一体式囊袋全程注浆封孔工艺应用研究

针对"两堵一注"封孔工艺操作复杂、成本高、封孔强度不够,容易导致钻孔封堵不严,甚至浆液通过裂隙进入孔内,将孔封堵,降低瓦斯抽放效率,提出了"一体式囊袋全程注浆"封孔工艺,该工艺使用8 m囊袋注浆,操作简便、封孔效果好、一体化程度高,囊袋内水泥浆充填后通过囊袋弹性与钻孔规则与不规则处孔壁得到贴合,保证钻孔密封。应用结果表明,"一体式囊袋全程注浆"封孔钻孔的平均瓦斯浓度和平均瓦斯抽采纯量分别是"两堵一注"封孔钻孔的2.9倍和3.9倍。     

囊袋式注浆封孔单向阀剪切销的实验分析

囊袋式注浆封孔是煤层瓦斯抽采封孔方法之一,针对囊袋式注浆封孔技术,设计了定力单向阀。该阀要求在注浆过程中,浆液达到一定压力后,阀门开启,但是阀芯不能脱离阀体。通过实验选定了合适的剪切销并且达到了预定的要求。     

新型瓦斯抽采钻孔保压封孔技术

封孔工艺与封孔参数是制约钻孔瓦斯抽采效果的关键因素,通过分析巷道和钻孔围岩应力与裂隙分布特征,给出了瓦斯抽采钻孔封孔位置与封孔压力的基本原则。结合"两堵一注"封孔装置存在漏浆"三角区"的缺陷,设计了1款新型保压注浆封孔装置,通过将注浆管、回浆管以及瓦斯抽采管进行一体化设计,提高了封孔囊袋的气密性与注浆压力。现场工业性实验表明:与传统聚氨酯及"两堵一注"封孔工艺相比,在钻孔投抽30 d后,瓦斯抽采浓度分别提高32.98%和11.94%,钻孔瓦斯抽采纯量分别提高47.1%和19.05%;钻孔投抽60 d后,抽采浓度分别提高105.96%和50.30%,钻孔瓦斯抽采纯量分别提高120.0%和37.5%。     

深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔方式研究

针对深部低透煤层瓦斯抽采钻孔封孔质量差的问题,分析了我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式技术特点以及存在的问题,认为巷帮及钻孔周围煤体应力“三带”分布、贯通裂隙发育情况及合理封孔深度的研究不够透彻,注浆压力和时间不足,钻孔应力失稳流动通道闭合、塌孔、淤塞等情况无法有效防治,是造成瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。提出了研究扰动影响下钻孔周围煤体贯通裂隙发育情况,合理封孔深度,提高“两堵一注”囊袋堵头强度、注浆压力和时间,实施二次封孔以及孔壁支护等方面的改进对策,对深部矿井提高瓦斯抽采效率和安全生产具有重要的理论和现实意义。     

孟津煤矿抽采钻孔封孔工艺参数优化试验研究

为解决孟津煤矿12070工作面瓦斯抽采过程中封孔质量难以保证,部分钻孔抽采浓度衰减快等问题,采用理论分析、实验室试验、现场工业性试验相结合的方法,分析了导致瓦斯抽采钻孔封孔质量差的原因,研究了封孔剂、封孔压力、囊袋长度等因素对封孔效果的影响,针对原两堵一注封孔工艺的不足,提出了改善封孔剂配比,确定合理封孔压力,加大囊袋长度等封孔工艺优化措施。工程实践表明,优化封孔措施后,孟津煤矿12070工作面瓦斯抽采稳定阶段浓度是优化前的11倍,且第50天仍有初始平均浓度的45%。     

煤矿采煤工作面瓦斯抽放封孔技术研究

对煤矿瓦斯抽放钻孔封孔技术进行实验、分析、研究,依据钻孔外部岩层条件及钻孔施工技术要求,改进了封孔内外囊袋、封孔段位置及长度施工方法及各项技术指标,保证了工程质量,提高施工效率及瓦斯抽放效果。通过对注浆压力试验总结,确定了囊袋及封孔注浆压力值的确定方法及基本参数值,为高质量、高效率封孔注浆提供了适用参数及理论指导。     

新型囊袋式带压封孔技术应用

为有效提高瓦斯抽采浓度,马兰煤矿采取了囊袋式带压封孔工艺,共施工本煤层钻孔443个,穿层抽放钻孔430个,通过与聚氨酯封孔技术的瓦斯抽采浓度及囊袋式封孔浓度相互进行比较,得出:囊袋式封孔技术瓦斯抽采浓度提高10%,囊袋式注浆封孔钻孔浓度变化有一定波动,主要是由抽采前期瓦斯浓度并不稳定及打钻过程中较早见矸导致的。     

古城煤矿全程注浆封孔技术研究与实践

潞安集团针对"两堵一注"的施工工艺进行钻孔封孔操作复杂、容易堵孔问题,提出了"全程注浆"技术,通过一体式囊袋注浆可以提高封孔质量,减少劳动量。"全程注浆"技术在瓦斯抽放浓度和抽采纯量两个方面分别是"两堵一注"的近3倍和4倍。     

煤矿新型瓦斯抽采钻孔保压封孔技术研究

为提高钻孔瓦斯抽采效果,基于封孔工艺与封孔参数是影响钻孔瓦斯抽采效果的两个重要因素,通过分析钻孔轴向应力及径向应力它们各自与裂隙分布特征,得到了瓦斯抽采钻孔最佳封孔位置的选择方法以及封孔压力原则,通过分析传统“两堵一注”封孔工艺易出现漏浆“三角区”的不足,设计了一种新型保压注浆封孔装置,该装置通过把注浆管、回浆管以及瓦斯抽采管这三部分合理融合,进行一体化设计,封孔囊袋的气密性以及实际注浆压力得到了显著提升,实际应用结果表明,该种新型保压封孔技术,封孔效果更好,瓦斯抽采浓度更高,具有一定的推广应用价值。     

煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析

通过对我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式的分析,认为钻孔周边裂隙发育范围研究不透彻,始封深度、封孔长度选择不合理,注浆压力偏低,聚氨酯和水泥砂浆等封孔材料不能有效封堵钻孔周边煤岩层裂隙,是造成目前我国煤矿瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。论文指出,研究多重损伤条件下的抽采钻孔周边裂隙发育时效特性,确定抽采钻孔的合理始封深度和两端封堵段长度,采用合适的注浆材料,提高注浆压力,是提高"两堵一注"带压封孔方法封孔效果的技术途径。     

瓦斯抽采新型封孔装置的研究与应用

针对瓦斯抽采钻孔因封孔失效导致抽采效果不佳的情况,通过对钻孔漏气机理分析,提出瓦斯抽采钻孔3种典型漏气形式。结合“两堵一注”封孔装置的不足,提出一种新型瓦斯抽采钻孔封孔装置,通过“一管多用,多管合一”的结构设计,消除了封孔囊袋与抽采管路间的漏浆通道,提高封孔注浆压力。现场实验表明,在抽采50 d后,新型封孔工艺较聚氨酯封孔法、“两堵一注”封孔法的瓦斯抽采体积分数分别提升了49.50%和11.85%;瓦斯抽采纯量分别提升了43.75%和9.52%。     

中心分流囊袋式注浆封孔技术研究及应用

瓦斯抽采钻孔的封孔质量问题是影响煤层瓦斯高效抽采的主要因素。为提高钻孔封孔质量,河南能源化工集团研究院与河南理工大学研发了中心分流囊袋式注浆封孔技术,并在九里山矿进行了现场应用。结果表明,该封孔技术可有效充填钻孔周围煤壁裂隙,充填漏气通道,注浆材料凝固后有较强的支护强度,对钻孔起到了支撑作用,避免钻孔收缩变形产生漏气通道,从而实现了高浓度抽采,抽采3个月后,囊袋式注浆封孔平均浓度为44.0%,较原有封孔技术提高了123.4%。     

定长定位封孔工艺的研究及应用

为探索更加简便和有效的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺,通过对常用的瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺进行分析,研究了定长定位钻孔封孔工艺,并研制出与之配套的两端自堵式封孔囊袋。该技术工艺简便快捷,实现了一次性带压注浆封孔,并能够实现瓦斯抽采钻孔的定长定位封孔,封孔效果较好、效率较高,降低了工人的劳动强度。在龙山煤矿进行了封孔工艺效果对比试验,结果表明:定长定位封孔工艺能提高瓦斯抽采钻孔的封孔质量,单孔平均瓦斯抽采浓度提高约37.5%,所封钻孔的瓦斯抽采浓度衰减速度较慢,钻孔的使用周期较长,高浓度瓦斯抽采钻孔的比例较高。     

大直径钻孔高压保压封孔技术研究

为提高钻孔瓦斯抽采效果，基于封孔工艺与封孔参数是影响钻孔瓦斯抽采效果的两个重要因素，通过分析钻孔轴向应力及径向应力各自与裂隙分布特征，得到瓦斯抽采钻孔最佳封孔位置。通过分析传统“两堵一注”封孔工艺易出现漏浆“三角区”的不足，设计了一种新型保压注浆封孔装置，该装置通过把注浆管、回浆管以及瓦斯抽采管这三部分合理融合，进行一体化设计，封孔囊袋的气密性以及实际注浆压力得到了显著提升，实际应用效果表明：该种新型保压封孔技术封孔效果好，瓦斯抽采浓度高，具有一定的推广应用价值。     

抽采钻孔囊袋式封孔与联孔技术研究应用

为了进一步提高瓦斯抽放钻孔封孔效果和钻孔瓦斯抽放效率,山西新元煤炭有限责任公司研究提出,对3412工作面本煤层瓦斯抽放钻孔采取囊袋式"两堵一注"水泥带压注浆封孔技术以及高压管标准化联孔工艺,应用效果表明,大大提高瓦斯抽采系统气密性,保证了抽采负压,提高了瓦斯抽采效果。     

“三堵两注”本煤层瓦斯抽采封孔技术研究

针对新景矿3216工作面本煤层瓦斯抽采效果较差的问题,提出了"三堵两注"本煤层瓦斯抽采封孔技术。该技术分为密封和封堵裂隙两个步骤,对此技术进行了地面和井下试验。结果表明,注浆处全部充满浆液无空隙,密封效果良好。"三堵两注"封孔技术的瓦斯抽采效果相较于传统封孔技术有较大提升,抽采瓦斯浓度平均为58.71%,是对照孔的1.43倍;抽采瓦斯浓度达50%以上的比例是80%,是对照孔的2.67倍。     

分体组合式囊袋+CE封孔材料在16509工作面的应用

为改进封孔材料,优化封孔工艺,分别采用分体组合式囊袋+CE高水膨胀封孔材料的封孔工艺、胶囊式注聚氨酯封孔工艺和普通囊袋式水泥注浆封孔工艺进行封孔,通过瓦斯抽采浓度、单孔封孔成本、钻孔封孔成功率、钻孔高浓度抽采时间4个指标对封孔的效果进行了对比。结果显示,分体组合式囊袋+CE高水膨胀封孔材料的封孔工艺4项指标明显优于胶囊式注聚氨酯封孔工艺和普通囊袋式水泥注浆封孔工艺。     

突出煤层“两堵一注”高水材料瓦斯封孔技术研究及应用

煤层瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯事故的最根本、最有效的措施。针对瓦斯抽放钻孔封孔质量差的现状,分析钻孔的密封机理,通过数值模拟和钻屑法实测确定新元煤矿钻孔的合理封孔深度为17 m,封孔段9~17 m,封孔段长度为8 m。分析高水充填材料浆液的渗透规律,确定的封孔注浆压力为2.0~2.5 MPa。在新元煤矿3412工作面进风顺槽分2组进行钻孔"两堵一注"封孔实验,结果表明,高水材料的封孔性能优于普通水泥封孔材料,这对于煤层瓦斯抽采、降低工作面瓦斯体积分数以及煤矿安全具有重要的参考价值。     

煤矿井下整体式多通道自动化封孔装置研究北大核心

为了实现煤矿井下钻孔自动化封孔,根据"十三五"重点研发计划课题"瓦斯防治钻孔及封孔机器人"要求,提出了整体式多通道自动封孔装置整体方案;设计了自动封孔控制方法,对封孔器注浆通道和封孔通道参数进行了研究和设计;采用有限元方法,进行了封孔装置坐封动力学分析,并对封孔装置样机进行了钻孔坐封、注浆模拟试验。研究表明:研制的封孔装置整体式结构可以配套钻孔机器人抓取、安装、通道自动切换完成"两堵一注"自动化封孔;满足不同封孔长度、不同倾角钻孔的封孔要求;3通道结构满足坐封、排气、注浆、瓦斯抽采等工艺过程对压力和压力损失的要求;从动力学分析坐封胶桶与孔壁接触应力、与孔壁的轴向摩阻力以及封孔模拟实验结果看,该装置抽采通道负压损失小于2 kPa,坐封压力6 MPa时,封孔注浆压力可承受3 MPa以上,完全满足目前煤矿井下"两堵一注"封孔技术要求;通过对坐封压力、封孔注浆压力、抽采流量、抽采压力等参数的监测实现自动化封孔的可靠坐封。     

新型囊袋式注浆封孔器在阳煤集团的研发与应用

针对阳泉矿区瓦斯抽采钻孔封孔质量差、抽采效率低的问题,分析了传统的瓦斯抽采钻孔封孔工艺的缺陷,结合阳泉矿区多年来在瓦斯抽采钻孔封孔中的研究,提出了新型囊袋式注浆封孔装置及封孔方法,阐述了该装置的结构、封孔原理及优势,并在阳泉矿区寺家庄煤矿得到了验证。