徐涛
淮河能源控股集团煤业公司勘探工程分公司，安徽淮南 232001
摘要：抽放钻孔的封孔质量是做好抽放工作的最基础的保障性措施。要充分发挥钻孔抽采的作用，达到预计抽采效果，钻孔的封孔质量是保障抽采达标的重要环节。本文对瓦斯抽采封孔方法的进行分析。
关键词：煤矿瓦斯；抽采钻孔；封孔工艺
引言
瓦斯抽采是防治矿井瓦斯灾害事故的最根本措施。 其中 ， 抽 采 钻孔封孔是瓦斯抽采作业中至关重要的环节 ，封孔质量的优劣直接影响瓦斯抽采效果， 不仅决定着煤层瓦斯含量与涌出量的大小 , 而且还和 抽采达标时间 有密切相关，是保障煤矿实现高产高效、安全生产的重要条件。
1 带压封孔基本原理
??煤层瓦斯抽采带压封孔技术，是基于采煤工作面煤壁内存在的应力扰动沟通裂隙，利用带压注浆方式来达到改变瓦斯抽采钻孔周围煤体特性和密封微孔裂隙的目的。该技术利用注浆设备，以一定压力将浆液材料压注到瓦斯抽采钻孔封孔段空间及周围孔壁煤体扰动裂隙内部，浆液在注浆压力作用下，可以劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙，充填孔隙和煤体凹凸面，增大浆液扩散范围；并在大渗透压力梯度作用下渗入煤体微裂隙内，并产生凝聚力，待浆液固化后，形成树枝状分布，并与煤体颗粒固体粘结在一起，以便彻底密封瓦斯泄漏通道。
??2工艺流程
封孔前利用压风吹净孔内钻屑，然后将抗压无裂缝瓦斯抽采管放入抽采钻孔内一定深度，利用聚氨酯快速构筑抽采钻孔封孔段注浆空间。待聚氨酯完全固化后，再通过孔口端预留注浆管利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入水泥浆，要求达到一定的注浆压力。注浆完毕，待水泥凝固后，利用压风或注浆泵压注清水，检验抽采钻孔封孔效果。检验合格则并网进行瓦斯抽采。由于聚氨酯完全发泡后具有一定的承压能力，从而利用聚氨酯的快速反应、承压性能为抽采钻孔制造一个闭合的封孔段空间，使得带压封孔成为可能。带压封孔工艺流程：吹净抽放孔内钻屑→利用两段聚氨酯构筑封孔注浆空间→对封孔段注浆空间进行带压注浆→封孔效果检验，并网进行瓦斯抽放。
3煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺
3.1水泥砂浆封孔
传统的瓦斯抽采钻孔封孔方式比较单一，采用人工手工调试黄泥封孔，这种方式有很大的局限性，对人力成本和时间成本都是一种巨大的消耗，且封孔效果不理想，因此逐渐被淘汰。而水泥砂浆封孔就是在黄泥封孔的基础上演变而来的，该方式需要用到硅酸盐水泥和细砂，将这两种物质按照一定的比例配制。配制好的成品要进行封孔，封孔方式有两种，分别是人工封孔和机械封孔，这两种方式都可以有效提高瓦斯抽采钻孔的封孔效果。因为人工封孔耗费的时间比较长，所以不常用。随着时间的推移，人工水泥砂浆封孔逐渐被压气砂浆封孔方式取代，压气封孔长度一般大于5m，因为封孔长度具有不确定性，所以压气封孔方式更多时候应用于临时的瓦斯抽采钻孔封孔中。
3.2“两堵一注”带压封孔
当前生产工艺中常见的是囊袋型“两堵一注”带压封孔技术，主要的工作机制是利用注浆泵的压力，将微膨材料在灌浆管的带动下注入封孔段端点处的囊袋内，在孔壁周围挤压成封孔段堵头，在灌浆压强高至单向阀的爆破压强（1.0～1.5兆帕）后，在堵头和孔壁之间的空隙里开始灌注浆液，利用灌浆压强引起微膨材料向钻孔附近煤体空隙中进行注入，将空隙完全封堵，一定程度的完成了抽采钻孔封孔技术。这种封孔方法工艺手法简易、成功率高，充分考虑其工作原理，在灌浆压强大到某高度后，径向渗透力增大，使得浆液最大程度的灌入煤体孔空隙，完善了凸凹面缝隙，扩大浆液流通曲径，浆液与煤介颗粒结合后呈树叉式扩散，实现了通气管道的良好密封，增强了瓦斯抽采的实际应用效果。灌浆材料在固化之后的膨胀状态与地应力最为相似，在钻孔封孔段附近可出现高应力环境，呈现出一种防护支护钻孔的效果。
3.3聚氨酯封孔
国内本煤层钻孔普遍采用“高分子发泡材料”，其中以聚氨酯材料为主要材料，根据配方配料的差异又有很多名称的叫法。封孔时将双组分“高分子发泡材料”混合搅拌后，用棉纱、棉布、毛巾等织物浸泽缠绕在封孔管的某个长度上，然后插入钻孔 10 米 左右的深处，“高分子发泡材料”发泡膨胀，将钻孔封堵。
1.封孔时发泡材料体积膨胀 2.封孔初期钻孔周围裂隙漏气通道 3.封孔抽采管4.封孔后期发泡材料压缩体积变大 5.封孔后期钻孔周围裂隙漏气通道变大
??目前，不管是本煤层抽采钻孔还是穿层抽采钻孔最常见的封孔技术就是利用高分子材料采用“高分子发泡材料”，其中以聚氨酯材料为主要材料，根据配方、配料及比例的差异又有很多名称的叫法。封孔时将双组分或多组分“高分子发泡材料”混合搅拌后，用抹布、棉纱等用铁丝等捆绑，将配好的封孔材料缠绕涂抹在封孔管的一定长度上，然后插入施工好的抽采钻孔内，等待“高分子发泡材料”发生反应、凝固后，将钻孔封堵。高分子材料封孔的原理就是利用其高倍数发泡特性封孔，但是在高分子发泡材料发泡之后具有两个致命缺陷：①抗压强度低。②可压缩量很大。高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井一般采深不断加大，相应的地应力也较大，再加上煤层强度普遍较低，井下煤层钻孔在地应力作用下将逐渐蠕变，钻孔在蠕变的过程中，钻孔周围的煤体将会产生松动裂隙，之后便产生了漏气通道。同时，在封孔材料反应和凝固过程中封孔材料本身就会收缩，收缩后便会产生空隙和裂隙，空隙和裂隙随之就生成了漏气通道。漏气通道会释放抽放压力，导致抽放率降低，直接影响抽采率。 结束语
对煤矿瓦斯抽采钻孔几种主要的封孔方式进行了详细的说明，这几种方式的封孔效果都比较理想，具有一定的应用性。当然，要想在原有基础上提高封孔效果，进一步优化完善封孔方式，需要掌握钻孔周边裂隙的发育特征，根据数据分析结果选择合适的封孔长度，严格控制注浆压力，最大程度保障封孔质量。
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