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摘要：近年来瓦斯抽采技术得到了很大发展，钻孔封孔技术由原先的水泥填充发展到了聚氨酯封孔、气囊封孔等技术。由于煤矿地质条件、煤层瓦斯透气性、瓦斯含量、瓦斯压力等条件的不同选择封孔方式也不一样。这里就孟津煤矿结合本矿实际，比较和研究了各种封孔工艺的优缺点，提出了主动式带压封孔技术。并在现场进行使用和推广，取得了较好的封孔效果。
关键词：透气性 衰减系数 封孔工艺 带压封孔 抽放浓度
一、引 言
孟津煤矿隶属于义煤集团公司的一个基建矿井，矿井设计生产能力为120Mt/a，该矿井的主采煤层为二1煤层，该煤层属于大采深、破碎等级高、低透气性煤与瓦斯突出煤层。为确保巷道掘进和工作面顺利回采，必须施工大量的消突钻孔，提高钻孔施工质量和钻孔抽放效果直接关系到煤层的消突效果，而封孔工艺、封孔质量严重制约着钻孔的消突效果。因此，对钻孔封孔工艺的不断改进是突出矿井一直研究的课题。
二、现行封孔工艺
（一）水泥封孔技术
钻孔施工完毕后，将抽放管依次送入钻孔内，然后将水泥、速凝剂和膨胀剂按比例搅拌均匀，做成炮泥状，用炮棍将水泥充填到孔壁与抽放管之间的空隙内，达到封孔效果，该封孔方法最大的缺陷在于封孔长度仅为孔口的2m左右，且水泥凝固收缩后漏气通道增多，封孔质量差。
（二）气（液）囊封孔技术
钻孔施工结束后，在抽放管套一囊袋，待抽放管送入预定位置后，通过压风（液）装置将气囊鼓起。通常气囊长度约为2m，气（液）囊可承受压力有限，与孔壁的接合面不够充分，且难以隔断岩层裂隙的漏气通道，故封孔质量也较差。
（三）毛巾+聚氨酯封孔技术
钻孔施工结束后，待封孔管即将送入预定位置时，在抽放管的合适位置处缠绕500mm*1000mm毛巾，并在毛巾上均匀搅拌A、B胶，并迅速将其送入钻孔内，待其发泡后封闭钻孔。
（四）水泥砂浆封孔技术
钻孔施工结束后，在钻孔抽放管外端借用聚氨酯A、B胶和毛巾的作用，并在钻孔抽放管旁侧预放置注浆管和排气管，通过注浆泵和注浆管向孔内注浆，并通过排气管排出空气和检测注浆量的多少。
三、主动式带压封孔工艺
（一）封孔原理
总结以上封孔工艺的优缺点，结合钻孔实际情况，提出“主动式快速带压封孔法”，即将囊袋式和聚氨酯封孔的有效结合，该方法利用囊袋的束缚性和聚氨酯的发泡膨胀性能使钻孔周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气通道（裂隙），即消除初期漏气通道，也能使钻孔得到一定的的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气通道（裂隙），即避免后期漏气通道的产生和发展。
（二）封孔工艺及操作方法
1、封孔工艺
钻孔施工结束后，在钻孔的合适位置放置一根特制的带囊袋的封孔管，囊袋通过软管与孔外的注胶设备相连，通过压风装置和注胶罐向囊袋注入聚氨酯胶液。
2、操作方法
第一步：根据钻孔煤岩孔深度确定封孔花管、实管的数量和特制封孔管的预定位置；第二步：按照次序将封孔管送入钻孔内，并将注浆管一端与特制封孔管囊袋快速连接，另一端延伸至孔外；第三步：将注浆管另一端与注浆罐快速接头连接，将聚氨酯A、B胶按照1：1的比例倒入注浆罐内，并将罐盖拧紧上下摇动罐体使得A、B充分混合，通过快速接头和压风管将风压入罐体内，将聚氨酯混合液送入囊袋内，待聚氨酯发泡膨胀后封闭钻孔。
3、优缺点
（1）该封孔工艺简单易学，操作方便，封孔时间仅需几分钟，属傻瓜式操作，随学随会。
（2）特制封孔管可放置于钻孔的任意位置，不用顾忌囊袋不到位或膨胀效果。且封孔胶囊可适当加长，增加有效封孔长度。
（3）囊袋的束缚性使聚氨酯不会随意流动，且在聚氨酯快速发泡膨胀的过程中，膨胀压力可达到3～4MPa，能够实现带压封孔的要求，并将孔壁裂隙通道进行充填封堵。
（4）该封孔工艺相比水泥砂浆封孔，操作简便，成本低廉，效果明显。
（5）该封孔工艺聚氨酯发泡过程为化学放热过程，产生的高热能易造成特制封孔管变形，因此，要求该封孔管必须为加强型的。
四、应用范围
（一）本煤层钻孔封孔
钻孔施工完毕后，由于底板巷释放孔控制巷帮15m左右，为避免钻孔穿孔影响本煤层钻孔抽放效果，要求封孔胶囊必须放置在距孔口16～20m以外才能确保封孔效果。为防止聚氨酯发泡蔓延至封孔花管堵塞抽放管，故在特制抽放管和花管之间添加一根封孔实管；为防止抽放管接头漏气，故在特制封孔管外端仅连接一根16～20m的抽放管。
（二）倾斜钻孔封孔
由于钻孔孔口周围受爆破、来压等应力影响，孔口裂隙较发育，为此，需将特制封孔管放置在距孔口5～6m处，并用一根5-6m 的抽放管与特制封孔管进行密闭连接，并在孔口外端充填水泥或聚氨酯破布。
五、效果对比
（一）性价比
经过对比，显而易见，主动式封孔的性价比远优于水泥砂浆封孔工艺。
（二）参数对比
钻孔封孔后，经过对钻孔抽放参数的不断测量与统计， 由对比可知，主动式聚氨酯封孔后，单孔能够抽到高浓度瓦斯；单孔瓦斯浓度衰减较慢，有利于达到单孔抽放量目标。
六、结语
该封孔方法材料集中，操作简单，易学易懂，省时省力，不仅减少了封孔工序，更重要的是易于工人熟练操作，节省了封孔时间和封孔人员数量，为打钻争取了更多的时间，尤其是加强了封孔质量，提高了抽放效果，为本煤层消突工作提供了强有力的支撑。
（作者单位：孟津煤矿抽放队）
参考文献：
[1] 崔景昆.一种有效的封孔方法[J].河北建筑科技学院学报，2003年02期.
[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年08期.
[3] 曲来民.采用新材料新工艺封孔提高钻孔抽放质量[J].矿业安全与环保，2001年S1期.
[4] 孙玉宁. 囊袋式注浆封孔装置及其封孔方法[P].中国： E21B33/138；E21F7/00， 2007-10-10.
[5] 王兆丰.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[J].焦作工学院学报（自然科学版），2003，22（4）：241-246.
[6] 张仁贵，周福宝，刘兴华.矿用手动封孔泵：中国，CN200610096242.0[P].2008-07-23.
[7] 赵正均，郭胜均.KFB型矿用水泥稠浆封孔泵的研制[J].矿业安全与环保，1999（2）：19-20.
[8] 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.
[9] 刘林，廖黎.ZYF型钻孔液压封孔器的研究[J].煤炭工程师，1998（6）.
关键词：透气性 衰减系数 封孔工艺 带压封孔 抽放浓度
一、引 言
孟津煤矿隶属于义煤集团公司的一个基建矿井，矿井设计生产能力为120Mt/a，该矿井的主采煤层为二1煤层，该煤层属于大采深、破碎等级高、低透气性煤与瓦斯突出煤层。为确保巷道掘进和工作面顺利回采，必须施工大量的消突钻孔，提高钻孔施工质量和钻孔抽放效果直接关系到煤层的消突效果，而封孔工艺、封孔质量严重制约着钻孔的消突效果。因此，对钻孔封孔工艺的不断改进是突出矿井一直研究的课题。
二、现行封孔工艺
（一）水泥封孔技术
钻孔施工完毕后，将抽放管依次送入钻孔内，然后将水泥、速凝剂和膨胀剂按比例搅拌均匀，做成炮泥状，用炮棍将水泥充填到孔壁与抽放管之间的空隙内，达到封孔效果，该封孔方法最大的缺陷在于封孔长度仅为孔口的2m左右，且水泥凝固收缩后漏气通道增多，封孔质量差。
（二）气（液）囊封孔技术
钻孔施工结束后，在抽放管套一囊袋，待抽放管送入预定位置后，通过压风（液）装置将气囊鼓起。通常气囊长度约为2m，气（液）囊可承受压力有限，与孔壁的接合面不够充分，且难以隔断岩层裂隙的漏气通道，故封孔质量也较差。
（三）毛巾+聚氨酯封孔技术
钻孔施工结束后，待封孔管即将送入预定位置时，在抽放管的合适位置处缠绕500mm*1000mm毛巾，并在毛巾上均匀搅拌A、B胶，并迅速将其送入钻孔内，待其发泡后封闭钻孔。
（四）水泥砂浆封孔技术
钻孔施工结束后，在钻孔抽放管外端借用聚氨酯A、B胶和毛巾的作用，并在钻孔抽放管旁侧预放置注浆管和排气管，通过注浆泵和注浆管向孔内注浆，并通过排气管排出空气和检测注浆量的多少。
三、主动式带压封孔工艺
（一）封孔原理
总结以上封孔工艺的优缺点，结合钻孔实际情况，提出“主动式快速带压封孔法”，即将囊袋式和聚氨酯封孔的有效结合，该方法利用囊袋的束缚性和聚氨酯的发泡膨胀性能使钻孔周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气通道（裂隙），即消除初期漏气通道，也能使钻孔得到一定的的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气通道（裂隙），即避免后期漏气通道的产生和发展。
（二）封孔工艺及操作方法
1、封孔工艺
钻孔施工结束后，在钻孔的合适位置放置一根特制的带囊袋的封孔管，囊袋通过软管与孔外的注胶设备相连，通过压风装置和注胶罐向囊袋注入聚氨酯胶液。
2、操作方法
第一步：根据钻孔煤岩孔深度确定封孔花管、实管的数量和特制封孔管的预定位置；第二步：按照次序将封孔管送入钻孔内，并将注浆管一端与特制封孔管囊袋快速连接，另一端延伸至孔外；第三步：将注浆管另一端与注浆罐快速接头连接，将聚氨酯A、B胶按照1：1的比例倒入注浆罐内，并将罐盖拧紧上下摇动罐体使得A、B充分混合，通过快速接头和压风管将风压入罐体内，将聚氨酯混合液送入囊袋内，待聚氨酯发泡膨胀后封闭钻孔。
3、优缺点
（1）该封孔工艺简单易学，操作方便，封孔时间仅需几分钟，属傻瓜式操作，随学随会。
（2）特制封孔管可放置于钻孔的任意位置，不用顾忌囊袋不到位或膨胀效果。且封孔胶囊可适当加长，增加有效封孔长度。
（3）囊袋的束缚性使聚氨酯不会随意流动，且在聚氨酯快速发泡膨胀的过程中，膨胀压力可达到3～4MPa，能够实现带压封孔的要求，并将孔壁裂隙通道进行充填封堵。
（4）该封孔工艺相比水泥砂浆封孔，操作简便，成本低廉，效果明显。
（5）该封孔工艺聚氨酯发泡过程为化学放热过程，产生的高热能易造成特制封孔管变形，因此，要求该封孔管必须为加强型的。
四、应用范围
（一）本煤层钻孔封孔
钻孔施工完毕后，由于底板巷释放孔控制巷帮15m左右，为避免钻孔穿孔影响本煤层钻孔抽放效果，要求封孔胶囊必须放置在距孔口16～20m以外才能确保封孔效果。为防止聚氨酯发泡蔓延至封孔花管堵塞抽放管，故在特制抽放管和花管之间添加一根封孔实管；为防止抽放管接头漏气，故在特制封孔管外端仅连接一根16～20m的抽放管。
（二）倾斜钻孔封孔
由于钻孔孔口周围受爆破、来压等应力影响，孔口裂隙较发育，为此，需将特制封孔管放置在距孔口5～6m处，并用一根5-6m 的抽放管与特制封孔管进行密闭连接，并在孔口外端充填水泥或聚氨酯破布。
五、效果对比
（一）性价比
经过对比，显而易见，主动式封孔的性价比远优于水泥砂浆封孔工艺。
（二）参数对比
钻孔封孔后，经过对钻孔抽放参数的不断测量与统计， 由对比可知，主动式聚氨酯封孔后，单孔能够抽到高浓度瓦斯；单孔瓦斯浓度衰减较慢，有利于达到单孔抽放量目标。
六、结语
该封孔方法材料集中，操作简单，易学易懂，省时省力，不仅减少了封孔工序，更重要的是易于工人熟练操作，节省了封孔时间和封孔人员数量，为打钻争取了更多的时间，尤其是加强了封孔质量，提高了抽放效果，为本煤层消突工作提供了强有力的支撑。
（作者单位：孟津煤矿抽放队）
参考文献：
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[3] 曲来民.采用新材料新工艺封孔提高钻孔抽放质量[J].矿业安全与环保，2001年S1期.
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[6] 张仁贵，周福宝，刘兴华.矿用手动封孔泵：中国，CN200610096242.0[P].2008-07-23.
[7] 赵正均，郭胜均.KFB型矿用水泥稠浆封孔泵的研制[J].矿业安全与环保，1999（2）：19-20.
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[9] 刘林，廖黎.ZYF型钻孔液压封孔器的研究[J].煤炭工程师，1998（6）.