钻孔封孔措施

2024-05-29

钻孔封孔措施（精选9篇）

篇1：钻孔封孔措施

优化钻孔封孔工艺改进钻孔封孔技术

――――通风区增收节支趟出了一条新路子

李怀忠

段王煤业集团段王通风区积极推进增收节支措施，努力节本增效，五月份，该区从优化钻孔封孔工艺，改进钻孔封孔技术，采用新材料入手，每个抽放钻孔封孔成本降低约90元，千米回采工作面可节约成本11.88万元，增收节支工作又趟出了一条新路子。

钻孔封孔技术是矿井瓦斯抽放工作的重要环节，是抽采瓦斯工程的终端工艺，封孔质量的好坏是决定抽放效果的关键。段王属高瓦斯矿井，抽放效果不好，会引发瓦斯积聚与超限现象，造成安全生产事故。封孔技术的改进，有利于减少负压消耗，减轻抽放管路的负荷，提高抽放效率，提升抽采水平，降低生产成本，提高生产成效。

通风区曾用过黄泥、水泥封孔技术，该封孔法虽封孔工艺简单，材料来源广泛，但劳动强度高，而且黄泥干燥后会出现裂隙，且上部不易充实，封孔质量较差，后来采用新型材料聚胺脂膨化材料8米全程封孔，该方法是化学封孔法，具有封孔质量好，封孔速度快，工人劳动强度低等优点，但封孔材料成本高，且需从外地购进。又属危险品范畴，不便于运输与积存。为此，通风区创新方法，改用了成本比较低，安全性能高的化学密闭波雷因进行封孔，经测试，抽放负压没有变化，抽放浓度提高了，说明封孔是严密的，没有漏气现象，抽放效果得到了检验。这样不但提高封孔质量，还节约了封孔成本。

采用原来的封孔法，每吨胺脂封孔材料72000元，每50kg可封孔20个，每个钻孔封孔材料成本180元；如采用现在的新材料进行封孔，按每13个钻孔用50kg波雷因计算，１吨波雷因可封孔260个，每吨25360元，每个孔的材料成本在98元。同时，抽放队还用ＰＥ管代替铁管做封孔管，每孔可省材料费8－9元，两项创新可为公司节约至少每孔90元。巷道长度1000米的回采工作面，每3米一个本煤层钻孔，进风巷回风巷共600个本煤层钻孔；每70米一个钻场，每个钻场30个高位孔，是420个高位钻孔；再加上回风巷每3米一个穿层钻孔，共计1320个钻孔。那么节约成本在118800元。

利用波雷因封孔，一方面，节约了材料，降低了成本。另一方面，封孔后的钻孔沿程封堵密实，没中空的现象，封泥密度，强度变大。由于钻孔施工完毕后及时对钻孔下封孔管，化学封孔剂通过反应发泡和固化的过程，形成的固体物非常坚硬，抗压力能达到25-38MPa.。在封孔器压力推注下封孔材料还能迅速渗入在应力作用下产生的煤壁裂隙。漏气率也降低了，极大的提高了抽放效率。

篇2：钻孔封孔措施

为增加风巷穿层钻孔瓦斯抽放率，规范和改进穿层钻孔封孔工芝，提高封孔质量，提高抽放浓度和抽放量，特制定如下管理办法。

一、技术要求

1、钻孔达到预定深度后，钻机空转5分钟，排净孔内岩、煤粉后方可封孔。

2、封孔乙烯管长度为20米，直径为50mm,筛管段长度为7米，封孔深度为13米。

3、直径为15mm, 筛孔间距为500mm,封孔管末端用纱网进行包裹，防止岩、煤块进入堵塞管路。

4、防止筛孔和封孔管末端被煤粉堵塞影响透气性，封孔后，要用1寸胶管接入压风吹孔3分钟以上。

5、外口用水泥进行封堵，封堵长度在1m以上。

通防部

篇3：下向测压钻孔封孔技术研究

关键词：复杂煤层,下向钻孔,封孔,测压

0 引言

随着矿井的延伸和开采力度的不断加大, 瓦斯问题越来越凸出, 防止煤与瓦斯突出已经成为煤矿安全生产所面临的主要问题之一[1]。煤层原始瓦斯压力直接反应着瓦斯灾害的危险程度, 因此煤层瓦斯压力的准确快速测定对防治矿井瓦斯灾害具有非常重要的现实意义[2,3]。

瓦斯测压效果不单依赖于煤层瓦斯赋存条件, 更取决于瓦斯测压的工程质量, 因此准确测定煤层瓦斯压力的关键是封孔质量的高低。目前, 对于复杂地质条件下的封孔技术主要有套管带压封孔技术和胶囊- 粘液封孔技术。套管带压封孔技术由于施工比较困难, 在现场较少使用。在复杂煤层赋存条件下采用下向钻孔测压时, 由于测压区域地层构造较复杂, 煤层顶底板岩层裂隙较发育, 甚至在破碎岩层中存在含水层, 容易形成沟通测压气室与岩层水的裂隙通道。因此, 仅仅采用胶囊- 黏液封孔技术测压, 对于岩层裂隙的封堵效果不理想, 所测得的瓦斯压力值一般误差较大[4]。总体而言, 现有的瓦斯测压方法仅局限于如何封堵钻孔, 而未涉及到如何有效地封堵和处理。由于矿山压力的作用以及采动的影响而不断发育扩张的煤岩层裂隙及瓦斯泄露通道, 从而导致测压期间瓦斯潜能得以释放, 煤体发生位移变形和泄压。鉴于以上情况, 本项目提出了联合持续增压二级封孔技术, 阐述了该工艺的基本原理, 配制了新型发泡水泥和封孔粘液, 确定了相关的工艺参数, 进行了工业性试验并取得了良好的效果。

1 联合持续增压二级封孔技术基本原理

联合持续增压二级封孔测压技术, 是基于复杂煤层赋存条件下岩层及煤层中存在的应力扰动沟通裂隙, 对于部分岩层先进行套管封孔, 对于煤层部分再采用胶囊- 粘液封孔, 在测压的整个过程中进行不间断承压注浆, 从而使封孔阶段始终处于动态的承压状态, 防止由于在测压的过程中由于矿山压力的作用使煤岩层变形裂隙的增多而漏气, 达到改变瓦斯测压钻孔周围煤体特性和动态密封微孔裂隙的目的, 并采用主动式测压的方式实现快速测压。

对于裂隙较发育的岩层段, 利用套管带压固结封孔技术通过对裂隙较发育的岩层含水层区域进行高压注浆, 固结破碎岩层、封堵裂隙并充填含水层的含水空间, 改变含水层的性质结构, 使含水层成为弱含水层甚至隔水层[3]。同时采用一级套管, 形成一个有效的隔水密闭层, 使钻孔与围岩的裂隙无法导通以阻止顶底板内的承压水和裂隙水进入测压钻孔, 从而确保了前段测压钻孔的密闭性。其基本工艺是首先在岩层中打钻, 然后将套管放入钻孔, 再往套管和钻孔之间进行高压注浆以封堵固结岩层裂隙和套管。

而对于煤层段, 采用的是胶囊- 粘液封孔技术, 即固体封液体, 液体封气体的方式。由于处于承压状态的粘液在高压下的渗透作用, 能够劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙, 能够进一步充填钻孔周围裂隙, 提高粘液渗透扩散的深度[2]。在高渗透压力梯度作用下渗入煤体微裂隙内的粘液形成空间网状立体分布, 能够固结封堵煤层裂隙, 提高测压钻孔的封孔质量, 从而使所测的瓦斯压力值等于或接近于煤层原始瓦斯压力值[4,5]。同时减少钻孔和裂隙的暴露时间以及扩散泄露的瓦斯量, 减小瓦斯卸压圈范围, 缩短了测压时间。

2 新型封孔材料的配制

2. 1 新型发泡水泥的配制方案

结合本项目的具体情况, 对于裂隙较发育的煤岩层, 测压封孔时由于裂隙较大以及煤岩层本身的强度较低, 需要采用向煤岩体注浆以固结煤岩体。这就需要配制满足以下四个要求的发泡水泥: ①凝固时间短; ②流动性较好; ③抗压能力强; ④对岩层的粘结能力强。

对于井下膨胀水泥材料进行封孔, 选择合适的膨胀剂非常关键。向水泥中加入膨胀剂, 利用膨胀变形补偿限制下的收缩变形, 抵消水泥浆结构在收缩凝固过程中产生的大部分甚至全部的拉应力, 从而使混凝土结构不产生裂纹或将裂纹控制在工程允许的范围之内[6]。以众多学者研究成果为基础, 并结合本项目的实际应用要求, 最终采用的几种膨胀剂试验配比方案如表1 所示。经过进一步材料性能测试, 采用方案2 的配比作为本项目最终使用的膨胀水泥。

2. 2 特性粘液的配制方案

由于矿山压力的作用, 在采动影响下, 煤层中的裂隙始终在发育着。但是对于裂隙比较发育并且易受采动影响的煤层, 在两个胶囊之间注入的乳化液水分过高, 而过高的人为注入的水分能够进一步弱化煤层和软岩, 这一点可以从所测得的胶囊内的水压的降低可知。由于水的渗流作用单纯地使用胶囊- 粘液封孔技术很难达到理想的封孔效果[7]。针对这种情况本项目通过实验配置了一种新型封孔粘液。结合现有封孔材料, 提出了新的材料配比方案, 并通过试验确定了新型粘液的配比。材料的特性要求是具有一定的流动性、韧性和粘性, 对凝固时间有一定的要求。实验的主要思路是尽量减少粘液中的水分, 以降低对煤岩体的侵蚀弱化作用, 通过在乳胶粘液中添加10% 的表面活性剂, 以增加粘液的持续渗透封堵作用[8,9]。

结合现有工艺, 根据本项目的具体要求, 通过实验配制了一种新型粘液, 具体试验配比如表2 所示。经过进一步材料性能测试, 采用方案2 的配比作为本项目之中使用的注浆粘液。

3 封孔步骤[10]

1) 先用直径156mm的钻头开孔, 在钻进3. 5m后退出钻杆, 利用压风吹净孔内钻屑, 将套管 ( 直径115mm) 送进孔内, 安装法兰盘, 将通过实验配制好的发泡水泥承压注入钻孔内以加固护口管, 之后做耐压试验, 最低压力6. 0MPa, 泥浆必须搅拌均匀。注浆过程中应坚持“小流量, 长时间”的原则, 使孔内压力逐渐上升, 以便能够更多的渗入, 该级套管的主要作用是保护孔口段。注浆结束后, 要用清水清洗注浆泵, 防止泥浆堵死管路。

2) 孔口管段耐压试验合格后, 用直径94mm的钻头打孔, 打至距煤层底板1. 5m时停钻, 先对钻孔验孔、捅孔, 施行全孔长下抽放管, 压风扫孔, 将测压钻孔内的煤渣和煤粉清扫干净以保证封孔和测压质量, 以提高封孔效果, 保证钻孔扫孔后无水和不漏气。

3) 如图1 所示, 将绑有三个预先放有聚氨酯白料的特制胶囊的注浆管放入钻孔, 再通过注浆管向其中注入聚氨酯黑料。等聚氨酯发泡凝固之后, 将准备好的粘液注入胶囊之间的二级钻孔空间, 在整个测压过程中始终维持12. 0MPa的注浆压力。封孔管外露长度不超过300mm, 注浆管外露长度不超过400mm。

4) 将钻孔法兰盘外的测压管安装上瓦斯压力表, 为了提高瓦斯压力的上升速度, 缩短测压时间, 通过充气管向测压气室充入一定压力的氮气, 采用主动法测压。测压管前端安装专用测压端头, 以防止煤粉进入堵塞测压管路。

5) 封孔完成后, 要定时观察和记录瓦斯压力, 若瓦斯压力连续3d无明显变化, 则可认为这个稳定的压力即为煤层原始瓦斯压力。

6) 注浆器在使用后, 打开注浆器排气阀, 卸掉注浆器腔内压力, 拆下注浆管, 用清水洗净清洗干净[5]。

1—煤层;2—测气室;3, 9—固定卡环;4, 6, 8—胶囊;5, 7—注粘液管;10, 14—发泡水泥;12—套管;13—法兰盘;15—充气管;16—测压管;17—岩层裂隙

4 应用实例

平煤股份某矿主要可采煤层为己组, 设计服务年限74. 6 年。矿井开拓方式采用一对立井, 两个水平 ( - 525 - - 700) 分区开拓, 采区上、下山开采, 目前仅开采- 525 水平, 煤层倾角8° - 16°之间。该矿2002 年3 月12 日一水平己15 - 17煤层发生煤与瓦斯突出, 全矿井瓦斯绝对涌出量为36. 17m3/ min, 瓦斯相对涌出量为9. 83m3/ t。井田内构造情况中等, 二1 煤层水文地质条件中等偏复杂型的矿床; 七4、四2 煤层水文地质条件属简单型。影响该采区的水害类型为顶板砂岩水, 底板在岩水, 断层水和老空水, 其中断层水和老空水对掘进影响较大。

在己一采区进行测压, 由于在测压的过程中始终以10MPa压力注浆封堵裂隙, 填充了测压管附近的原始及采动裂隙, 排除了水压等外在因素对测定煤层瓦斯的影响。从煤层瓦斯压力自然恢复曲线能够看出, 采用联合持续增压二级封孔测压技术使得测压气室的气密性良好, 瓦斯压力恢复较快, 经过2天, 测压表基本稳定在3.59-3.62MPa之间。1#和2#钻孔瓦斯压力自然恢复曲线分别如图2和图3所示。

为检验联合持续增压二级封孔测压技术所测煤层瓦斯压力的准确性, 在测定煤层瓦斯压力的同时, 在测压区域选择了2个地点采取新鲜煤样通过实验分析了煤对瓦斯的吸附常数及其孔隙率并进行了工业分析。煤层瓦斯含量与瓦斯压力满足Langmuir吸附方程, 利用文献3的式 (1) 和以上测定煤层瓦斯相关参数, 能够反算出各测压点的瓦斯压力, 计算结果如表3 所示。瓦斯压力在3. 61 - 3. 62MPa之间, 其反算结果与1 #、2 # 钻孔实测瓦斯压力值3. 59 - 3. 62MPa基本一致。所以可将联合持续增压二级封孔测压技术所测得的瓦斯压力值作为煤层的原始瓦斯压力。

5 结论

1) 针对本项目的具体情况, 通过实验配制了新型发泡水泥和封孔粘液, 配置的新型封孔材料有效地满足了复杂地质条件下的封孔技术要求。

2) 固结破碎岩石, 在复杂煤层赋存条件下, 通过采用套管带压注浆固结技术对裂隙较发育的岩层进行注浆固结, 有效地封堵了测压钻孔与围岩裂隙的沟通。

3) 动态封堵裂隙, 在煤层阶段采用粘液封堵, 能够在整个测压的过程中动态封堵由于矿山压力的作用导致的不断发育的煤岩层裂隙。

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篇4：钻孔封孔措施

摘要：为解决潘三煤矿顺层钻孔封孔不严造成消突效果差和CO超标的问题，结合矿井煤层实际情况，提出了一种新封孔工艺瓦斯抽采技术，此项技术包括选择初凝时间可调、流动性强的速凝膨胀封孔剂，带压封孔以及增加封孔长度等措施。经1762（3）综采工作面现场实践证明，顺层钻孔抽采浓度大幅增加，CO超标现象明显减少，封孔效果良好。

关键词：顺层钻孔；封孔；瓦斯抽采

中图分类号：TD712.6文献标志码：B

文章编号：1672-1098（2015）01-0035-04

潘三矿的13煤、11煤等突出危险区综采工作面回采前均采用顺层钻孔预抽消突，因抽采浓度低，合茬抽采后单孔浓度普遍在15%以下，而且衰减后，下降到5%～10%，还经常出现CO达到或超过24×10-6，造成90%以上钻孔间歇性抽采。为尽早实现工作面预抽达标，我矿采取将顺层钻孔施工间距由10 m加密为5 m，甚至25 m，靠增加钻孔量或延长抽采时间提高抽采量。不仅费时费力费财，还因为抽采出现CO存在自然发火重大安全隐患，不能实现快速安全消突。

经分析顺层长钻孔停抽原因，主要是封孔不严，封孔工艺不过关造成钻孔漏气，钻孔在煤层中施工，周围煤体相对比较松软，裂隙发育程度较高，传统封孔工艺很难解决抽采漏气问题[1]。钻孔漏气导致单孔瓦斯浓度衰减快[2]，而且强抽易引起煤体提前氧化，出现CO。为了达到抽采浓度最大化、抽采时间持续化，最终实现采煤工作面快速消突，在1762（3）综采工作面顺层钻孔实施新工艺封孔抽采技术。

1工作面概况

1762（3）工作面标高-640～-584 m，处于13煤突出危险区域，瓦斯原始压力25 MPa，瓦斯含量82 m3/t。轨道顺槽及切眼采用底板巷穿层钻孔掩护，运输顺槽为沿空掘进。工作面走向长度为870 m，倾斜长度为242 m，煤层平均厚度为4m，工作面内煤层角度6°～11°，平均为7°。工作面回采前，采用顺层长钻孔预抽消突，分别在轨、运顺垂直巷帮开孔，相向施工，间距10 m，轨顺设计81个，长110 m，为下向顺层孔。运顺设计80个，长140 m，为上向顺层孔（见图1）。

选择1792（3）工作面为比对面，主要是1762（3）工作面与1792（3）工作面属于同采区同煤层，工作面消突措施相同。

图11762（3）工作面钻孔布置示意图

2创新顺层长钻孔封孔新工艺

封孔新工艺主要特点：选择初凝时间可调，流动性强的速凝膨胀封孔剂；实现带压封孔，注浆压力达到2 MPa，对钻孔周边松散的煤体和裂隙加强密封；增加封孔长度，由12 m加长为14 m，以减少穿层钻孔影响；加强现场组织管理，确保封孔质量。

21封孔材料选择

以往潘三矿顺层长钻孔，采用聚氨酯有机发泡材料作为封孔剂进行封孔。应用实践中发现，抽采效果不够理想。主要表现在，一方面，抽采瓦斯浓度低，抽采效果差，影响了消突效果；另一方面，抽采钻孔CO超标，甚至出现过钻孔发火的现象。

出现这些现象的原因在于，封孔效果差，出现抽采钻孔漏气。而造成聚氨酯封孔漏气的原因在于以下两个方面：一方面，顺层钻孔的孔口段处在巷道的塑性破坏范围内，煤体完整性差，裂隙和节理发育，具有一定的渗透性；另一方面，聚氨酯封孔剂，初凝时间难以调节，封孔长度不易控制，聚氨酯反应速度太快，不能使钻孔周边松散煤体和缝隙得到充分密封[3]。

为了提高顺层钻孔的密封性，需要找到一种新型的封孔材料。新型的封孔材料必须具备以下特点：初凝时间可调，封孔长度容易控制，材料的流动性强，能够渗流到钻孔周围的裂隙中，充分密封钻孔。通过比较多种具有类似这种特性的材料，并经过多次密封试验，最后确定选用JD-WFK-2型速凝膨胀水泥封孔剂，作为新的封孔材料。

该速凝膨胀封孔剂外观为灰色粉末，无毒、无污染、无腐蚀性。将材料按比例1：1兑水施工，制料过程中发生单纯的物理络合反应，反应不剧烈，无明显热量放出，无有毒有害气体生成。该封孔剂初凝时间可调，封孔长度容易控制，流动性强。该封孔剂的膨胀系数为08%～12%，凝固膨胀后不析水，密实性好。在封孔时，采用带压注射，封孔剂能够渗流到钻孔周围煤体的裂隙内，能够显著提高钻孔的封孔质量。

22封孔工序

221扫孔下套管前，利用压风，通过钻杆，将封孔段内的煤粉全程清扫干净。

22.2下套管及堵孔

采用2 m花管、12 m实心双抗管和2 m实心铁管，连接成抽采管。花管放置在钻孔前段，双抗管与花管连接。双抗管前端2 m包裹棉纱与聚氨酯混合物，并用铁丝固定。将底部敷设棉纱的双抗管送至孔中预定深度后，反复抽动双抗管路，使底部棉纱与孔壁充分接触，形成前端封堵段。在前端封堵段后，铺设两路钢管，分别做为注浆管和返浆管，两路钢管在孔口处外露03 m。注浆管长度40 m；若为上向钻孔，则返浆管长12 m；若为下向钻孔，则返浆管长度为40 m。在孔口段，采用速凝膨胀封孔材料或聚氨酯进行封堵，封堵深度15 m，凝固时间10 min。封孔段配置两路铁管，在孔口安设球阀，外露300 mm，分别做为注浆管和返浆管，注浆管长4 m，返浆管上向孔长12 m，下向孔长4 m（见图2）。

图2顺层钻孔封孔工艺图

223压注封孔材料

采用型号OZB-50-6风动注浆泵注浆，将速凝膨胀封孔剂与水按1∶1比例混合后注入孔中，当预埋返浆管有浆液流出时，钻孔内浆液已满，此时关闭返浆管路球阀继续注

浆。经过反复试验，确定了带压注浆的压力和时间最佳值，即注浆泵压力达到2 MPa，保持注浆5 min后停止注浆并关闭注浆管，此时钻孔内裂隙已经充分封堵。由于速凝膨胀封孔剂具有凝固膨胀后不析水，膨胀系数高的特点，因此在停泵后，浆液凝固过程中，材料将继续膨胀，充填裂隙，达到密封钻孔的目的（见图3）。endprint

224合茬抽采

待注浆4 h后，封孔材料完全凝固，即可连接抽采管路进行瓦斯抽采，抽采负压保持在13～15 kPa。

3抽采效果分析

在1762（3）工作面已成功使用新的封孔工艺封孔139个。封孔后瓦斯抽采数据与1792（3）顺层孔抽采数据对比如表1所示，单孔浓度对比如图4所示，单孔抽采纯量对比如图5所示。

图3顺层钻孔及（下向）封孔效果图

1. 1762（3）运顺钻孔抽采纯量；2. 1792（3）运顺钻孔采纯量

图51762（3）和1792（3）平均单抽采纯量考察图

由表1、图4及图5可看出，新的封孔工艺与老的封孔工艺对比，在相同负压（13 kPa）下钻孔的抽采效果有了很大程度提高，一个月后的抽采浓度由原来10%，提高到25%，增幅达到150%。不仅如此，新的封孔工艺的应用，提高了钻孔的密封性，钻孔因抽采漏气出现CO气体的几率大大降低（见图6），延长了钻孔抽采寿命（见图7）。

图61792（3）和1762（3）顺层孔内CO对比图

图71792（3）和1762（3）顺层钻孔抽采寿命对比图

目前1762（3）顺层钻孔平均抽采时间已持续达两个月以上，单孔平均抽采量005 m3/min，相比1792（3）工作面顺层孔抽采寿命而言，提高了9倍以上。

4结论

通过改进封孔工艺与加强现场管理相结合，潘三矿在1762（3）顺层长钻孔瓦斯抽采浓度和连续抽采时间，相对于以前封孔工艺，两个月后单孔平均抽采浓度，由原来不到10%，提高到25%，增幅达到150%，钻孔因CO浓度大于24×10-6而停抽率由原来74%降为2%，降低了近37倍。

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篇5：煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔方法

申请号/专利号： 201210304338

本发明公开了一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔方法，包括如下步骤：１）依次将装有挡板发泡材料的封孔挡板袋Ⅰ、装有填充发泡材料的封孔填充袋Ⅰ和装有挡板发泡材料的封孔挡板袋Ⅱ塞入抽采钻孔内至封孔深度位置；２）待挡板发泡材料和填充发泡材料发泡成型固化后，将瓦斯抽采管连入抽采系统中，检验抽采钻孔是否漏气；３）若抽采钻孔漏气，再往抽采钻孔内依次塞入装有填充发泡材料的封孔填充袋Ⅱ和装有挡板发泡材料的封孔挡板袋Ⅲ，直至抽采钻孔不漏气。本发明解决了以往抽采钻孔封孔完成后出现漏气而无法重复封孔的难题，能确保抽采钻孔不漏气，并且封孔深度和长度能根据实际需要进行任意调节，能够满足煤矿井下各类瓦斯抽采钻孔封孔。

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篇6：瓦斯抽采钻孔封孔测孔补充规定

第一条为提高封孔、测孔质量，保证瓦斯抽采钻孔抽采效果，特下发本补充管理规定。

第二条生产科提供的岩巷卸压带为0.75m，但为提高穿层钻孔抽采效果，要求穿层钻孔封孔深度不得小于15m，若钻孔见煤点小于15m，则封孔至煤岩交界处。未按照要求进行封孔作业的，对责任人罚款200元/次，对分管队长罚款100元/次。

第三条所有钻孔注浆结束后两天内必须进行实名制现场挂牌管理，钻孔现场牌板上的必须包含成孔日期、孔深、封孔时间、封孔负责人等信息；未按照要求钻孔现场挂牌管理的，对责任人、分管技术员和分管队长各罚款50元/处。

第四条责任区队必须完善钻孔施工台账封孔部分，台账内容包括钻孔成孔日期、孔深、见煤岩情况、封孔时间、封孔责任人、注浆量等信息。未完善台账封孔部分的，对分管技术员罚款100元/次，台账数据不完善的，对分管技术员罚款20元/处。

第五条瓦斯抽采钻孔封孔方式只有两种，永久封孔方式为“两堵一注法”，临时封孔方式为使用抽注一体式封孔器封孔，未按照要求执行的，对责任人罚款100元/次。

第六条钻孔封孔出现异常（人为原因造成注浆管吸气、煤壁漏气、钻孔注浆堵塞引起的流量小等），对责任人按照不规范进行考核。

第七条抽采主管、干管、支管及抽采钻场每周至少测定1次抽采参数，包括负压、流量、浓度等参数；抽采钻场指单独抽采硐室、掘进迎头抽采钻孔和高位裂隙钻场等。

第八条抽采时间6个月内的穿层钻孔，每半月必须测定一次钻孔单孔浓度和负压及组流量和浓度，6个月以上的穿层钻孔单孔参数不再测量，每月只测定组抽采钻孔参数。

第九条抽采时间2个月内的顺层钻孔，每半月必须测定一次钻孔单孔浓度、组钻孔负压、流量和浓度，2～6个月的顺层钻孔每月测定一次钻孔单孔浓度、负压及组流量和浓度，6个月以上的抽采钻孔单孔参数不再测量，每月只测定组抽采钻孔参数。

第十条违反本规定第七至九条规定的，对责任人和分管队长各罚款100元/次，对一个月内连续出现两次未按照要求执行的责任人按照一般“三违”进行考核，对分管队长300元。

第十一条有瓦斯治理钻场的巷道必须配备瓦斯量程为0～100%的光学瓦斯鉴定器和高负压管道瓦斯取样器，瓦斯抽采钻孔施工结束后2个小时内，通风队瓦斯检查工必须测定孔口浓度、始抽浓度和在抽浓度，并填写到验收单、钻孔施工原始瓦斯记录本和牌板上，否则对责任人罚款50元/次。

第十二条每天视频拔钻总数不得超过钻孔施工总数的30%，否则每超1个钻孔，对通风队瓦斯检查班分管副队长罚款30元/孔，对通风队队长罚款20元/孔；对抽放队分管队长罚款20元/孔，对抽放队队长罚款10元/孔。

第十三条责任区队必须对抽采时间6个月内的钻孔的抽采参数进行分析，对钻孔瓦斯浓度、负压和流量异常的情况进行分析，根据分析结果采取处理措施，并在每月29日前将分析总结和处理措施报送防突科分管人员处。未对抽采参数进行分析，对分管技术员罚款100元/次，报送分析总结和处理措施迟报的，对分管技术员罚款50元/天。

第十四条本规定自10月26日执行。

篇7：钻孔封孔措施

邢磊

【摘要】介绍了梁北矿本煤层钻孔原有封孔工艺存在的问题，应用PD水泥封孔材料，通过改进封孔工艺和方式，大大提高了封孔质量，即保证了煤层区域措施预抽效果，提高抽采浓度和抽采量，降低煤体瓦斯含量，又实现了高浓度瓦斯的抽采与利用，取得了显著效果。

【关键词】本煤层钻孔封孔技术瓦斯抽放

一、概况

梁北矿属于煤与瓦斯突出矿井，瓦斯治理工作一直都是日常工作中的重中之重，为了杜绝瓦斯事故，保证安全生产，必须采取有效的煤层抽采措施，降低煤体中的瓦斯含量，并实现瓦斯抽采利用，变废为宝。

梁北矿煤层赋存稳定，平均煤厚4.2m，一般3－6m，煤层倾角11°～13°，平均12.5°，其直接顶为沙质泥岩及细砂岩，直接底板为沙质泥岩和细砂岩，瓦斯含量4.91－13.97m3/t，煤层瓦斯压力1.0－3.65Mpa，煤的坚固性系数0.15-0.3，煤层透气性系数0.0011—0.0454m2/Mpa2.d。为了有效治理瓦斯，采煤工作面采取本煤层顺层抽采钻孔措施，煤巷掘进工作面采取挂耳钻场预抽及卸压钻孔措施，对煤体瓦斯进行抽采及利用。本煤层钻孔均采用Φ94mm钻头，钻孔深度视情况而定，一般都在60m以上，钻孔倾角沿煤层顶板设计，可分为上行孔、下行孔、平孔三种类型。

二、各类钻孔封孔工艺

1、本煤层抽放钻孔上行孔： ⑴封孔工艺：

梁北矿本煤层瓦斯抽放孔上行孔，倾角12°，孔深不一，孔径94mm，为煤孔，封孔步骤为：

①钻孔施工完毕退钻杆时，退至孔内剩余钻杆约20m时，开启压风，将钻孔内煤粉吹出一部分；

②钻杆完全退出后，使用钻孔煤粉处理管送入孔内15-20m，开启压风，将剩余煤粉吹出钻孔；

③准备封孔管：采用Φ32mm×13m聚乙烯封孔管一根，一端有1m长集气孔段，封孔长度10-12m。孔口预埋一根Φ20mm×3m聚乙烯管作为注浆管。在聚乙烯封孔管管口段和集气孔段后部约0.5～0.8m处，用扎丝各捆扎封孔毛巾（集气孔段后部用整条毛巾），并在毛巾前后增

本煤层瓦斯抽放孔下行孔，倾角-12°，孔深不一，孔径94mm，为煤孔，封孔步骤为： ①钻孔施工完毕退钻杆时，退至孔内剩余钻杆约20m时，开启压风，将钻孔内煤粉吹出一部分；

②钻杆完全退出后，使用钻孔煤粉处理管送入孔内15-20m，开启压风，将剩余煤粉冲出钻孔；

③准备封孔管：采用Φ32mm×13m聚乙烯封孔管一根，一端有1m长集气孔段，封孔长度10-12m。聚乙烯封孔管集气孔后部约0.5-0.8m处，用扎丝捆扎长1.4m的整条封孔毛巾，并在毛巾前后增加挡圈（挡圈可用棉纱缠绕，防止封孔药液膨胀时在孔内乱流堵塞集气孔段的吸气小孔。），挡圈宽度为50mm左右，直径75～80mm；

④将两套封孔药液（两黑两白）在专用容器内搅拌至均匀泛白；

⑤在毛巾上倒上两套聚氨脂封孔药液（两黑两白），并迅速将毛巾缠绕在封孔管上，用扎丝将毛巾捆扎牢固并快速送入孔内；

⑥配制水泥浆：水泥砂浆按照PD材料：水泥：水=1：3：2（体积比）的比例混合，并搅拌均匀；

⑦注浆时，使用一根较长的注浆软管插入孔底，开启注浆泵，在浆液由孔底向孔口升高直至注满钻孔以后，拉出注浆软管，孔口用黄泥或水泥封堵，达到封孔目的。

如图2所示：

钻孔煤壁13米Φ32聚乙烯封孔管1.4米聚氨酯封孔段（前后有挡圈）挡圈吸气孔段0.5-0.8m

图2 下行孔封孔工艺示意图

⑵注意事项：

①为保证封孔效果，封孔前必须对钻孔内煤粉清理；

②封孔管集气孔段一定要保证被纱窗全部缠绕，并用扎丝穿孔扎紧；

③孔底聚氨脂封堵必须使用整条毛巾，聚氨脂封孔药用两套（四瓶，两黑两白），保证孔底封堵严密，防止水泥砂浆向钻孔深部泄露。

篇8：钻孔封孔措施

综上所述,我国学者与现场技术人员通过大量的研究与实践已提出了多种提高钻孔抽采瓦斯浓度的方法并取得了一定的应用效果,但上述方法在现场的实施工艺流程较多,并且使用成本较高,尤其是在井下施工时作业时间相对较长。鉴于此,笔者提出了一种合理封孔深度的测试方法,并结合中煤科工集团重庆研究院有限公司研制的封孔材料,整合了一种提高钻孔抽采瓦斯浓度的新型封孔方法,并在重庆松藻煤电公司渝阳煤矿进行了成功应用,大幅度地提高了钻孔抽采瓦斯浓度。

1 合理封孔深度的测试方法

钻孔封孔是关键环节,而钻孔封孔质量的好坏取决于两个重要因素: 一是封孔材料的性能,若材料易于渗漏或黏结性较差,则会由于钻孔漏气而无法达到较好的瓦斯抽采效果; 二是封孔深度,若未确定足够的封孔深度,则在孔口负压的作用下,钻孔可以通过巷道掘进形成的松动圈内的宏观裂隙与外部空间形成回路循环而导致连通漏气,降低抽采瓦斯浓度。

封孔深度一般应大于巷道非弹性变形区。非弹性变形区内煤岩卸压,裂隙非常丰富。若封孔未超过此区域,钻孔易漏气,抽出瓦斯浓度低,流量小; 随着封孔深度的增加,会逐渐减少钻孔漏气量,提高瓦斯浓度和流量,但相应增大了封孔工程量及成本。因此,为提高煤矿井下钻孔抽采瓦斯浓度首先应解决封孔深度的问题。

在此借鉴束管法的原理［9］,在孔口设置卡套接头,将取样管置入抽采钻孔内,并将该管与取气孔和钻场抽采管道相连接抽,通过取气孔测定钻孔内不同深度的瓦斯浓度及负压,同时在钻孔抽采管与钻场抽采管道连接处开孔测定瓦斯浓度及管内负压,见图1。

1—巷道;2—抽采管道;3—多通;4—软胶管;5—取孔管;6—Φ40 mm胶管;7—取气装置;8—取气管。

通过将不同深度测点的测值与抽采管道连接处的测值进行相互比对分析,若二者相差越大,说明该检测深度的漏气量越大。孔口设置的卡套接头与取样管相互配合,即可进行下一次检测,直到测试深度处的瓦斯浓度不变为止。对检测结果进行对比分析,即可确定相应煤层瓦斯地质条件下的合理封孔深度。值得注意的是,由于瓦斯浓度传感器在井下使用时,往往随着测试环境以及次数的变化,会出现一定程度的测值漂移,因此为进一步保证检测结果的可靠性和准确性,在取气孔处还需测试相应深度条件下的气体负压。正常接抽条件下孔内负压的分布曲线应呈连续光滑特征,若某一深度负压测值发生突变,并且瓦斯浓度与孔口处测值相差较大,则该深度必定为钻孔漏风汇入点,因此在进行抽采钻孔封孔作业时,应将封孔深度控制在该值以上。

2 新型抽采钻孔封孔工艺

中煤科工集团重庆研究院有限公司自行研发了聚氨酯改性聚脲复合材料用于抽采钻孔的封孔,新型抽采钻孔封孔工艺利用的封孔材料可根据不同配方调节发泡反应时间。首先在封孔材料发泡区域的两端固定并混合“挡板”作用的专用聚氨酯材料,该“挡板”的作用是控制封孔聚氨酯在封闭空间内发泡,保证封孔聚氨酯发泡后能与钻孔壁接触更紧密,发泡更致密,此后起封堵作用的封孔材料将发生物理化学反应,在两“挡板”间的封孔管上撑破包装袋,并在约束空间内自然发泡,从而起到封堵的作用。新型抽采钻孔封孔工艺示意见图2。

3 应用实例

重庆松藻煤电公司渝阳煤矿为煤与瓦斯突出矿井,产量150 万t/a。目前矿井主采7#和8#煤层,7#煤层厚0. 68 ~ 1. 84 m,平均厚0. 90 m,煤层顶板为砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩; 底板为灰白色及灰色的黏土岩、砂质泥岩,煤层瓦斯含量为18. 59 m3/t,煤层透气性系数为0. 002 486 m2/ ( MPa2·d) 。8#煤层为复杂结构煤层,下分层厚2. 36 ~ 3. 27 m,平均厚2. 64 m,夹矸厚0. 3 m,上分层厚0. 3 m,煤层顶板为泥岩、砂质泥岩,老顶为细砂岩或粉砂岩; 底板为灰色黏土岩,煤层瓦斯含量为19. 39 m3/ t,煤层透气性系数为0. 003 362 m2/ ( MPa2·d) 。试验之前,矿井采用灌注水泥浆的封孔方法,封孔段长度为8 m,封孔后由于水泥凝固过程中发生缩水致使封孔深度较小。一般情况下,封孔后初始瓦斯浓度在20% ~30% ,经过10 d的抽采,浓度降到10% 以下,钻孔的有效抽采期偏短。

渝阳煤矿在2012 年8 月实施了新型封孔工艺方法。试验地点选在3702 西瓦斯巷上段,采用合理深度的测试方法获得如下数据: 封孔深度8 m,抽采负压12 k Pa,钻场瓦斯浓度为9% ,孔内10 ~ 12 m处的瓦斯浓度为41% ~ 43% ,13 m处的瓦斯浓度为71% 。由漏风处的判识依据可知,12 ~ 13 m之间存在裂隙与井下巷道内的大气相通,封孔深度应大于或等于13 m才能获得较高浓度的瓦斯。此后,在渝阳煤矿3702 西瓦斯巷上段施工了5 个试验钻场,每个钻场内有14 个钻孔。抽采钻孔瓦斯浓度考察结果表明,采用新型封孔工艺的钻孔抽采瓦斯浓度与原采用水泥浆封孔相比均有较大幅度的提高,并且新型封孔工艺的作业时间短,劳动强度低,平均封堵一个穿层抽采钻孔的时间大约为2 min( 钻孔孔深约为50 m) 。钻场抽采瓦斯浓度统计情况见图3。

38#钻场内的抽采钻孔采用原有的封孔工艺,34#~ 37#钻场为新型抽采钻孔封孔工艺。从图3 可以直观地看出,采用新型封孔工艺的钻孔抽采瓦斯浓度均有较大幅度的提高,钻场平均抽采瓦斯浓度比原有水泥浆封孔工艺提高了约50% ,且应用化学材料对抽采钻孔进行封堵时,较好地解决了化学材料反应与井下封孔施工作业的衔接问题,所述钻场内的钻孔与同预抽时期的钻孔相比在抽采瓦斯浓度方面均取得了良好的提浓效果。

4 结语

1) 提出了一种合理封孔深度的测试方法,并结合中煤科工集团重庆研究院有限公司研制的封孔材料,整合了一种提高钻孔抽采瓦斯浓度的新型封孔方法。通过对钻孔漏风处的检测,确定合理的抽采钻孔封孔深度,利用研发的封孔材料对抽采钻孔实施高效封堵,阻隔外界空气的进入,显著减少孔内的漏风量,从而大幅度提高钻孔内抽采瓦斯的浓度。

2) 现场试验结果表明: 与传统的注浆封孔工艺比较,应用新型抽采钻孔封孔方法可使钻场抽采瓦斯浓度提高约50% 。该方法提高了钻孔的利用率,显著改善了矿井瓦斯抽采效果,在我国煤层瓦斯抽采钻孔封孔工艺中具有广阔的应用前景。

摘要：针对当前钻孔抽采瓦斯浓度低的问题,提出了一种新型封孔方法。阐述了该新型封孔方法的基本原理,提出合理封孔深度的测试方法,并采用自行研制开发的新型封孔材料在重庆松藻煤电公司渝阳煤矿开展了近2个月的现场工业性试验,结果表明:与传统的注浆封孔工艺相比,应用新型封孔方法可使钻场抽采瓦斯浓度提高约50%。

篇9：钻孔封孔措施

杨伟

（淮南矿业集团地质勘探工程处安徽淮南 232001）

摘要：采用传统钻孔封孔工艺的顺层钻孔抽采的瓦斯浓度偏低、存在漏气等问题进行深入研究，发现煤体受巷道掘进集中应力扰动、钻孔成孔扰动、煤体裂隙泄漏瓦斯，致使抽采浓度低。针对本煤层瓦斯抽采封孔工艺进行改进，结合现有注浆工艺技术，提出本煤层瓦斯抽采注浆封孔技术，提高抽采浓度和效率。

关键词：本煤层；瓦斯抽采；聚氨酯；膨胀水泥；两堵带压注浆

顺层钻孔瓦斯抽采是我国高瓦斯突出工作面回采前瓦斯治理的主要方式，瓦斯预抽效果直接影响工作面接替和矿井的高产高效，瓦斯抽采效果好坏不仅取决于煤层瓦斯生成、赋存条件和工程质量，关键在于封孔效果。目前钻孔封孔主要存钻孔封孔不严、漏气、瓦斯浓度低等现状。常用封孔工艺技术介绍 1.1水泥浆封孔

水泥浆封孔优点是材料便宜，成本低，简便易行等特点。水泥浆凝固后钻孔封孔段空间和周围孔壁煤体裂隙内部容易产生收缩裂纹，影响封孔质量，造成钻孔漏气瓦斯抽采浓度低。1.2 聚氨酯封孔

聚氨酯封孔按一定配比组合发酵后具有不收缩、膨胀性大、粘接力强、密封性好、不燃烧等特点。聚氨酯泡沫具有可塑性，受压变性而不破碎，不受地点和条件限制，降低操作人员劳动强度，各种瓦斯抽采钻孔均可适用等优点。但对于封孔长度要求高的钻孔封孔存在发泡时间短，可操作时间少；封孔时发泡聚氨酯容易流失粘附，造成聚氨酯浪费，存在钻孔封孔不严、漏气等缺点。顺层长钻孔两堵带压封孔原理

顺层长钻孔两堵带压封孔是基于工作面煤壁内存在的集中应力扰动沟通裂隙，利用封孔段两端两堵中间带高压注浆方式来实现瓦斯抽采钻孔周围密封裂隙的目的。该封孔工艺注重处理瓦斯抽采钻孔周围裂隙通道，既考虑了钻孔段封孔材料密封的要求，又考虑了钻孔周围煤体内裂隙沟通，并在现场进行应用。带压封孔技术利用注浆泵高压将浆液压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间和周围孔壁煤体裂隙内部。浆液在高压作用下可以充填孔隙和煤体凹凸面，增大浆液扩散范围，膨胀水泥浆液具有膨胀性、不收缩，待浆液凝固后，并与煤体粘结在一起，彻底密封瓦斯泄漏通道。3 现场应用 3.1工作面概况

淮南矿业集团潘一东矿井1252（1）工作面位于西一（11-2煤）采区内，为矿井首采工作面，也是首采保护层工作面。工作面上限标高为-750m，下限标高为-823m，走向长度1120m，宽度为264m，平均煤厚2.26m。11-2煤实测最大瓦斯压力为4.59MPa，最大瓦斯含量为11.62m3/t，正常瓦斯涌出量2m3/min，煤层透气性差。顺层钻孔从工作面运输、轨道巷沿煤层倾斜方向布置，与工作面巷道夹角85º，钻孔间距5m，运输巷钻孔长度140m，轨道巷钻孔长度135m，压茬10m。

3.2封孔参数确定（1）封孔长度

根据矿井煤层瓦斯地质赋存、煤层透气性、煤层地质及巷道掘进卸压区情况，确定顺层钻孔的封孔长度为16m。（2）钻孔孔径

钻孔直径的大小直接影响到瓦斯抽采的效果，一般直径越大，瓦斯渗透面积越大，抽采效果越好，根据钻孔封孔和钻孔孔深的要求，确定施工钻孔孔径为Ф133mm。（3）封孔注浆压力

为彻底封堵瓦斯泄漏裂隙通道，选择了425号普通硅酸盐水泥+水；425号普通硅酸盐水泥+U型混凝土膨胀剂NEA-II+水；JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂+水三种封孔工艺不同比例进行试验，最终确定选用JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂，并采用水灰质量比为1:1.25的比例现场调制封孔浆，注浆压力不小于4MPa。3.3封孔操作流程 3.3.1 聚氨酯两堵操作流程

（1）先向孔内下矿用PVC-KW1.25 63mm*4.62mm套管，套管长度40m，前20m为花管必须带锥帽，后20m为实管。

（2）聚氨酯封堵段分别位于25~26m（里段）、39~40m（外段）处，封堵段长度2m，两根Ф20mm的软导管均从抗阻燃编织袋内穿过并分别超前捆扎处1m。外段进行封堵时必须分别将3m、12m的Ф15mm注浆管和返浆管一并下入孔内。

（3）将软导管与封孔器、封孔器与压风连接牢固，并把容器下方的输液阀和压风闸阀关闭待命。

（4）把A、B组两种聚氨酯分别装入相对应的两个容器中，两处聚氨酯封堵段黑、白聚氨酯各3kg，盖紧闷板。

（5）准备工作做好后，此时准备封孔。首先打开压风阀，然后同时打开2个输液阀，待聚氨酯完全进入孔内后，及时关闭闸阀，同时在孔口处把软导管折起扎紧，封孔结束。先进行里段封堵，再进行外段封堵。

（6）去掉软导管后，打开输液阀，用压风把容器内残余聚氨酯吹干净。3.3.2 高压注浆操作流程

（1）检查套管、注浆管、返浆管、闸阀连接是否牢固可靠。（2）连接好注浆泵，按比例进行拌浆。

（3）打开注浆闸阀，开启注浆泵，由注浆管向注浆段进行注浆，同时打开返浆管进行排气，待返浆管有浆液流出时，及时关闭返浆管闸阀，继续向孔内注浆。

（4）待注浆泵压力表显示压力超过4Mpa后，及时关闭注浆管闸阀，停注浆泵，注浆结束。

接压风20m4m2m12m注聚氨酯管软导管A药罐B药罐2m返浆管闸阀封孔管闸阀气动注浆泵锥帽花管聚氨酯封堵段膨胀水泥注浆段聚氨酯封堵段注聚氨酯管注浆管

图1 两堵带压封孔示意图

3.4 数据采集及效果分析