安尔特封孔工艺在高瓦斯矿井的应用研究

为有效提高瓦斯抽采钻孔封孔质量,通过对安尔特“两堵一注”封孔工艺进行研究,确定影响封孔质量的主要因素是封孔长度和封孔压力,采用数值模拟和现场实测确定了王坡煤矿瓦斯抽采钻孔合理的封孔长度和封孔压力,同时对比分析了安尔特封孔工艺和聚氨酯封孔工艺的应用效果。现场试验结果表明：安尔特封孔工艺条件下瓦斯抽采钻孔的最高瓦斯浓度、平均瓦斯浓度、最大瓦斯纯流量和平均瓦斯纯流量分别较聚氨酯封孔工艺提高了44.86%、135.62%、30.56%和82.63%,有效提高了钻孔封孔质量;同时安尔特封孔工艺的时效性较聚氨酯封孔工艺显著增加,可以全面提升高瓦斯矿井瓦斯抽采效果。     

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。     

赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数优化研究

为解决松软低透气性煤层顺层瓦斯抽采钻孔封孔后容易漏气、抽采浓度低、衰减速度快、抽采效果较差的问题,对赵庄矿本煤层瓦斯抽采钻孔封孔参数进行了现场试验研究。通过试验,优化了本煤层顺层钻孔最优封孔工艺参数,即始封深度2 m,封孔深度22 m,封孔段深度20 m,注浆压力0.5 MPa,封孔材料采用本煤层专用膨胀水泥,每个钻孔的封孔材料用量175～200 kg。优化封孔工艺后抽采钻孔瓦斯浓度平均提高30%以上,平均纯瓦斯流量相较于原封孔方式明显提高。     

布囊式定点定长带压封孔工艺应用

瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。N1101胶带顺槽钻孔原采用两堵一注封孔技术,为减少钻孔与封孔使用材料及提高抽采钻孔封孔效果,采用8 m一体式布囊定点定长带压封孔新工艺,不仅封孔用料较原封孔工艺节约25 kg/孔,而且提高了封孔的气密性,钻孔抽采瓦斯浓度提高10%左右,封孔时间缩短1/2,大大降低封孔成本,扩大瓦斯抽采能力,提高瓦斯抽采率,缩短抽采达标时间,效果显著。     

抽采钻孔带压注浆封孔技术的研究与应用

针对目前国内顺层瓦斯抽采钻孔封孔质量差,钻孔有效抽采期偏短的技术难题,提出了带压注浆封孔技术。阐述了带压注浆技术的基本原理,并对其配套材料的性能和设备进行了研究。该封孔技术在宣东二号煤矿开展了现场工业性试验。结果表明:带压注浆封孔技术能增加封孔深度,实现了封孔工艺由手工向机械的转换,提高了抽采钻孔的封孔质量,使瓦斯抽采平均浓度提高了40%左右,单孔平均多抽瓦斯量约1 036.8 m3。     

不同瓦斯抽采钻孔封孔工艺封孔效果的现场试验对比研究

为了考察不同封孔工艺在低渗透煤层中的瓦斯抽采效果,通过现场瓦斯抽采试验,对比分析了传统封孔、自胀式封孔、袋装封孔、封孔器封孔以及主动承压式封孔5种封孔工艺的钻孔瓦斯浓度变化特征,介绍了主动承压式封孔工艺的工艺原理。结果表明:主动承压式封孔工艺的钻孔瓦斯浓度在抽采初期呈上升趋势,随后缓慢降低并稳定在70%左右,钻孔瓦斯浓度出现显著衰减的时间为70～80 d,高瓦斯浓度抽采的时间长达91 d,远高于相同条件下采用其他封孔工艺的抽采钻孔;此外,采用该封孔工艺的钻孔瓦斯浓度自孔底向孔口仅衰减14%,为各类封孔工艺中瓦斯浓度衰减最低的封孔方式。综合对比各类封孔工艺下抽采钻孔瓦斯浓度变化特征、瓦斯浓度显著衰减时间和高浓度瓦斯持续抽采时间等指标,采用主动承压式封孔工艺可以取得良好的瓦斯抽采效果。     

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%。     

瓦斯抽采钻孔密封用天固封孔材料及工艺应用研究

针对国投新集刘庄煤矿瓦斯抽采钻孔密封效果较差、瓦斯抽采浓度较低及抽采浓度衰减较快等问题,使用天固封孔材料并结合"两堵一注"带压封孔工艺取代聚氨酯吹浆封孔工艺,改善刘庄煤矿瓦斯抽采效果,并将2种封孔工艺进行对比。结果表明:采用天固封孔材料结合"两堵一注"带压封孔工艺因其具有良好的"流固耦合效应",钻场合抽24 h后的钻孔瓦斯平均浓度为40. 51%,明显高于聚氨酯吹浆封孔工艺的钻孔瓦斯平均浓度16. 14%,充分证明了改进后的封孔工艺优于聚氨酯吹浆封孔工艺。     

底抽巷上向穿层瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化研究

为了提高瓦斯抽采浓度,以小屯煤矿底抽巷现有瓦斯抽采钻孔封孔工艺为背景,针对封孔过程中出现的封孔质量差导致抽采浓度过低、封孔效率低及材料浪费现象,从优化封孔工艺、水泥浆与马丽散最佳性能配比、注浆长度、需水及水泥用量、现场搅拌盒设计五方面考虑,设计便捷的现场水泥搅拌盒,优化封孔工艺运用于现场瓦斯浓度稳定在25%-58%。结果表明,优化封孔工艺提高了瓦斯抽采浓度、封孔效率,并节约封孔成本。     

浅析井下瓦斯抽采钻孔封孔技术现状与进展

钻孔封孔技术是决定井下瓦斯高效抽采利用的重要因素之一。基于大量文献调研，对现有的井下瓦斯抽采钻孔封孔技术按封孔工艺分为一次封孔技术和二次封孔技术进行论述。分类列举了几种典型的封孔技术，并总结各类封孔技术的适用条件及优缺点。在综合分析一次封孔技术和二次封孔技术不足的基础上，展望了其未来的发展趋势。研究认为：二次封孔技术相较于一次封孔技术虽能有效地封堵新生裂隙，延长钻孔的服务时间，保证连续高效地抽采瓦斯等优势，但仍存在密封工序复杂、人为因素多、操作时间长、密封成本高等问题亟需解决；对漏气失效钻孔进行修复和再处理，延长钻孔服务时间将成为我国煤矿瓦斯抽采技术的关键环节；钻孔封孔技术将趋向自动化、无人化、智能化，钻孔智能探测技术、钻孔围岩智能识别技术、封孔智能控制技术、封孔智能执行技术的研发将成为我国煤矿瓦斯抽采钻孔封孔技术的主要研究方向。     

钻孔新型封孔方法与封孔深度研究

抽采瓦斯钻孔封孔方法与封孔深度决定了封孔质量和抽采效果。通过分析巷道及钻孔周边卸压区主要影响因素,利用RFPA~(2D)数值模拟软件,结合鹤煤八矿煤层力学参数,对3202工作面蠕变效应进行研究,确定了合理的封孔位置和封孔长度;采用新型径向膨胀封孔技术开展现场试验,结果表明,与原封孔技术相比,采用径向膨胀封孔技术单孔平均瓦斯抽采浓度和抽采纯流量分别提高了72%和59.7%,取得良好的封孔效果。     

固体粉料二次封孔技术应用

针对煤层钻孔抽放瓦斯后煤层孔隙发育,致使瓦斯浓度下降,钻孔有效抽放期缩短的技术难题,提出了固体粉料二次封孔技术。介绍了固体粉料二次封孔技术原理、施工工艺,以某高瓦斯矿井为例,对固体粉料二次封孔工艺及封孔效果进行了试验。根据试验结果,对固体粉料二次封孔的合理性与可行性进行了客观分析,并提出了改进措施,为钻孔抽采后期瓦斯抽采浓度的提高提供了新思路。     

分体组合式囊袋封孔工艺及封孔材料的开发与应用

为了保障井下钻孔抽采瓦斯效果,提高瓦斯抽采浓度,针对传统封孔工艺封孔效果差、成本高、操作复杂、效率低等缺点,通过研究巷道及钻孔围岩应力分布,开发了一种分体组合式囊袋封孔工艺和新型封孔材料。该工艺可随意调节封孔长度。采用该工艺和材料可以有效地对钻孔周围裂隙进行封堵,封孔长度超过巷道塑性区,减少漏气量,提高抽采效率。     

黄陵二号煤矿抽采钻孔新型封孔技术研究

为了确定囊袋式新型两堵一注一体化封孔器对瓦斯抽采钻孔的封孔效果,以黄陵二号煤矿为工程背景,215工作面胶带巷本煤层抽采钻孔为试验对象,开展封孔现场试验及封孔效果考察。结果表明,钻孔孔口抽采负压对钻孔单孔浓度影响较大,但随着孔口负压增大,钻孔抽采浓度降低比较明显,选择最优的抽采负压为13 kPa,可实现瓦斯抽采最大化。经过封孔技术指导,掘进准备队自行封孔,单孔浓度均有较大提升,之前钻孔封孔反馈的瓦斯浓度在20%～30%,分析瓦斯浓度低的原因都归结于钻孔封孔质量不达标,新型囊袋封孔器不仅简化了封孔工艺,同时钻孔平均瓦斯浓度达到65%,钻孔抽采效果大幅度提高。     

底抽巷穿层钻孔封孔深度与布孔间距优化研究

为了研究抽采钻孔间距、封孔深度、抽采时间对抽采瓦斯浓度的影响,以沙曲矿高瓦斯突出煤层群为研究对象,基于钻场围岩破碎区及其应力集中区现场开展了不同封孔深度的瓦斯抽采对比试验,应用COMSOL数值软件分析了抽采时间及布孔间距对瓦斯抽采效果的影响,提出了合理的穿层钻孔封孔深度和布孔间距。结果表明:随封孔深度增加,瓦斯抽采浓度先逐渐增大后趋于稳定,且存在临界封孔深度;随抽采时间延长,相邻钻孔间瓦斯压力降低呈叠加效应,抽采一定时间后趋于稳定;确定了沙曲矿4号煤层穿层钻孔封孔深度及布孔间距均为10 m;实测得出单孔平均抽采流量随时间延长呈负指数衰减,一年抽采期后有效消除了抽采区域的突出危险性。     

坪上煤业负压二次封孔技术效果分析

针对坪上煤业回采工作面顺层钻孔抽放瓦斯效果不佳的现状,从封孔技术入手,利用囊袋式注浆封孔技术和负压二次封孔技术进行封孔试验,并与原聚氨酯封孔效果进行对比分析,负压二次封孔技术比原封孔技术单孔抽采瓦斯浓度提升了11%,纯量提高了39%,效果明显。     

瓦斯抽采钻孔气囊延时膨胀带压注浆密封新技术

针对目前国内瓦斯抽采封孔成本高、封孔不严、操作繁琐、可靠性差等问题,提出了瓦斯抽采钻孔气囊延时膨胀带压注浆封孔技术,探讨了该技术的原理,研制了相应的延时膨胀气囊、封孔注浆材料等,并对瓦斯抽采封孔深度、封孔长度、封孔半径和注浆压力等相关参数进行了理论分析。在神华宁煤集团汝箕沟煤矿进行的现场试验表明,气囊延时膨胀带压注浆封孔操作简便,封孔可靠,可将瓦斯抽采浓度平均提高28%。     

两种不同抽采钻孔封孔工艺应用及效果研究

通过对聚氨酯封孔袋和新型膨胀材料与聚氨酯封孔袋结合的"两堵一注"式封孔工艺的对比,得到在相同封孔工艺和抽采负压条件下,封孔深度为8m时,"两堵一注"式封孔工艺能够避免巷道扰动产生的裂隙卸压对抽采钻孔封孔段的影响,保证良好的抽采效果。在抽采负压和封孔深度相同的条件下,考察2种工艺的抽采效果,得知"两堵一注"式封孔工艺的瓦斯浓度始终高于聚氨酯式封孔工艺,尤其抽采后期瓦斯浓度高了1倍以上,封孔效果更好。     

单一松软低透气性煤层带压封孔成套技术及工艺研究

绿水洞煤矿瓦斯抽采钻孔采用水泥浆机械封孔,基于抽采钻孔预抽效果差的问题,通过对封孔工艺改进,采用"两堵一注"带压封孔工艺,在矿井530瓦斯巷、3131瓦斯巷、3251机巷对小角度和裂隙段、大直径钻孔等顺层、穿层钻孔封孔质量进行试验。研究结果表明,相比原来封孔工艺,采用"两堵一注"带压封孔的钻孔平均抽采浓度为35%以上,单孔流量提高了2倍以上;每排抽采钻孔的单孔瓦斯抽采浓度提高了30%,该技术能有效改善矿井松软低透气性煤层瓦斯抽采封孔工艺存在的问题,显著提高煤层瓦斯抽采效果。     

深埋松软煤层全孔深异径封孔技术研究

为了解决深埋松软煤层钻孔全孔深封孔技术难题,提高钻孔瓦斯抽采效果,通过对郑州矿区某煤矿瓦斯抽采钻孔护孔和封孔施工工艺以及钻孔瓦斯抽采实际情况进行分析,提出了异径护孔和"软连-短接"封孔改进技术措施及施工工艺。试验结果表明:采用异径护孔技术,通过优化孔径管径比,减少了护孔管下管阻力,全孔深护孔成功率显著提高;采用"软连-短接"封孔技术,提高钻孔有效抽采长度,增强封堵材料的可塑性,减少了封孔管和封堵材料的破坏,提高了钻孔密封效果。经测试102 m深钻孔瓦斯抽采参数,在测试周期内平均单孔甲烷抽采浓度提高了93%,抽采量提高了119%。