搜索
遵义市煤矿工业协会煤矿“两堵一注一排”囊袋式无机注浆封孔技术遵义市煤炭工业协会二〇一九年四月二十七日遵义市煤矿工业协会目录前言..........................................................................................................1一、产品技术简介.....................................................................................2（一）产品简介...................................................................................2（二）产品特点...................................................................................3（三）“两堵一注一排”囊袋式注浆带压无机封孔技术..............3（四）“两堵一注一排”囊袋式带压注浆封孔效果......................4（五）囊袋式带压注浆封孔的封孔工艺过程...................................5（六）“两堵一注一排”囊袋带压封孔工艺的技术优势..............6二、“两堵一注一排”囊袋式带压注浆封孔与目前国内现行的“两堵一注”封孔方法的对比分析.....................................................................8（一）普通“两堵一注”封孔方法缺陷分析...................................8（二）囊袋式注浆封孔较普通“两堵一注”封孔法的优点..........9（三）“两堵一注一排”封孔工艺与传统“两堵一注”封孔工艺优势比较..............................................................................................10三、“两堵一注一排”囊袋带压无机封孔应用分析对比..................11（一）封孔成本.................................................................................11（二）瓦斯抽采效果比较.................................................................11四、注意事项...........................................................................................18五、附件....................................................................................................18（一）安全标志证书.........................................................................19（二）检验报告.................................................................................20遵义市煤矿工业协会第1页共27页前言瓦斯是严重影响煤矿安全生产的重大因素之一，瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，瓦斯抽采效果的好坏，除了钻孔的合理布置，最主要的是钻孔的封孔质量。由于煤层内存在大量的构造、裂隙，尤其是在受采动影响较大的煤层，裂隙发育程度更高。同时在钻孔施工过程中，加剧了煤体的破坏程度，使裂隙贯穿煤壁和钻孔，如果钻孔封孔质量差、不严实，空气由煤壁和钻孔周边进入钻孔内，将导致抽采浓度短期内下降，瓦斯抽采流量增大，达不到瓦斯抽采的效果。河南理工大学煤炭研究所与河南晋益通科技有限公司共同研发出了煤矿瓦斯抽采钻孔封孔的最新封孔器、新型专用封孔材料和封孔工艺，着力解决了瓦斯抽采钻孔封孔质量差、钻孔漏气等技术问题。遵义市煤矿工业协会第2页共27页一、产品技术简介（一）产品简介抽放瓦斯带压封孔器应用于煤矿瓦斯抽放、封孔，利用封孔泵的压力先将封孔器两端的囊袋注满浆液，待囊袋膨胀后，爆破阀自动爆开，浆液充满整个封孔段，期间在压力的作用下封孔段内的空气和水经渗透处理的抽放管流出，从而保证封孔段内无裂隙、无空隙，实现需封孔段全密闭式带压封孔，产品结构如图1所示。图1“两堵一注一排”囊袋注浆无机封孔器遵义市煤矿工业协会第3页共27页（二）产品特点1、产品可长期保存，无保质期顾虑。操作简单、便捷，只需进行现场实际操作、演示即可完成封孔工艺操作。2、依靠风动注浆设备的注浆压力即可将封孔材料送入需封孔的钻孔内，实现对封孔段煤（岩）的裂隙进行充填。3、可随钻孔孔径的不规则变化而变化，真正做到对封孔段全程无裂隙全密封。4、采用阻燃、抗静电优质进口滤布制作，性能安全可靠。（三）“两堵一注一排”囊袋式注浆带压无机封孔技术“两堵一注一排”囊袋式注浆带压无机封孔技术，是在传统“两堵一注”封孔的基础上，经过长期研究与实践的新一代成果，该技术成果对封孔管做渗漏处理，同封孔器一并送入钻孔内，利用专用封孔泵将无机封孔材料注入两端囊袋，压力达到设定值的渗透装置排出，实现对封孔段100%的压实充填，注浆泵上压后（＞1MPa），停泵后封孔结束，“两堵一注一排”囊袋式注浆带压无机封孔技术工艺结构如图2所示，“两堵一注一排”囊袋式注浆带压无机封孔如图3所示。图2“两堵一注一排”封孔工艺结构示意图遵义市煤矿工业协会第4页共27页图3“两堵一注一排”囊袋式带压注浆封孔（四）“两堵一注一排”囊袋式带压注浆封孔效果带压注浆封孔器长度可根据钻孔的实际情况确定封孔的长度，封孔器注浆之后在孔内形成一个致密新的圆柱体，如图4所示。注浆材料采用膨胀率10%左右的无机封孔材料，注浆压力1.0MPa以上，形成圆柱体之后，圆柱体继续膨胀，对钻孔产生反向挤压和支护，反向挤压力和支护力高达20.0MPa左右，有利于遏制和消灭钻孔漏气裂隙的产生和发展，从而提高了钻孔封孔的质量，确保了瓦斯抽采效果，如图4所示。遵义市煤矿工业协会第5页共27页图4封孔器注浆后演变成圆柱体（五）囊袋式带压注浆封孔的封孔工艺过程第一步，连接抽放管并固定封孔器，根据合理封孔深度，将抽放管及封孔器一同插入至钻孔内设定的深度。第二步，将封孔器注浆管连接注浆泵出浆口。第三步，按照要求的水料比在气动搅拌器内搅拌浆液5min左右，待浆液搅拌均匀后，启动气动注浆泵进行注浆。第四步，注浆过程5min左右，注浆期间始终观察压力的数据变化，当压力第一次升高时，说明囊袋已经充满浆液；当浆液压力突然下降，说明封孔器爆破阀打开，开始向两个囊袋之间进行注浆；当浆液压力第二次升高时，说明两个囊袋之间的空间已经注满浆液，如图5所示。注明：1、囊袋式注浆封孔总体时间为15～20min，其中插管时间约5min左右，注浆时间约5min左右，清洗时间约5min左右。2、囊袋注浆封孔之后，可直接连接到瓦斯抽放管上进行抽放，无需等待时间。遵义市煤矿工业协会第6页共27页图5“两堵一注一排”封孔操作步骤图（六）“两堵一注一排”囊袋带压封孔工艺的技术优势封孔管做渗漏处理（如图6所示），通过注浆压力将封孔段内的空气和水均排出（如图7所示），使封孔段更加严实；所采用的工作原理能够做到水、气体与封孔浆的完全分离，凝固后的封孔浆渣无注浆不足、隔断、裂纹、内部疏松等现象，凝固后的封孔浆饱满紧实（如图8所示）；封孔长度、适用孔径、瓦斯抽放管管径及囊袋的大小可根据实际的要求定制。图6经过渗漏处理后的瓦斯抽放管遵义市煤矿工业协会第7页共27页图7注浆实验（注浆后排水、排气）图8注浆实验，封孔凝固后封孔浆液饱满紧实（注浆效果）遵义市煤矿工业协会第8页共27页二、“两堵一注一排”囊袋式带压注浆封孔与目前国内现行的“两堵一注”封孔方法的对比分析目前，国内强调推广的“两堵一注”封孔方法，取得了聚氨酯封孔优越的封孔效果。“两堵一注”封孔方法如图9所示，“两堵一注”封孔方法：即封孔管两端采用聚氨酯封孔，中间采用水泥注浆或聚氨酯注浆。“两堵一注”封孔方法实际上是第二次封孔方法，即首选采用聚氨酯封孔，待聚氨酯完成膨胀并凝固之后，在采用注浆封孔。图9普通“两堵一注”封孔示意图（一）普通“两堵一注”封孔方法缺陷分析1、实现合理封孔深度相对困难合理封孔深度是决定封孔效果的关键因素之一，封孔深度应要超越巷道的应力降低区（瓦斯散放带），由于聚氨酯膨胀速度快，操作缓慢或钻孔出现塌孔的情况下难以达到预定的封孔深度，从而影响钻孔的封孔效果，导致瓦斯抽放效果较差。2、属“二次封孔”封孔工艺复杂，封孔时间长。尽管聚氨酯的膨胀速度很快，但在常温下聚氨酯完全凝固需要1h左右，封孔工艺复杂，封孔等待时间长，通常需要约1h才能封一个钻孔。3、封孔压力受聚氨酯强度的制约聚氨酯抗压强度很低，注浆压力受聚氨酯强度的制约，难以实现遵义市煤矿工业协会第9页共27页高压注浆，更为重要的是浆液膨胀力同样受聚氨酯强度的影响，难以转化为挤压力和支护力。4、封孔成本高“两堵一注”封孔方法需要消耗聚氨酯、封孔材料、大量工时等，封孔成本很高，很多矿区的单孔封孔成本高达几百元，甚至超过千元。5、若采用高分子材料进行封孔，存在安全隐患高分子材料封孔法存在化学聚合反应，在封闭的有限空间内热量不易散发，高分子材料本身无阻燃性，在高温下会引发材料自身自燃或高温考软封孔管在膨胀的同时挤压扁封孔管，造成钻孔堵塞抽不出瓦斯。高分子材料在三个月后开始老化变脆，影响抽放的效果，瓦斯抽放时间布置，难以做到瓦斯抽采达标。（二）囊袋式注浆封孔较普通“两堵一注”封孔法的优点1、有效掌控封孔的深度在不塌孔的情况下，可以从容不迫地插入封孔器至合理的封孔深度，在塌孔的情况下，可以实施“风动地老鼠”插入法，使封孔器穿越塌孔区至合理的封孔深度。2、省去了聚氨酯封孔的时间，省去了等待聚氨酯凝固的时间，单孔节省封孔时间在40min左右，且封孔后可以立即连接管路进行抽放。3、注浆压力较高，膨胀力可转化为钻孔的挤压力聚氨酯轴向的可压缩性，不仅影响注浆压力的升高，而且轴向释放注浆材料的膨胀力，不利于压灭钻孔周围的漏气裂隙。在后期地应力下无支持作用，易于形成二次裂隙产生漏气通道。囊袋式注浆封孔不仅注浆压力高，而且无机封孔材料的膨胀力可有效转变为对钻孔的反向挤压力，有利于压灭和减少漏气裂隙。遵义市煤矿工业协会第10页共27页4、封孔成本相对较低省去了聚氨酯材料，省去了大量的工时，封孔成本有一定的优势。5、安全性能较高囊袋式注浆封孔材料为阻燃材料，不产生高温，不可能自燃，支撑强度较高，密封效果较好，不老化，无安全隐患。（三）“两堵一注一排”封孔工艺与传统“两堵一注”封孔工艺优势比较1、传统“两堵一注”封孔注浆用封孔器缺点是在煤层及岩层注浆时空气和水排不出去，即便有安装排气管或回流管，对上斜孔注浆完毕后仍会造成封孔不严实，排气管漏气。下斜孔会造成封孔不严实，封孔浆料中的水份容易造成浆料收缩周边漏气，平行孔则会造成孔内排气管口周边密实而剩余部分封孔段内水气排不出而造成空隙使钻孔封孔不严漏气。对煤层中的瓦斯进行抽放，是确保矿井安全生产的关键，带压注浆如果使用排气管或回流管在钻孔内则形不成带压状态，浆体中的水份和气体则不容易被挤压排出，封孔质量、抽放效果达不到要求，传统“两堵一注”封孔工艺封孔，孔内空气与多余的水占有一定的空间，即便装有排气管，但仍排不彻底，有空隙存在。如图10所示。图10传统“两堵一注”封孔图2、“两堵一注一排”囊袋带压无机封孔工艺全程致