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煤层瓦斯抽放封孔工艺研究和应用 　　摘要： 针对突出煤层瓦斯抽采钻孔封孔现场存在的技术难题，以钻孔封孔技术理论为指导。以天荣一矿为研究背景，比较和研究了几种常见的封孔工艺，在井下现场实施过程中，进一步优化了封孔施工工艺。研究结果表明：保证了封孔质量，有效提高了瓦斯抽放浓度。 　　关键词： 煤与瓦斯突出；煤层；瓦斯；封孔工艺；抽放浓度 　　中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0125-02 　　0 引言 　　严重影响煤矿生产安全的一个很重要的因素就是煤与瓦斯突出。神华乌海能源天荣煤炭有限责任公司一矿是煤与瓦斯突出矿井，在工作面的掘进和回采之前都必须对工作面进行区域瓦斯治理。通过利用底板巷实施穿层钻孔对工作面进行预抽，从2010年初到2012年2月利用底板巷共向2101工作面、2012工作面施工钻孔1026个。因为进行了长期的带抽，到2009年10月底，一般情况下，这些钻孔的抽放浓度都保持在3%-9%，按照相关法律条文的规定，一旦预抽瓦斯浓度低于30%的时候，为了提高封孔的质量，应该对其采取封孔的措施。通过分析论证，决定对已有钻孔进行检查评估，增大联网孔径，改变了封孔工艺，进而提高抽放浓度。鉴于此，文中比较研究了常见瓦斯抽放封孔工艺，并结合现场条件改进了封孔工艺，使其适用于天荣一矿。 　　1 抽放钻孔的常见封孔工艺介绍 　　抽放钻孔的封孔质量在很大程度上决定了煤层瓦斯的预抽效果，一个封闭致密的钻孔的抽放效率要远远高于一个封闭不完全的钻孔的抽放效率。现阶段比较常用的封孔方法有三种，分别是固体材料封孔法、聚氨酯（马丽散）封孔法和封孔器封孔法。 　　1.1 固体材料封孔工艺 最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。其均是在距离煤层一定距离的岩巷中实施钻孔，钻孔打穿煤层并进入顶（底）板0.5m，清除孔内杂物后封孔。水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态，等其凝固后为固态，能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙，从而能较好的封实钻孔。其检验封孔长度的时候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。 　　1.2 聚氨酯（马丽散）封孔工艺 该技术是基于“固体封液体，液体封气体”的原理，采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注天固或马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注天固或马丽散。这种方法的特点是粘结力高，密封性好，能让封孔更加的严密，有着非常可观的普及前景，是一种很值得推广的封孔方式。 　　1.3 封孔器封孔工艺 一般会在岩层致密和服务时间不长的岩孔中采用封孔器封孔法，封孔器主要包括两大类，分别是摩擦式封孔器和水力膨胀式封孔器。具体操作是先把封孔器放在钻孔封孔的位置，再使用钻孔外的专门机械让内外管产生相对运动，挤压封孔器前端的胶皮胀罔，使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大，封孔质量可靠，还可以重复利用，是一种理想的封孔装置。然而它的设计成本比较高，出售价格也比较昂贵，在现阶段并没有实现大力的推广和普及，无法在大范围内应用。 　　2 现场实验区概况 　　神华乌海能源有限责任公司天荣矿业有限责任公司一矿（以下简称“天荣一矿”）位于内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇（巴音）东北部，距巴彦浩特镇约60km。矿井目前正在改扩建，改扩建后设计生产能力30万t/a，为煤与瓦斯突出矿井，天荣一矿目前主采二1、二2煤层，属无烟煤，以太西煤最为著名。开采深度：由+1850～+1450m标高，二道岭矿区位于宁蒙分界的贺兰山分水岭西侧，为典型的山区地貌，山势陡峭，沟谷发育，地势东高西低，海拔高程一般在2020m～2160m之间，相对高差约140m。矿区地势西北低、东南高，最高点位于ZK28号钻孔东南约1000m处，海拔标高2201.20m，最低点位于矿区西部的沟谷中，海拔标高2012.80m，矿区最大高差188.40m。 　　2008年3月份和11月份，煤炭科学研究总院沈阳研究院（原煤科总院抚顺分院，以下简称“沈阳院”）对天荣一矿二1、二2煤层+1577水平以上和一、二1、二2煤层+1577～+1527水平进行了突出危险性鉴定，结论为：一煤层在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二1煤层在+1577水平以上无突出危险性，在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二2煤层在+1527水平以上具有突出危险性。因此211工作面具备突出危险性。为了能够顺利使2101工作面进行生产，必须在采掘过程中采取有效措施防止煤与瓦斯突出，以消除2101工作面突出危险性。 　　3 封孔材料的选择和封孔流程 　　3.1 支管路改造 2101运输顺槽瓦斯抽放管路进行了改造，