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摘要：瓦斯抽采是瓦斯治理的重要技术措施之一，提高抽采钻孔封孔质量是做好抽采工作最基础的保障性措施。随着采掘深度的逐步加深，煤层地应力、瓦斯压力、煤的破坏类型及突出危险性呈逐渐增高趋势，同时，瓦斯抽采量、抽采难度、封孔方式以及对技术装备科技和工艺水平的要求也在不断增加。因此，提升抽采钻孔封孔工艺和封孔质量，对减少抽采钻孔漏气、提高瓦斯抽采效率有重要的意义。本文针对煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式开展研究。
关键词：煤矿瓦斯抽采；钻孔；封孔
中图分类号：TD712 文献标识码：A
引言
随着社会经济的不断发展，煤矿企业更加注重煤矿瓦斯的治理及利用过程，瓦斯抽放技术是处理瓦斯问题的重要技术，通过对新型技术的应用，可以提高瓦斯抽放的准确性，提高其工作效率，大大增强煤矿企业安全生产效益。
1、瓦斯抽放的发展趋势
在煤矿企业工作过程中，瓦斯抽采扮演着重要的地位，通过对相应抽采钻孔技术的应用，可以提高瓦斯防治的安全性及利用率。瓦斯抽放即通过打孔、钻孔、抽放设备等方式，进行煤层内瓦斯的抽取，将其抽至地面，实现井下瓦斯浓度的降低。随着煤矿开采技术的不断发展，一系列综采设备的应用，煤矿的开采强度不断提高，这有效提高了瓦斯的生产效率，实现了煤矿生产量的提高。在这个过程中，矿井瓦斯涌出量不断增加。为了适应煤矿工作安全性的要求，必须提高瓦斯工作的整体效益。
2、常见带压注浆封孔技术
在工作实践中，两堵一注的带压注浆封孔技术比较常见。其是现阶段煤层开采工作的关键。受到地应力作用状况等的影响，在巷道的掘进过程中，其会对周边煤岩体产生一系列的变形作用，会导致工作范围内裂隙的发育。为了减少抽采钻孔的施工扰动影响，必须完善带压注浆封孔技术方案。避免地面应力平衡的破坏，避免钻孔周围形成一系列的裂缝，避免这些裂缝的继续恶化，减少相关的漏气通道。受到实际采掘状况的影响，在钻孔过程中，地面也容易出现蠕变变形问题，必须实现抽采钻孔施工过程中的应力平衡。
在两堵一注封孔工艺操作中，必须就珠江段两侧封堵状况及封孔材料应用状况展开分析，分析其对封堵钻孔裂缝的支撑作用。这种应用技术避免了传统机械式封孔的问题，进行了钻孔周边裂缝的有效性封孔，通过对抽采源头的控制，控制好抽采瓦斯的衰减速率，进行瓦斯浓度的控制，实现抽采工作策略的优化，增强瓦斯抽采效益。在该技术的操作过程中，需要进行相应封孔材料及设备的应用，进行无机封孔材料的选择，封孔材料是提高带压注浆封孔技术效益的重要因素，针对水泥砂浆凝固过程中的易收缩性问题及流动性问题展开分析，就无机封孔材料的质量状况展开标准化、规范化的检验。实践证明，无机封孔材料具备良好的阻燃性、膨胀性及流动性，能够满足瓦斯抽采工作的实践要求。这需要就抽采钻孔封孔材料的强度状况、密实性状况等展开分析。无机封孔材料的流动性比较强，能够实现钻孔媒体裂隙的有效性控制，通过对这类封孔材料的应用，实现封孔材料与煤岩体的有效性结合，实现钻孔微小裂隙的有效性封堵，达到理想化的密封工作要求，表1为无机封孔材料物性参数表。
表 1 无机封孔材料物性参数表
在两堵一注封孔技术的应用过程中，比较常见的应用材料包括高分子聚合物，其作为封孔段的两段挡板。聚氨酯具备良好的渗透性及膨胀性。在煤矿工作实践中，其进行了专业性矿用注浆封孔器的应用，在煤矿实践工作中，两堵一注封孔技术实现了各类高分子聚合物的应用，也即是聚氨酯材料。这种材料具备良好的膨胀性及渗透性，但是缺乏必要的抗压能力，缺乏明确性的膨胀方向，成功率比较低。为了解决实际问题，必须应用新型矿用注浆封孔器的应用，通过对注浆泵等设备的应用，向注浆管内注入相应的封孔材料。当注浆压力达到一定标准时，开关打开，浆体实现了向封孔器囊带的注入、随着囊袋内浆体压力不断提高，囊壁与孔隙间相互
3、封孔方式存在的问题
针对材料式封孔方式，主要问题是对于工艺的技术精度要求高，而且工作量较大。如黏土的软度太大时会发生粘结影响封孔质量；水泥封孔方式会对水泥砂浆的配比、凝固速率和凝固质量有较高的要求；聚氨酯材料的发泡、膨胀时间和速率需要较为精准的控制。“两堵一注”式封孔的主要问题是聚氨酯膨胀时间和速率较难进行精准把握和控制。封孔器封孔的问题是封孔的质量效果受到胶圈材质性能的影响较大，而且成本较高，封孔持续性不佳，只能在短时封孔场景中应用。
4、改善瓦斯抽采钻孔封孔效果的对策
为提升瓦斯抽采钻孔封孔的实际效果，工作人员可从以下几方面进行改善和优化。
4.1?加强对瓦斯抽采钻孔周边裂隙发育特征的研究
随着瓦斯抽采，巷道周边的岩层也会随之发生不同程度的裂变，从而产生裂隙。再加上地应力的分布平衡最终导致岩层裂隙的重新连通，表现为新的卸压带。在这种情况下进行瓦斯抽采会极容易因发生钻孔短路而导致抽采效果大大折扣。为此，工作人员可针对钻孔周边裂隙发育特征进行研究，通过建立相应的钻孔周边区带分布模型来精准模拟出实际的裂隙发育特性，制定出科学的决策方案，提高瓦斯抽采钻和封孔质量。
4.2?加强对封孔各项参数的精准优化和实施控制
封孔环节中重点对封堵材料的性能以及封堵长度指标进行进一步优化和控制。目前，“两堵一注”封孔方式的一个主要问题是封堵材料聚氨酯性能难以实现有效的把控。因此需要对聚氨酯材料的抗压强度、发泡的气密性、抗剪强度等各项材料的性能指标进行严格的试验测定，根据试验数据来进行客观对比，从各种不同品牌不同型号的聚氨酯以及其他膨胀材料中选择出性能优良的封堵材料。另外，对于封堵长度不同所造成的封堵效果进行试验检测和对比，确定出最佳的封堵长度。
4.3?对钻孔注浆压力的优化设计
在对瓦斯抽采钻孔周边裂隙发育特征研究的基础上，借助模拟分析模型针对不同钻孔注浆压力条件下的钻孔封堵情况进行分析，同时结合现场作业人员在封孔过程中所得到的结果反馈来优化注浆压力，最终获得科学高效的注浆压力，提升钻孔封孔的效果。提高抽采效率其他途径
深井开采瓦斯抽采过程中，钻孔孔内有效抽采长度是影响抽采效果和效率的另一重要因素，多数钻孔存在由于应力失稳导致的流动通道闭合、塌孔、淤塞的情况，目前的钻孔修复技术装备在修复长度及操作简便等适用性方面还存在较多问题。因此，孔内有效抽采段孔壁进行有效支护方面的试验研究亟待解决，最终可以解决从孔内到孔外的一系列抽采问题，抽高抽采效率。例如：陶瓷膜套管具有较高的抗压强度和透气性能，经济成本与目前PE封孔套管相近，配合抽采钻孔常规筛管使用，为钻孔煤壁支护提供了新的方法和途径；可试验使用高强度的玻璃、陶瓷珠等孔内支撑材料，对钻孔抽采段进行全程有效支护，保证瓦斯流动渗入空间；目前该材料尚未大面积使用，因此陶瓷套管及其他钻孔支护材料的研发和推广仍需要进一步探索。
结束语
瓦斯抽采钻孔封孔是瓦斯抽采最重要的一个关键步骤，，比较了不同的封孔方法，分析了利弊，最后得到了适合矿山现场实际情况的封孔方法。对钻孔施工现场的规定提出意见，提高瓦斯抽放钻孔的封孔效果，减少封孔材料的浪费，简化工人的操作强度。对气体抽吸的封孔作业有一定的参考作用。
参考文献
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论文作者:贾璐璐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/8/26
标签：钻孔论文; 瓦斯论文; 材料论文; 煤矿论文; 裂隙论文; 技术论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2019年11期论文;