新双囊袋封孔工艺

新双囊袋封孔工艺（精选3篇）

篇1：新双囊袋封孔工艺

屯兰矿囊袋式封孔器使用情况

我队在18208轨道巷、南翼下煤回风和12505胶带巷（右手帮）抽采钻孔使用西山煤电（集团）万隆通产分公司生产的新型封孔器囊袋式带压注浆封孔器进行封孔，封孔以来其抽采效果非常明显。

1、以抽采队日常对18208轨道巷、南翼下组煤回风巷及12505胶带巷（右手帮）双囊袋式、聚氨酯封孔钻孔抽采情况为参考，其聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比如下:(1)聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比如下:

双囊袋式注浆封孔抽采钻孔情况90807060瓦斯浓度%504030201005.155.225.296.56.126.19日期双囊袋式注浆封孔聚氨酯封孔6.267.37.17.177.247.31

(2)南翼下组煤回风巷聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比情况如下:

双囊袋式注浆封孔抽采钻孔情况80706050瓦斯浓度%4030201007.37.97.15日期双囊袋式注浆封孔聚氨酯封孔7.217.27

(3)12505胶带巷（右手帮）聚氨酯封孔和双囊袋式带压封孔浓度效果对比情况如下:

12505胶带巷（右手帮）抽采情况表706050瓦斯浓度%40302010011.811.1511.2211.2912.512.1112.1512.22日期囊袋式12.291.51.121.191.262.3聚氨酯

通过对以上各点的观测统计分析，其在18208轨道巷抽采效果尤为明显，目前随着工作面的回采，已对钻孔进行拆除，在对12505胶带巷（右手帮）钻孔抽采期间利用聚氨酯封孔初期浓度30%左右，三个月后的平均浓度25%左右，浓度衰减了5%左右。双囊袋式封孔技术在封孔初期浓度达到55%左右，一个星期左右后能达到57%左右，三个月后浓度还在65%左右。双囊袋式注浆封孔比聚氨酯封孔初期浓度提高20%左右，三个月后提高40%左右，浓度衰减情况明显减缓。

双囊袋式注浆封孔与聚氨酯封孔钻孔对比图90807060瓦斯浓度%504030201005.155.225.296.56.126.19囊袋式6.26聚氨酯7.37.17.177.247.31

2、存在优缺点

优点：

1、双囊袋式注浆封孔器封孔对钻孔进行封孔时，其封孔深度深12-15m，而目前我矿聚氨酯封孔深度为8m，后者对煤层酥软等地质因素复杂的钻孔更能提高封孔质量，杜绝了抽采过程中煤壁等漏气造成钻孔抽采效果差的因素；

2、双囊袋式注浆封孔器封孔不需要额外对Ф113mm的钻孔深度扩孔，有利于降低我矿打钻成本，减轻了打钻工作量、提高了工效；

3、双囊袋式注浆封孔工艺比普通封孔工艺在抽采上效果好，提高了抽采效果，有效地控制了本煤层瓦斯大量向外涌出。

缺点：

1、用料多、工效低、配套设备多、增加了封孔人员的工作量。

篇2：新双囊袋封孔工艺

针对囊袋式注浆封孔工艺，为了保证钻孔的封孔效果，规范井下封孔操作流程，特制定本细则。囊袋封孔原理

囊袋式注浆封孔器的工作原理是：首先通过注浆泵将水泥浆液经注浆管对2个囊袋注浆，待2个囊袋注浆膨胀后封堵钻孔并支撑孔壁，2囊袋间形成密闭的注浆空间，然后待注浆压力升到一定值，注浆段的出浆阀打开，浆液带压注入注浆段并充填孔壁周围裂隙。封孔作业细则

井下封孔作业是个系统工作，各个环节密切相连，封孔工作涉及的材料、设备、封孔质量要求等若一个环节出了问题，就可能导致封孔工作不能正常进行，更有可能造成封孔失败，所以在封孔时应将各个环节有机的结合在一起，保证封孔作业的顺利完成。

2.1 下井前准备

在下井封孔前，在地面首先确认下井封孔所需的囊袋、水泥、抽采管的数量是否准备充足、是否已到达井下指定位置；确认封孔所需的接头、管子等工具是否准备齐全；确认封孔地点的水、风、注浆泵是否到位。

2.2 封孔前准备（1）钻孔施工

钻孔施工到终孔后，不能立即退钻，对于上向孔和平孔，应继续用水将钻孔内的钻屑冲出，防止钻屑过多阻塞囊袋下入钻孔；对于下向孔，除了用水将钻孔内的钻屑排出外，最后还应换用压风，将孔底的积水吹出，防止积水过多，阻碍瓦斯抽采。

（2）检查封孔器

检查封孔器是否有破损，对于封孔器包装有破损的，应采取少量注水法试验封孔器是否损坏，禁止使用破损的封孔器进行封孔。

（3）检查封孔机具

连接水源，全面检查注浆泵、搅拌器和注浆管是否处于正常状态。（4）检查注浆材料

准备封孔用水泥材料和水泥添加料，并检查是否有结块现象，不得使用失效的水泥和水泥添加料。

2.3 插入囊袋封孔器

对于易塌孔地段，要求成孔之后及时插入抽采管及囊袋封孔器，否则可能出现塌孔现象而造成封孔失败。

（1）计算插入筛管长度

根据囊袋封孔器的长度计算插入筛管的长度，按照公司要求，本次封孔要实现全煤孔下套管，则煤孔段应全部下筛管

（2）插入囊袋

首先将所需筛管的长度插入钻孔，然后在筛管后接入套管继续插入钻孔，待剩余套管的长度与囊袋封孔器的长度一致时将套管套入囊袋，并用胶带将囊袋和套管固定牢固后一起插入钻孔，待囊袋封孔器和套管完全插入到钻孔，插入囊袋工作结束。

（3）联接注浆泵

囊袋和抽采管一起插入钻孔后，将囊袋的注浆管和注浆泵相连，准备注浆。2.4 水泥浆配制

水泥浆配制与搅拌是注浆成功的关键环节之一，不仅事关注浆工作的顺利进行，而且直接决定封孔效果。

将一袋水泥和一袋添加料倒入搅拌器进行搅拌，水灰比0.5-0.7，初期搅拌阻力会较大，浆液将会越搅越稀，搅拌时采用正反转搅拌，搅拌时间大约3~5min，待水泥没有团状结块，可认为浆液搅拌完毕。浆液搅拌不到位，会引起注浆管路堵塞和注浆泵堵塞，造成注浆失败。

2.5 注浆封孔

开始注浆时，先缓慢打开注浆阀门，待管路稳定后，再增大注浆压力，此时可以观察到出浆口的压力表压力逐渐增大，待2个囊袋注满后，此时可以观察到出浆口的压力表压力突然降低，此时表明中间的爆破法已打开，开始对中间段进行注浆，随着浆液的注入，出浆口的压力表的压力开始逐渐增大，待表压在1.0MPa左右时暂停注浆，此时观察压力表，若压力表的读数稳定，则可停止注浆。

2.6 冲洗注浆泵

注浆完毕后，对注浆泵及管路进行清洗，悬挂钻孔表示牌，封孔工序结束。3 钻孔连抽

篇3：新双囊袋封孔工艺

1 目前国内广泛应用的封孔方法

1.1 聚氨酯封孔法

目前, 国内广泛应用聚氨酯为主要封孔材料进行封孔。其应用过程如下:首先混合并搅拌双组分“高分子发泡材料”, 然后在封孔管某个位置缠上棉纱、棉布、毛巾等, 然后把封孔管放在钻孔10米附近的深处, 随着“高分子发泡材料”的发泡膨胀, 钻孔将被封堵[2]。其整个流程及原理如图1所示。这种封孔方法是目前我国煤层钻孔封孔普遍采用的方法。该方法虽使用方便、操作简单, 但也存在许多不足之处。

1-发泡膨胀前的高分子材料;2-发泡膨胀后的高分子材料;3-封孔抽采管

第一, 由于存在温度、人为、塌孔等因素影响, 聚氨酯封孔材料钻孔过程中难以插入到钻孔预定封孔深度, 很难穿越巷道漏气带, 为漏气埋下隐患。

第二, 聚氨酯在发泡之后膨胀, 封孔附近钻孔是开放的, 由于发泡聚氨酯带来的膨胀力, 很难把聚氨酯压入钻孔附近的微小裂隙。此裂隙继而成为漏气路径, 导致抽采效果在后期产生突变。

第三, 在开采扰动以及地应力作用下, 钻孔会发生变形和蠕变。发泡聚氨酯具有很大的弹性和可压缩性, 发泡后的聚氨酯的硬度远远小于煤层硬度, 难以有效支护钻孔, 钻孔封孔处附近会形成新的裂隙。在平煤、焦煤、郑煤等矿区, 本煤层后期抽采浓度为5%左右, 说明钻孔漏气严重[3]。

综上所述, 国内现行瓦斯抽采孔的封孔方法存在很多难以克服的缺陷, 有必要探索新型的封孔方法来提高抽采效果。

2 新型中心分流式囊袋式注浆封孔工艺

对国内外瓦斯抽采封孔技术经验进行研究分析, 为改善国内现行封孔技术的缺陷, 提出了“中心分流囊袋式注浆封孔法”。该方法克服了国内传统封孔工艺的不足, 一方面钻孔附近及开孔时的裂隙得到充填, 早期漏气通道被堵塞;另一方面, 对钻孔形成一定的支护作用, 维持钻孔的稳定性, 这样后期漏气通道就不能产生和发展。

2.1 结构原理

囊袋注浆装置是中心分流囊袋式高压注浆封孔法的核心技术, 主要由2个复合囊袋、浆液渗透区、塑料堵头件、封孔抽采管、两囊袋间的塑料注浆管、出浆管、囊袋注浆阀、钻孔注浆阀组成。原理是通过囊袋注浆膨胀而产生封堵作用, 然后通过设有钻孔注浆口的塑料出浆管进行注浆, 浆液在注浆压力的作用下向钻孔壁渗透, 最终有效地封孔。

2.2 封孔材料

作为注浆水泥的主要成分, 封孔注浆水泥是硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的复合产物。通过添加膨胀剂、减水剂等外加剂, 配制出具有凝结时间可调、可注性好、早强、微膨胀、高强特性的注浆水泥。水泥浆体的强度达到4MPa大小至少需要封孔7h, 此时水泥浆体最少能保持30min的流动性, 足以满足注浆时间要求[4]。

2.3 封孔步骤

中心分流式囊袋高压注浆封孔主要通过两次出浆操作完成。

第一次出浆操作如图2所示, 其中蓝色箭头代表浆液由注浆头经过囊袋出浆通道进入囊袋, 使得囊袋膨胀, 在理论上可以达到直径240mm, 注浆压力为2MPa左右, 充分接触煤壁, 阻断漏气通道, 同时又支护钻孔, 简称“囊袋低压注浆”。

第二次出浆操作:当第一次注浆达到10Kg/cm2时, 钻孔出浆阀 (单向阀) 自动打开, 浆液由单向阀注入钻孔煤壁之间。由于两端囊袋封堵, 浆液在两个囊袋之间直接和煤壁理论上接触保证了钻孔的严密封堵。这段注浆可以达到20Kg/cm2, 注浆压力可达4MPa左右, 简称“钻孔壁高压注浆”。

“囊袋低压注浆”利用2个囊袋的浆液和注浆材料的膨胀性, 具有初步封堵钻孔和保护塑料管的优点, 同时也为高压注浆提供条件;“钻孔壁高压注浆”利用超细注浆材料向钻孔壁注浆, 接近地应力的高压注浆从根本上消除钻孔漏气裂隙, 具有封堵钻孔壁及其周围漏气通道的优点, 可有效提高瓦斯抽采浓度。

2.4 囊袋式注浆封孔器的特点

2.4.1 钻孔壁注浆, 封堵初期漏气裂隙

浆液注入囊袋后, 膨涨封堵封孔段钻孔。继续注浆, 浆液进而向钻孔壁注浆, 在注浆压力作用下封闭钻孔周围的裂隙, 对初期漏气通道进行封堵。

2.4.2 封孔段钻孔周围形成高应力区

囊袋式注浆法, 采用膨胀材料代替发泡材料, 该材料初凝后体积膨胀, 膨胀力可接近地应力, 主动支护钻孔, 使封孔段钻孔周围形成高应力区 (如图3所示) 。膨胀材料的作用有两方面:一是产生的膨胀力继续压密未充填的裂隙, 进而减少漏气通道;二是膨胀力产生的高应力可改变煤体的透气性, 使封孔段煤体的透气性降低[5]。

1.裂隙充填区2.膨胀支护力3.膨胀水泥柱4.封孔抽采管

2.4.3 有效提升抽采浓度

囊袋式注浆封孔法既可以消除开孔时候的漏气通道, 又能避免钻孔周围产生新的漏气通道, 可有效提升瓦斯抽采浓度。

3 工程实践与应用

为了验证新型封孔技术的优越性, 我们在2705工作面下巷4#钻场进行了工业试验, 通过对比“中心分流式囊袋式注浆封孔法”与传统“聚氨酯水泥封孔法”的瓦斯抽采情况, 来验证封孔效果。各选取现场的10个钻孔, 在接下来的两个月内相近时期分别记录各个钻孔的瓦斯抽采浓度。根据井下测量的瓦斯浓度和抽采观测时间绘制二者的平均浓度对比曲线。

通过图4可知, 封孔3个月后, 中心分流式囊袋式注浆封孔法的平均瓦斯浓度为28.97%, 聚氨酯水泥封孔法的平均瓦斯浓度为10.28%, 前者比后者平均浓度提高181.8%。两者相比, 囊袋式注浆封孔法后期的瓦斯抽采浓度衰减较慢, 优势明显。

4 小结

本文在结合理论和实践的基础上分析国内现行常用封孔法效果不良的原因, 提出了中心分流囊袋式注浆封孔法。该工艺方法的封孔效果较传统封孔法有显著的提高, 是提高煤层瓦斯抽采效果的有效方法。

(1) 中心分流式囊袋式注浆封孔法实现钻孔壁注浆, 封堵初期漏气裂隙;主动支护钻孔, 使封孔段钻孔周围形成高应力区, 继续压密未曾充填的裂隙, 进一步减少漏气通道, 还可降低封孔段煤体的透气性;保证钻孔的稳定, 使得周围不产生新的漏气通道, 有效提升浓度。

(2) 采用中心分流式囊袋式注浆封孔法可有效提高钻孔的封孔效果, 提高整个矿井的抽采浓度, 为煤层瓦斯充分利用提供了技术支撑, 同时避免了因瓦斯浓度低进行排空处理而对大气环境造成污染。

(3) 采用中心分流式囊袋式注浆封孔法, 有效提高钻孔预抽三个月后抽采浓度, 做到钻孔基本不关闭, 保证了回采工作面瓦斯抽采的有效时间, 为煤矿工作面的安全高效生产提供了技术支持。

参考文献

[1]孙玉宁, 王振峰.采动影响下穿层钻孔新型封孔技术[J].煤矿安全, 2009 (9) :21-23.

[2]陈杰, 金龙哲.关于聚氨酯封孔可提高瓦斯抽放效果的研究[J].煤炭工程, 2003 (8) :47-49.

[3]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2005.

[4]国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.