《瓦斯抽采钻孔钻屑充填封孔技术的研究与应用》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

瓦斯抽采钻孔钻屑充填封孔技术的研究与应用

范文

吕许培

摘要：钻屑充填封孔技术，利用现场打钻所得煤屑与水泥按一定比例混合成浆并加入适量添加剂后通过两堵一注囊袋式封孔器进行注浆的一种封孔技术，提高了瓦斯抽采浓度，节省了封孔所需材料，降低了封孔成本。

关键词：钻屑充填;囊袋式封孔器;封孔技术

在煤矿瓦斯抽采中，钻屑作为一种新型封孔材料，以煤封煤，克服了常用封孔材料的种种弊端，一定配比的该材料有着粘结性强、强度大、收缩性小、渗透性小等特点，能够解决实际工程中由封孔材料收缩变形引起的漏气问题。分别通过实验室实验和现场试验验证两部分进行比较不同封孔材料的凝固、膨胀特性以及封孔效果，验证钻屑封孔材料的优势所在。

1 实验室论证

材料成分配比和实验结果与分析。实验利用水泥砂浆膨胀收缩测量仪器测量不同配比的试验样品的有效变形量。

第一组实验：水灰比（W/C）分别为1、0.8、0.6共计三份，其中每份灰分中的细煤粉和42.5普通硅酸盐水泥掺量所占比例分别为：70%、30%。

水泥中加入70%细煤粉，在1-3d时，均出现微膨胀现象，3-7d时，出现微收缩，7-14d时出现明显收缩，14-28d时，收缩量减小。7-14d时，当水灰比为1时均无明显变形，而水灰比为0.8、0.6时均产生了明显的收缩变形，并且变形量随水灰比的变小而变大，与水泥相类似。细煤粉使水泥石结构更加密实，孔隙率减小，阻碍了外界水分进入水泥石内部，增加了硅酸盐水泥的自收缩，但细煤粉具有吸水后的微膨胀性，整体上抵消部分收缩量，总量上表现为微量收缩。

第二组实验：水灰比（W/C）亦为1、0.8、0.6的三份实验样品，而其中每份灰分中细煤粉和42.5普通硅酸盐水泥、外添剂掺量所占比例分别为：70%、20%、10%。

不同水灰比的浆料在1-3d时明显的膨胀变形，而在7-14d时出现膨胀量变小，并且浆料混合物的膨胀值当水灰比为0.6时最大，当水灰比为1时最小。这种现象与水泥的变形量规律不同。外加剂中还有较多胶体颗粒，这些胶体将水密封进煤粉的孔隙中，使煤粉长期保持水分，同样胶体也使水泥长期保持水分，煤粉和水泥长期处于湿度较多的环境，煤粉处于膨胀状态，整体上表现为明显的膨胀变形。

2 现场试验验证

2.1 钻屑充填封孔技术

现行的封孔方式为囊袋式注AB胶封孔技术，其原理是在离孔口位置1m以里4m长的封孔囊袋內注入AB液，利用AB液的凝胶作用进行封孔，其实际封孔段为4m。

钻屑充填封孔技术使用的封孔装置为两堵一注封孔器，其原理是在离孔口位置1m以里有一个1m长的囊袋，在离花管位置1m处有一个1m长的囊袋，两个囊袋所包裹的注浆管段均有一个出浆口。在注浆管中部有一个爆破阀，其作用是在两个囊袋充满浆液固料后随着注浆管内浆液压力增大而爆破，进而使浆液充满整个抽放钻孔。

2.2 钻屑充填封孔技术的应用

在己16-17-22050机巷进行顺层钻孔封孔，利用钻屑充填封孔技术在封孔的过程中需将两堵一注封孔器固定在瓦斯抽放管上送入施工完好的钻孔中，配制水与钻屑体积比为0.8：1的浆液并加入一定量的添加剂。然后，利用气动注浆泵将所配制的浆液注入封孔器，在浆液注满封孔器两端囊袋之前，注浆压力逐渐增大，当囊袋充满固体浆料，压力冲破爆破阀（爆破阀爆破压力为0.6～0.7MPa），注浆压力会突然减小，且在注满两个囊袋之间钻孔空隙的过程中会逐渐增大，并最终达到1MPa为封孔完毕;利用囊袋式注AB胶封在封孔的过程中需将囊袋式封孔器固定在瓦斯抽放管上送入施工完好的钻孔中，配制水与水泥体积比为1：0.8的浆液。然后，利用气动注浆泵将所配制的浆液注入封孔器，在浆液注满封孔器4m长的囊袋之前，注浆压力逐渐增大，当囊袋注满，压力达到一定值即为完成封孔。

利用钻屑充填封孔技术所封钻孔于4月21日连孔抽放，数据记录始于5月9日;利用囊袋式注AB胶封孔技术封钻孔于4月11日连孔抽放，数据记录始于5月1日;持续观测记录时间均为2个月，封孔的数据记录如表1、表2所示。

2.3 钻屑充填封孔技术的应用效果

通过钻屑充填封孔技术在己16-17-22050机巷进行顺层钻孔封孔的现场应用观测，以及所封钻孔连孔抽放20天之后两个月内的单孔平均浓度作为评判指标，与现行使用的囊袋式AB胶封孔工艺所封钻孔进行对比。

在2018.05.09～2018.06.28期间对利用钻屑充填封孔技术封孔单孔浓度数据进行跟踪观测所得平均浓度在13.90%～17.23%之间，可得所封5组钻孔平均浓度为15.58%;且在2018.05.01～2018.06.29期间对利用囊袋式注AB胶封孔技术封孔单孔浓度数据进行跟踪观测所得平均浓度在8.94%～11.22%之间，可得所封5组钻孔平均浓度为9.35%，两种封孔工艺封孔效果对比示意图如下图所示。

3 结论

添加外加剂的细煤粉与硅酸盐混合物处于膨胀状态，而且较长时间保持水分，具有较长时间的膨胀变形，符合封孔要求;封孔单孔成本较囊袋式注AB胶封孔技术降低了40%～50%，平均单孔浓度提高了60%～70%;大幅度的减少了材料成本的投入且现场易得，无需运输，减少了劳动强度，更能为煤矿企业的发展能够提供更大的利益空间。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽放规范[M].2006.

[2]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.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。