煤矿瓦斯抽采钻孔封孔技术

刘玉矿

摘要：我们煤矿资源赋存条件非常复杂，因此，每年煤矿所造成的瓦斯泄露灾害是非常严重的。主要原因是目前我国的抽采率和抽采浓度还达不到国家的标准要求。而我国的抽采方式主要就是封孔，如何能够既保证封孔效果，又简单易操作，是我们主要需要研究的发展方向。

关键词：钻孔封孔技术；瓦斯抽采；煤矿

一、目前现状

目前我国煤矿众多，但是井下瓦斯的抽采方式一般都是封孔式抽采。经过实验证明，这种方式明显还有很多不足之处，比如抽采过程中周边的裂隙、材料有时不能有效的封堵。如何能够通达预期的抽采要求，降低抽采浓度，减少流量衰减就是当务之急。为了今后可以更加安全高效的开采，能够为生产提供强有力的技术支持，我们对于我国现有的封孔技术必须更加了解，找到如何更高效快速提升的点，速度提升封孔技术。

二、煤矿井下瓦斯封孔的主要方式

（一）带压式“两堵一注”封采方式

“两堵一注”其实就是如字面意思一般，先在封孔的两端用袋聚氨酯稍微堵住，让聚氨酯在内部自动发泡、膨胀、凝结，最后在钻孔两段注浆，从来实现封孔的作用。这种封孔技术一般是两种方式：囊袋式；带压式。

1.囊袋式

囊袋式封堵方式，其实就是“两堵一注”的初期形式，它是通过利用2个囊代间各有1个的出浆嘴，封住钻孔。原理其实很简单，就是利用注浆的管子向囊袋里注浆，然后囊袋经过膨胀与钻壁紧密接连在一起，一旦压力超过注浆嘴开启的压力，就会通过注浆嘴向囊袋里的空隙注浆，从实现封孔的作用。

2.带压式

其实这是一种利用注浆压力，让浆液膨胀而达到封孔目的的一种技术。这种技术可以有效的实现钻孔壁注浆，并且让浆液有效的固结保护钻孔。让注浆材料膨胀的方式，利用四周的高应力反映，有效密闭住四周通道，从而减少漏气的产生。

（二）聚氨酯封孔

聚氨酯封孔法其实从很早的时候就已经被广泛应用了，从19世纪的时候，德国人就已经开始研究这项技术了，之后也被全国各地广泛的应用。我国是在20世界60年代的时候开始试验研究的，至现在已经有多年的经验，相对技术也比较成熟。它的原理其实也很容易理解，就是通过它自身的发泡膨胀，封闭煤矿里面的裂隙，从而实现封孔的作用。而且这种方法非常的简单、易操作，而且发泡倍数也高，即便是在矿体内被到压力也不容易变形，被各在煤矿广泛使用。

（三）二次封孔

早在2007年的时候，中国矿业大学周福宝及其团队就已经提出了这种技术，后来经过不断的研究最终还是取得了不错的封孔效果。这种封孔方式一般被分为2个阶段。第一个阶段是将缠着聚合发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。等到浓度快速下降之后，就算是进入了第二封孔的阶段了。第二阶段其实主要是利用空气高压的作用将由各类混合的微细膨胀粉吹入钻孔内部，等到粉料自己充满整个钻孔和抽采管道之后，用水泥密封孔口，这时就算完成了第二阶段的封口。这种方法现在也广泛的用于煤矿封孔中，不但可以提高抽采浓度，还能改善效果，降低漏风量，深受广泛好评。

（四）水泥砂浆封孔

其实这种技术是经过改良过的，之前我国早期我们是采用的人工黄泥封孔的，但是由于操作不是很方便，而且封孔效果也不理想，所以后来就在这个基础上做了稍微的改良。用硅酸盐水和细砂配成了水泥砂浆，从而比之外效果更好。这种方式一般都是用于临时的瓦斯抽采封孔，因为它价格低廉，取材也很方便，技术相对而言也更简单好操作一些，所以也很常被人使用。

三、瓦斯抽采封孔存在的问题

瓦斯封孔是瓦斯治理的主要途径，面对如此形式严峻的自然條件，和恶劣的煤层状态，钻孔封孔的效果直接就决定了未来采掘的接替周期和井下矿工的安全性。而现在不管是哪种封孔技术都不能满足多元化的煤层形态。就聚氨酯封孔方式来说，它的发泡时间太过漫长，而且需要不断的进行参数的调整，经常会出现还未送到指定位置，就已经发泡、膨胀了，严重影响了封孔的效果及质量，导致了成本造价极高，很不划算。“两堵一注”方法也存在很多的问题，比如堵头的强度不够，直接限制了注浆的压力，导致不能充分封堵裂隙及损伤部位等等，每一项方法都有很多的不足之后，这也是未来我们所需要不断研究的方向。

四、结语

要想改善瓦斯含量，提高瓦斯的抽采效率，封孔是必须要首先解决的重要问题。封孔的效果好坏直接关乎于瓦斯的多少，所以我们应综合性的考虑问题，从多方面，多种环境下，根据煤层的不同特征，模拟试验平台，不断的优化自身技术，不断的演练，最终确定哪种方案。尤其需要对材料、孔度、深度需要多重考虑，在不断完善改进各项技术的基础上，努力实现不同的封孔方法，优势互补。未来，可以致力于研发更方便简单的封孔装置，提高封孔的质量与效率。

（作者单位：淮北矿业集团工程处钻探分公司）

参考文献

[1]王兆丰；武炜，《煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析》，煤炭科学技术，2014.06：31-34+103

[2]郑凯歌，《煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔技术研究》，中国煤炭，2017.10，109-114

[3]孙志东，《本煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术研究》，贵州大学，2017.05，73

[4]靳鹤龙；申阳阳，《煤矿瓦斯抽采钻孔带压封孔技术研究》，科技风，2016.01，136