囊袋式“两堵一注”带压注浆排水排气封孔技术.pdf

实用技术 总第总第214淛淛 doi 10. 3969/j. issn. 1005 -2798.2017.06.009 嚢 袭 式 “两 诸 一 注 ” 命 座 注 浆 排 水 排A封孔技术 王王婷 潞安集团余吾煤业公司， 山 西 长 治046103 摘 要摘 要一体化囊袋式一体化囊袋式“两堵一注两堵一注”封孔技术是目前矿井中应用较为普遍的一种钻孔封孔技术。在传统的封孔技术是目前矿井中应用较为普遍的一种钻孔封孔技术。在传统的 “两堵一注两堵一注”封孔工艺的基础上， 增加了排水排气装置， 实现了注浆过程中有效地将封孔段和注浆料中的水封孔工艺的基础上， 增加了排水排气装置， 实现了注浆过程中有效地将封孔段和注浆料中的水 和空气排净， 改善了浆液的凝固效果。此外， 还将单向阀压力从原来的〇和空气排净， 改善了浆液的凝固效果。此外， 还将单向阀压力从原来的〇. 2 0. 3 M Pa提高到提高到0. 5 0.6 MPa,使囊袋可以充分膨胀， 防止漏液。此工艺在漳村矿使囊袋可以充分膨胀， 防止漏液。此工艺在漳村矿3号煤层进行了现场应用， 结果显示封孔经济号煤层进行了现场应用， 结果显示封孔经济 成本降低了成本降低了 48.57，现场单个推送封孔器时间节约了现场单个推送封孔器时间节约了 15 mm。。 关键词 囊袋式；关键词 囊袋式；“两堵一注两堵一注”； 排水排气； 注浆封孔； 排水排气； 注浆封孔 中图分类号中图分类号TD712.6 文献标识码文献标识码 B 文章编号文章编号 1005-2798 201706-0024-02 瓦斯预抽是矿井瓦斯灾害治理的有效措施， 钻 孔预抽瓦斯是我国煤层瓦斯预抽常用的方法之 一[ 1 _2]。钻孔封孔质量直接决定着瓦斯抽采效果的 好坏、 参数测定的准确性、 煤层增透效果的好差等。 “ 两堵一注” 带压封孔技术由于其具有抽采孔口负 压提高、 瓦斯浓度增大、 效果显著等优点， 是目前煤 矿井下普遍应用的钻孔封孔技术[ 3 。一体化囊袋 式“ 两堵一注” 封孔技术由于其成本适中、 可以显著 改善抽采效果而被广泛使用。 传统的囊袋式“ 两堵一注” 封孔技术存在以下 缺点①钻孔封孔段中的和注浆料中的空气与水分 不能全部排出， 易造成封孔料凝固后不能完全充实; ②爆破阀设计压力偏小。针对上述缺点， 本文提出 了一种新型“ 两堵一注” 带压注浆排水排气封孔工 艺 ， 并在漳村矿3 号煤层进行了现场应用， 检验该新 型封孔工艺的应用效果。 1基本原理 1 . 1 囊袋式“ 两堵一注” 带压封孔原理1 . 1 囊袋式“ 两堵一注” 带压封孔原理 1 囊袋式“ 两堵一注” 封孔原理。如 图 1 所 示， 囊袋式“ 两堵一注” 带压封孔装置主要包括封孔 泵、 端口气囊、 封孔末端气囊、 注浆管、 前后单向阀、 封孔泵、 在端口囊袋部的PE管上设置的注浆孔。 囊袋式“ 两堵一注” 带压封孔的原理是①利用 注浆管向端口气囊和末端气囊注浆， 直到囊袋膨胀 至与钻孔壁紧密接触， 使两个囊袋之间形成密闭空 间， 防治注浆过程中漏液;②当注浆压力超过单向阀 的开启压力后， 前后单向阀打开， 开始向钻孔封孔段 内注料， 直至端口气囊与封孔末端气囊间的孔隙注 满， 且浆液充填钻孔周围的裂隙， 消除开孔过程中形 成的裂隙、 孔隙。 2 带压注浆。带压注浆可以增大钻孔径向 封孔半径。带压浆液不仅可以充填煤层中的原始的 以及钻孔过程中形成的孔、 裂隙， 在压力作用下还可 以劈裂、 扩展钻孔周围煤体裂隙， 增大注浆液扩散范 围， 凝固后的注浆液与煤颗粒固结在一起， 使钻孔封 孔段形成高应力区， 减少漏气通道， 提高封孔效 里 [9-10] 7 7|V 0 0 一体化的囊袋式“ 两堵一注” 带压封孔技术不 仅操作简单， 实现了一次注浆即可完成封孔， 还节约 了劳动成本， 提高了封孔质量。 1 . 2 带压注浆排水排气封孔装置结构1 . 2 带压注浆排水排气封孔装置结构 为了在注浆过程中将封孔段中的空气和水分排 净 ， 改善浆液的凝固效果， 提高封孔质量， 在原有囊 袋式“ 两堵一注” 带压封孔装置的基础上进行了改 进。如图1 所示， 为了实现“ 即注及排” ， 增加了在 一条排水、 排气专用PE管。排水排气PE管末端口 到封孔段末端囊袋位置， 始端口进行阵列式布孔， 并 用高强度无纺布包裹； 在注浆PE管口部增加了快 速接头， 快速接头距端口气囊的距离根据各矿具体 情况设置。 1 . 3 带压注浆排水排气封孔原理带压注浆排水排气封孔原理 工作时， “ 两堵一注” 带压排水气封孔装置， 通 过封孔泵将封孔料通过封孔管和注浆口分别注人端 口和封孔末端两个囊袋。通过足够注浆压力使两个 囊袋充分膨胀后（ 与钻孔壁完全贴紧） ， 封孔泵继续 加压， 前后两个单向阀打开。 前后两个单向阀打开后， 如图2 所示， 注浆料开 24 收稿日期收稿日期201744-12 作者简介作者简介王 婷王 婷（ 1978 - ， 女， 山西长治人， 助理工程师， 从事技术管理工作， 女， 山西长治人， 助理工程师， 从事技术管理工作 2017年6 用 王 婷 囊袋式“ 两堵一注” 带压注浆排水排气封孔技术 第2 6 象 第 6 始向钻孔封孔段内注料。 在注浆过程中， 如图3 所示， 迫使注浆料内的和 钻孔内原有的水和空气通过高密度无纺布渗入排水 排气孔进入PE管内排出钻孔， 而封孔料则留在封 孔段。 7排水排气孔排水排气孔;8高强度无纺布高强度无纺布;9一排水排气一排水排气PE管；管； 1〇 排水排气口； 11 一两堵一注带压排水排气封孔装置； 12一封孔栗封孔栗;13栗头栗头;14一封孔料封孔料 图图1囊袋式囊袋式“两堵一注” 带压注浆排水排气封孔装置两堵一注” 带压注浆排水排气封孔装置 2 . 1 矿井概况 漳村矿始建于1958年， 东 西 长10 km，南北宽 3.7 km， 20〇7年核定生产能力为3 6 0万 t/a。该井 田主采煤层为3号煤层， 层厚5. 36 6. 32 m，平均 厚度5. 85 m，为稳定煤层。2012年瓦斯、 二氧化碳 鉴 定 报 告 指 出 ，全 矿 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 为 28.87 mVmiii， 相对瓦斯涌出量为4.25 mVmiii， 其 中2 6 0 1工 作 面 开 采 煤 层 瓦 斯 含 量 为7. 2 8 〜 9. 18 m3/t， 开采煤层参与瓦斯含量为1.74 m3/t。 2 . 2 带压注浆排水排气封孔方案 根据漳村矿3 号煤层实际情况， 如 图 1， 在以往 囊袋式“ 两堵一注” 高压注浆封孔基础上， 增加了一 条 1.5m可根据各矿实际情况决定） 左右的PE管 ， 末端口到封孔末端囊袋位置， 始端口进行阵列式布 孔 ， 采用高强度无纺布包裹PE管;在距端口气囊 3 m的地方安装有快速接头， 在端口囊袋后方1 m 处设置前单向阀， 在末端囊袋前1 m 处设置后单向 阀。为解决封孔器在封孔时两边囊袋膨胀度不足时 爆破阀作用， 容易漏浆的问题， 将爆破阀进行了优 化 ， 由原先的 0.2 0. 3 MPa 提高 0.5 0.6 MPa。 2 . 3 效果分析效果分析 该囊袋式“ 两堵一注” 高压注浆排水排气封孔 工艺通过在漳村矿3 号煤层进行现场应用， 证实了 该工艺可将钻孔内原有的和注浆料中的水和空气排 净 ， 囊袋充分膨胀， 无漏浆现象出现， 并且实现了以 下有益效果 1 将布料面积从3 m2 降低至0. 5 m2， 降低了 打孔难度， 每套两堵一注一注一排式瓦斯封孔器降 低 3 0 的生产成本。 2 将现场推送封孔器从原来的25 min/个降 低至大约10 min/个 ， 提高了 15 mill， 节约了大量时 间。 3 经济成本由原先的700元/套， 降低到360 元/套 ， 降低了 48.57，节约了大量成本。 3结 语 1 分析囊袋式“ 两堵一注” 带压注浆封孔原 理 ， 是目前封孔效果较好、 应用较为普遍的封孔技 术， 并指出了原有囊袋式“ 两堵一注” 带压封孔不能 将封孔段和注浆料中的水和空气排净， 且爆破阀设 置压力偏小， 囊袋膨胀度不够的缺点。 2 提出了新型的囊袋式“ 两堵一注” 带压注 浆排水排气封孔工艺， 并在漳村矿3 号煤层进行了 现场应用， 证实该工艺科有效地将封孔段和注浆料 中的水和空气排净， 且优化后的爆破阀压力可是囊 袋充分膨胀。 3 新型囊袋式“ 两堵一注” 带压注浆排水排 气封孔工艺降低了封孔成本， 节约了封孔时间。 参考文献参考文献 [ 1] 于不凡于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M]， 北]， 北 京京煤炭工业出版社，煤炭工业出版社，2005. 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