钻屑回填带压注浆封孔技术在新庄煤矿的研究与应用

郭聪伊鑫淼2

1.河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作454000

2.河南神火集团有限公司新庄煤矿，河南永城476600

摘要：钻屑回填封孔技术是一种新型的封孔技术，以煤封煤，同时也符合“两堵一注”带压封孔要求。采用井下现场对比试验方法，与传统"两堵一注"封孔工艺技术进行对比，以此对该技术的封孔效果进行验证。试验表明，采用钻屑回填带压注浆封孔技术，钻孔的浓度衰减量较小，流量得到了较大的提高，整体封孔效果较好，封孔材料成本降低了近30%，同时一定程度上降低工人劳动强度；提高了劳动效率，便于推广。

关键词：钻屑回填；两堵一注；封孔技术；封孔效果

在煤矿瓦斯抽采工艺中，钻孔封孔是重要的环节[6]，而钻孔封孔的质量决定了瓦斯抽采效果的好坏。近年来出现了多种封孔材料，常用的封孔材料有：水泥砂浆、聚氨酯、膏体材料和木楔黄泥等[7]，这些材料都有各自的优缺点，并在抽采钻孔封孔中普遍应用。本次试验封孔材料选用钻屑作为主材料，外加添加剂，封孔工艺为钻屑回填带压注浆封孔；对比钻孔封孔材料选用水泥浆（专用注浆水泥），封孔工艺为"两堵一注"封孔。

1试验原理

1.1钻屑回填封孔工艺技术原理

钻屑回填封孔技术所使用的封孔装置为两堵一注封孔器（图1），其原理是在离孔口位置2m以里有一个0.5m长的囊袋，在离花管位置1m处有一个0.5m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的增大而爆破，进而使浆液充满整个抽放钻孔[1]。

1.2传统“两堵一注”封孔工艺技术原理

传统"两堵一注"封孔工艺技术原理是：先在封孔段的两端用袋装聚氨酯进行封堵，待发泡封孔袋、膨胀并凝结后，再通过注浆管对两端聚氨酯封堵段之间的钻孔段进行注浆，在注浆压力的作用下，浆液向钻孔壁渗透并填充钻孔周围裂缝。

2试验情况

2.1试验方案

本次试验采用9个钻孔进行对比，其中试验孔6个，对比孔3个，均为顺层孔，孔深80m,孔径φ89mm,封孔深度均为18m；封孔完毕后，及时连孔抽放，每天八点班由新庄煤矿通风区瓦斯抽采工采用CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪进行集中跟踪测量一次，测定参数包括：混合流量、浓度、负压，试验时间为3个月。

为避免外界因素导致个别钻孔数据偏差过大影响整体对比效果，决定采用综合分析法对封孔效果进行对比，即将试验孔与对比孔同一天测量的单孔负压、浓度及流量平均值进行数据分析对比。

2.2试验效果对比

2.2.1负压对比

由于对所有钻孔采用短时间集中性进行测量，结合3个月内钻孔平均抽放负压数据分析，试验钻孔和对比钻孔负压波动基本一致，平均抽放负压不存在较大的差别。

2.2.2瓦斯浓度对比

试验钻孔：30.8%→32.9%，提高了2.1%

对比钻孔：33.2%→37.3%，提高了4.1%

2.2.3瓦斯纯流量对比

试验钻孔：0.0051m3/min→0.0099m3/min，提高了0.0048m3/min

对比钻孔：0.0045m3/min→0.0097m3/min，提高了0.0052m3/min

3其它方面对比

3.1劳动强度对比

钻屑回填封孔：所使用的材料为现场打钻所得煤粉，可就地取材，无需运输，减少了工人的劳动强度，同时也减小了打钻煤粉储存空间。

传统“两堵一注”封孔：封孔所使用材料为水泥，需要从井上运输到井下封孔现场，需要投入人力进行装卸和运输，在很大程度上增加了工人的劳动强度和工作量。

3.2封孔材料费用对比

4结论

⑴钻屑回填封孔技术采用钻屑为封孔材料，变废为宝，在外加添加剂的情况下，具有一定粘结性强、强度大、收缩性小及渗透性小等特点，经现场试验测试，钻孔的浓度衰减量较小，流量得到了较大的提高，整体封孔效果较好。

⑵钻屑回填封孔工艺材料成本较低，相比传统“两堵一注”封孔材料成本降低了近30%，大幅度的减少了材料成本的投入。

⑶封孔设备成熟，封孔材料易得，可就地取材，仅使用钻屑和5公斤添加剂。

⑷封孔工艺简单、成熟，工人操作快速，易学易会，一定程度上降低工人劳动强度；提高了劳动效率，便于推广。

参考文献

[1]李辉，郭绍帅，李超．钻屑回填封孔及时研究及应用[J]．煤矿安全，2015，46(11)：14-16．

[2]陈琳，苏本泉，毛东东．新安煤矿钻屑回填封孔技术研究[J]．中州煤炭，2015，(231)：18-19．

[3]李辉，肖云涛．钻屑回填封孔工艺在郑煤大平矿的应用与研究[J]．煤炭工程，2016，48(6)：51-57．

[4]张长远，陈建，宋小林，等．带压注浆封孔技术的研究应用[J]．煤炭工程，2011(3)：39-41．

[5]张福旺，范付恒，秦汝祥．囊袋式两堵一注封孔装置在顺层钻孔瓦斯抽采中的应用[J]．煤炭工程，2011(11)：57-59．

[6]孙文德，李子全，周军．瓦斯抽采中新型封孔材料及工艺的应用研究[J]．煤炭科学技术，2012(4)：60－63．

[7]刘娟红，纪洪广，贺震平．于弱胶结软岩的新型冻结孔封孔材料性能纪微结构研究[J]．煤炭学报，2013,38(4)：595－598．