關于煤礦瓦斯抽放鉆孔封孔技術的探討

1、關于煤礦瓦斯抽放鉆孔封孔技術的探討 【摘 要】隨著社會對煤礦安全問題的持續(xù)關注，在煤礦通防領域占有重要地位的瓦斯抽采技術也得到了快速的發(fā)展，其中鉆孔封孔技術也不斷推陳出新，各具特色。本文針對瓦斯抽放鉆孔封孔的幾種常用技術進行探討，對不同技術的應用場合特點進行對比分析，具有一定的參考價值和借鑒意義。 【關鍵詞】瓦斯抽采；鉆孔封孔 1 引 言 瓦斯是煤礦開采過程中的一種伴生性氣體，具有易燃易爆性和化學毒性，對煤礦的安全生產帶來了極大的隱患，而同時瓦斯也是一種優(yōu)質潔凈能源，其燃燒效率幾乎等同于天然氣。因此開發(fā)利用煤層瓦斯資源，不但可以有效降低煤礦安全事故發(fā)生的概率，還可以優(yōu)化我國能源結構，實現節(jié)能減

2、排，其社會意義和經濟效益都不容忽視。 瓦斯抽采是煤礦企業(yè)進行瓦斯防治和利用的最主要手段，瓦斯抽放是指通過打鉆，利用鉆孔和抽放設備，將煤層或采空區(qū)內的瓦斯抽至地面，從而迅速降低井下的瓦斯?jié)舛?。近年來，隨著煤礦開采深度延伸和大型綜采設備的廣泛應用，煤礦開采強度不斷提高，這一方面提高了生產效率和煤礦生產量，另一方面也使得礦井瓦斯涌出量不斷增大，因此，無論從安全角度還是經濟角度，抽放瓦斯工作都顯得更為重要。 2 煤礦封孔技術 2.1聚氨酯封孔技術 國內本煤層鉆孔普遍采用“高分子發(fā)泡材料”，其中以聚氨酯材料為主要材料。封孔時將雙組分“高分子發(fā)泡材料”混合攪拌后，用棉紗、棉布、毛巾等織物浸澤纏繞在封孔管的

3、某個長度上，然后插入鉆孔10米左右的深處，“高分子發(fā)泡材料”發(fā)泡膨脹，將鉆孔封堵。 由于高分子發(fā)泡材料需要有較高的發(fā)泡倍數才能將鉆孔封閉，高分子發(fā)泡材料發(fā)泡之后具有兩個致命缺陷：第一，抗壓強度低；第二，可壓縮量很大。高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井往往采深較大，相應的地應力也較大，加之煤層強度普遍較低，井下煤層鉆孔在地應力作用下將逐漸蠕變，鉆孔在蠕變的過程中，鉆孔周圍的煤體將會產生松動裂隙（漏氣通道）。 2.2 機械彈性封孔技術 常用的機械彈性封孔技術有兩種：螺旋彈性脹圈式封孔器、彈性串球式封孔器，這兩種封孔器的結構如圖2和圖3所示，其工作原理都是在外加力的擠壓作用下，迫使彈性膠桶或者彈性串球膨脹

4、，貼緊鉆孔內壁，達到封孔的目的；當外加力取消后，膠桶或串球在自身的彈性力作用下恢復原狀，即可從鉆孔中取出，重復使用。 上述兩種封孔器，用在采煤工作面臨時性封孔，鉆孔深度前（5-10米），主要抽采工作面前方松動區(qū)內的瓦斯，在距離孔口1-2米封孔，它們對鉆孔的密封性能很差，漏氣很嚴重，根本不能用于本煤層長效抽采鉆孔的封孔。 2.3 充氣式封孔器 充氣式封孔器主要有兩種，一種是免充氣氣囊式，另一種是充氣氣囊式。前者將氣體封閉在一個橡膠囊里，氣囊中部有一根抽采管，利用氣體的可壓縮性將氣囊塞進鉆孔里實現封孔，主要在孔口1米范圍內封孔；后者的氣囊里沒有封閉空氣，氣囊中部有一根抽采管，將囊?guī)M鉆孔之后，讓

5、后再向囊?guī)С錃?。兩者的效果幾乎是一樣的，只能做為臨時性封孔。 2.4 水力膨脹式封孔器 水力膨脹式封孔器的原理是：壓力水進入封孔器后，通過在膨脹器內部所形成的水壓升高來促使封孔器膠管膨脹，封堵鉆孔。這種封孔器在煤層注水方面用的較多，但對于本煤層長效抽采來講是不可行，原因有二：第一，成本較高；第二，封孔器的微泄漏不能保證長效封孔的效果。 3 新型加壓注漿封孔法 3.1 封孔原理 加壓注漿封孔法主要原理是由于樹脂膨脹量比較大而且材質堅硬，通過樹脂包在鉆孔中兩端膨脹封堵，在中間的空隙中通過單向閥注入水泥。樹脂包的封堵可以承受一定的水泥壓力。這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂隙得到充填，消除開孔時形成

6、的漏氣通道（裂隙），即消除初期漏氣通道；另一方面能使鉆孔得到可靠的支護，保證鉆孔的穩(wěn)定，使鉆孔周圍不再產生新的漏氣通道（裂隙），即避免后期漏氣通道的產生和發(fā)展。 這種方法簡單，適合各種地質情況的鉆孔。特別適合于鉆孔傾角大、封孔深度深的上向或下向孔封孔。先在抽采管首端距管口150 mm處安裝一比擴孔直徑略小的圓盤，在管前端150 mm位置捆扎少量棉紗并加入膨脹樹脂，并將抽采管插入孔內，以固定抽采管和防止漏漿，將1：2.5的水泥、砂漿倒入抽采管和鉆孔之間的環(huán)形空間即可封孔，待砂漿凝固后即可進行抽采，在砂漿中加入少量速凝劑，可加速凝固。 4 結論 目前，各個煤礦企業(yè)都非常重視煤礦瓦斯的治理與利用，瓦斯抽放技術作為治理瓦斯的主要手段也受到了廣泛的關注，隨著該領域技術的不斷發(fā)展，勢必會有越來越多的新技術、新方法不斷涌現，進一步提高瓦斯抽放的準確性和效率，保障煤礦企業(yè)的安全生產，并改善我國能源結構，真正實現可持續(xù)性發(fā)展。 參考文獻： 1崔景昆.一種有效的封孔方法j.河北建筑科技學院學報，2003（0