斯地质研究院有限公司）

摘 要：在煤矿进行开采的过程之中，不可避免的会遇到瓦斯所带来的安全隐患，为了能从根本上解决这一问题，开采人员往往会使用瓦斯抽采技术来消除瓦斯所带来的安全隐患，在这过程中需要技术人员能够认识到瓦斯抽采的重要性，并在掌握封孔关键技术的基础上，提升瓦斯抽采效果。本文就煤层之中瓦斯抽采相应的封孔工艺进行了研究。

关键词：煤矿；安全；瓦斯；抽采

煤矿之中提供的煤炭能源是维持社会正常运行的关键能源，并且在社会长时间带发展以来，社会对于煤炭产量一直有较高要求，这就需要煤炭企业在保证安全生产的前提下，提高煤炭产量，但是在实际的煤炭生产过程中，煤炭生产往往伴随着较大的危险性，尤其是煤矿之中的瓦斯，如果在处理不好的情况下就会给煤矿带来施工人员中毒甚至是爆炸的安全隐患，这样也就需要施工人员能够全面的处理好瓦斯抽采各个环节的关键点。

1 抽采阶段经常使用到的封口技术

在煤矿之中进行抽采环节的时候，抽采孔的封闭施工是一个较为关键的施工点，并且抽采环节相应的抽采效率在很大程度上就是由封孔质量所决定的，所以封孔施工也就成为了人们较为关注的施工环节，经过有研究人员的不断探索，最终在基于实际封孔实际的情况的基础上探索出了多种有效的封孔方式。

1.1 固体材料类型的封孔技术

在使用固体材料进行封孔的时候，最为常用的固体材料类型的为水泥砂浆材料，不仅具有快捷的施工效果，还能够有效的保证施工质量。在实际的施工过程中，为了达到良好的施工效果，需要施工人员在打孔的时候能够将孔位打在和煤层保持有一定距离的岩石层中，接着将钻孔直接打入到煤层之中，其深度应该保持在零点五米左右，在完成了这一施工之后就要对钻孔进行全面清理工作并按照相应的操作规范进行封孔。水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态，等其凝固后为固态，能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙，从而能较好的封实钻孔。其检验封孔长度的时候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。

1.2 高分子聚氨酯材料类型的封孔技术

在煤矿之中进行封孔施工的过程中，也将当前时代下的先进技术不断融入了封孔施工的过程中，而其中的高分子聚氨酯材料就是其中比较有代表性的材料，通过它的使用进一步提升了瓦斯抽采过程中相应的封孔质量。在实际使用这种材料进行封孔施工的时候，一般会使用到两种材料进行混合，更为重要的是为了能够是使得这种材料能够最大程度上符合工程需要，所以需要技术人员能够在进行的时候对施工现场之中的封孔实际长度以及具体的封孔方式类型进行调查，进而确定实际施工过程中所需要达到的发泡倍数、大致膨胀体积，之后在这些数据分析的基础上确定出这种材料最为合适的调配比例，在完成了施工原材料的调配工作之后，将封孔材料倒到麻袋片上，并使用铁钎迅速的将麻袋片送入到钻孔的内部，经过一段时间之后，封孔材料就会由于其自身的发泡变化而将整个组钻孔封住，在完成了这一系列操作之后，就可以将瓦斯抽采管和相应的抽采系统进行严密的连接，以方便抽采操作的进行。这种封孔技术在实际施工中的应用较为广泛，无论是穿层类型的瓦斯抽采或者是顺层类型的瓦斯抽采都能够发挥出良好的效果，并且由于这种封孔材料在遇到水的时候会发生一定程度的膨胀，并且还能够具有优质的抗压能力，也正因为这些特点使得这种材料在含水量比较大并且开采过程扰动频繁的煤矿之中使用的次数比较多。从整体而言这种封孔材料具有的操作流程較为简便、发泡数量突出、质量可靠的特点，但是在另一方面相对于市面上其他的封孔材料而言，这种材料在价格方面较为昂贵，也这就提升了煤矿在进行封孔施工时候的成本。

1.3 注浆以及高分子聚酯类材料相结合的封孔方式

这种施工方式在进行施工的过程中完全融合了注浆材料以及高分子聚酯类材料的特点，并成功的将这两种施工方式结合到了一起，这项封孔技术的关键点是在施工的过程中首先要使用高分子聚酯类物质将钻孔的两端完全进行封堵，待其发泡完全将钻孔堵死之后，使用注浆管道对钻孔的中段进行注浆施工。

2 封孔工艺优化选择

选择合适的封孔工艺对煤层瓦斯进行抽采，对降低煤层瓦斯含量、压力，降低煤与瓦斯突出危险性，防止开采期间瓦斯超限爆炸，保证煤炭安全高效开采意义重大。因此，需对影响瓦斯抽采封孔效果的因素进行分析，主要从抽采时间、治理成本、钻孔布置方式、煤层开采方式及地质情况等方面考虑进行优化选择，结合煤矿瓦斯治理的具体情况选择封孔工艺，对于降低瓦斯治理成本、提高瓦斯抽采效果、保证煤炭安全高效开采具有一定的参考。

2.1 抽采时间

煤层瓦斯抽采治理时间长短需具体而定，如区域性瓦斯治理时间较长，而局部瓦斯抽采时间较短。对于抽采时间较长可选择封孔效果长时间较好的工艺，抽采时间短的瓦斯抽采钻孔其封孔工艺一般选择短时间封堵严密较好的封孔工艺。

2.2 治理成本

瓦斯治理成本直接关系到煤炭企业的盈利情况，一旦瓦斯治理效果不佳而瓦斯治理成本高对于企业的威胁是显而易见。瓦斯治理成本主要由封孔材料、人力成本及钻孔数量、封孔长短等直接体现，由抽采时间过长、抽采效果不佳等而增加的治理成本则为隐形体现。

2.3 钻孔布置方式

钻孔布置方式主要有穿层钻孔和顺层钻孔组成，不同的封孔工艺对于其适用的钻孔布置方式也不相同。如注浆封孔对于顺层钻孔在钻孔的上部分易产生裂隙，而采用聚酷类封孔工艺则效果较好。

2.4 煤层开采方式

煤层开采方式的不同对于瓦斯抽采钻孔封孔效果的影响也不同，如用炮采的开采方式对注浆封孔的钻孔由于爆炸冲击波等扰动下易产生过多裂隙，造成抽采漏气。

2.5 地质情况

瓦斯抽采钻孔区域地质不同，对于封孔工艺的选择也不同。经历大强度的构造区域煤岩破碎裂隙发育，如采用注浆封孔难封堵钻孔周围裂隙，易采用注浆以及高分子聚酯类材料相结合的封孔方式对钻孔壁周围的裂隙进行充填封堵。

结束语

采用新型封孔工艺封孔，提高了采掘工作面的瓦斯预抽率，减少了煤体向采掘空间的瓦斯涌出量，同时也降低了采掘工作面的瓦斯超限、“三级报警”的次数及发生煤与瓦斯突出的可能性，大幅提高了采掘过程中的安全性；抽采孔的抽采效果提升后，增加瓦斯利用量，减少瓦斯对大气的污染。对于掘进工作面，减少了抽采时间，增加了有效掘进时间，从而缓解了杉木树煤矿综采工作面采掘接替紧张的局面。

参考文献

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