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[摘 要]本文主要研究唐安煤矿在3301工作面抽放钻孔应用新的封孔连孔工艺，其总结和分析了之前两个工作面（3407和3409工作面）封孔连孔工艺中存在的各种问题和不足，经过不断改进，将全新的技术应用于3301工作面，取得了良好的效果。
[关键词]封孔工艺 抽放连孔工艺 PE组件 自制放水器
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0067-01
引言
瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患，因此对煤矿瓦斯进行综合治理尤为重要。目前应用较广，效果较好的技术是瓦斯预抽采措施，但是钻孔抽采浓度偏低，严重影响煤层瓦斯抽采效果。造成钻孔抽采浓度偏低的因素有很多，不仅取决于煤层瓦斯赋存状况，更重要的取决于瓦斯抽采工程质量，特别是当抽采钻孔封孔效果满足不了抽采要求时，会使钻孔封堵不严，钻孔漏气，造成钻孔浓度偏低，连孔效率低下时各附属设施和接口处特别容易漏气。针对该技术难题，提出了“两堵一注”封孔技术和新的封孔工艺，并在唐安煤矿得到了应用。
一、工作面概况
唐安煤矿3301工作面为三盘区第一个采煤工作面，煤层为3#煤，呈黑色，以半光亮型煤为主，煤层原生构造受影响较小，层理明显，煤层中含有零星夹矸，煤层结构简单，厚度变化不大。
3301工作面将布置平行钻孔对本煤层进行预抽，钻孔沿煤层倾角布置，与煤层平行，在工作面回采前进行本煤层预抽，降低本煤层瓦斯含量。
在工作面回风顺槽内沿工作面煤層走向施工平行钻孔，尽量使钻孔在整个预抽区域内均匀布置。
二、前两个工作面存在的问题
（一）封孔工艺方面
封孔工艺决定着抽放效果的好坏。唐安煤矿在四盘区的3407和3409工作面都应用聚氨酯封孔技术，虽然聚氨酯封孔成本低廉，操作简单，但这种高分子发泡材料发泡之后有抗压强度低和可压缩量很大两个严重缺陷。唐安煤矿属高瓦斯矿井，采深较大，相应的地应力也较大，加之煤层强度普遍较低，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（漏气通道）。因此，漏气现象比较严重，抽采流量较低。
（二）连孔工艺方面
1、3407工作面采用单孔直连抽放支管，排水、排渣效果差，不能调节负压，且横七竖八十分影响美观。
2、3409工作面经过对3407工作面本煤层抽放钻孔连孔工艺的缺点分析后，3409工作面在此方面进行了较大改进，采取了5孔直接串联的方法，节省了连接材料，并且5个孔连接一个放水器，排水相对比较方便，但还是存在一些问题，比如不能保证5个孔的串联管路在一条直线上（不美观），没有一定的坡度排水不畅通，放水器太高需要在两趟管路中间的煤壁上打锚杆进行安装等。
三、新工艺特点
（一）新封孔工艺特点
钻孔采用“两堵一注”封孔技术，即封孔段的两端用高效封孔袋封实，中间段注入高效膨胀封孔剂。此封孔工艺可带压注浆，使高效膨胀封孔剂在高压和膨胀应力作用下能迅速渗入到钻孔周边煤岩裂隙，使裂隙封闭，达到密闭钻孔的效果。封孔深度≥15m，封孔段长度≥12m，封孔管选用DN50阻燃抗静电塑料管，再用钢丝骨架胶管连接到抽采管路上。
（二）新连孔工艺特点
在对以上问题进行分析和研究的基础上，对3301工作面本煤层抽放钻孔连孔工艺进行了进一步的改进，加入了PE球阀、PE直角两通、PE四通和自主研发的放水器，很好的解决了前面存在的问题。
四、操作方法
（一）新的封孔工艺操作方法及注意事项
1、封孔前，封孔段内的碎煤屑（岩屑）必须用压风清扫干净。
2、抽放管里端，按竖直方向安放2组封孔袋，用透明胶带固定在抽放管上。抽放管孔口端，在距孔口1.5m处竖直安放2组封孔袋和φ16㎜，长2.5m～3m注浆管、回浆管各一根，孔口外露30公分，亦用透明胶带固定在抽放管上（水平钻孔、孔内无水的俯角钻孔都采用以上所说的施工方式；钻孔如是仰角，则回浆管要下到封孔段的底端距里端封孔袋1m处；孔内有水的俯角钻孔，则注浆管要下到封孔段的底端距里端封孔袋1m处）。
3、在往孔里送入之前，用双手握住封孔袋两端把中间的压封挤开，然后来回挤压搓揉封孔袋20～30次，约20～30秒，使袋中两种液体充分混合均匀，完成搓揉后，迅速将抽放管送入孔内，并用棉纱或编织袋堵住孔口，以防材料喷出，4分钟左右封孔袋在孔内爆开（请勿用眼睛对着抽放孔，以免材料喷出伤害眼睛），30～50分钟后材料反应完全，即可在两个堵头之间注入高效膨胀封孔剂。
4、如此循环，把若干个钻孔的两端封好后， 再统一注浆， 这样能形成注浆的连续性，也能够节约注浆材料。
5、施工现场准备一台注浆泵（2ZBQ24/10型气动注浆泵）。一个清水桶，一个浆液搅拌桶。
6、把气动注浆泵调试好后方可进行浆液的搅拌，搅拌时按照 1.0～1.5：1的水灰比，即10kg封孔剂可配10kg～15kg水。浆液搅拌好后，把注浆泵的出浆管和注浆管用快接头连接上即可注浆，当回浆管回浆时，把回浆管折弯扎紧，然后再继续注浆，这时应采用间歇点注浆。当压力达到1～2MPa时，即可停止注浆。
7、开泵时，必须先用清水试泵，待确认泵及管路、吸浆笼头和混合器等完全畅通，各接头牢固、严密时，一切注浆前的准备工作都完毕后，方可进行浆液的搅拌。
8、注浆前必须把泵及管路内的清水排空，以免影响注浆质量。采用气动注浆泵注浆，当回浆管出现返浆后，及时把回浆管折弯扎紧，然后再继续注浆，该孔采用间歇点注浆。当压力达到1～2MPa时，即可停止注浆。注浆结束后应先把注浆管折弯扎紧，再打开卸压阀释放压力，然后方可拆除注浆管。把拆除的注浆管迅速接入另一个孔的注浆管上，即可进行下一个孔的注浆。
9、全部注浆结束后，把注浆管拆除，应及时把吸浆笼头放入清水桶中，开泵清洗泵体及各管路，同时也要清洗浆液搅拌桶，防止浆液凝固，直至注浆管流出清水为止。
（二）新连孔工艺操作方法
1、每个抽放钻孔封孔结束后都先连接一个PE球阀，方便随时对抽放负压进行调节（抽放瓦斯浓度很低的时候可以适当关闭，把负压合理的分配到其他孔上）。
2、在每个PE球阀的前端安装一个直角两通（口朝下），然后安装一段PE管（根据情况调节长度以保证五孔连线呈一定坡度），每五个孔使用PE四通串联在一起形成一条直线，并呈一定坡度，连接至地面放置的放水器，最终连接至抽放支管上。这样，管路连接成一条直线，更加美观，有坡度放水效果更好，而且PE四通朝下的一端可以对每个孔进行排渣。
3、新自制放水器呈长的圆柱体形状，可以合适的放在低负压抽放支管下（与支管立体垂直交叉放置），放水孔和配空孔都朝着管道外侧，可以轻松放水，并且节省了锚杆，减轻了工人劳动强度。
五、抽采效果显著
在3301工作面使用新的封孔连孔工艺达到了以下效果：
1、封孔深度由原来的4米增加到16米，封孔段长度由原来的2米增加到12米，很大程度上避免了孔口压力大导致的塌孔现象，因此，抽放瓦斯通道十分顺畅。
2、适合各种地质情况的钻孔，特别适合于钻孔倾角大、封孔深度深的上向或下向孔封孔（3301工作面钻孔倾角相对前两个工作面较大，且为下向封孔），此新技术恰恰弥补了现场条件的不足。
3、水泥注浆工序使得封孔装置的抗压强度非常高，压缩量很小，钻孔蠕变过程中，周围煤体产生裂隙很少，因此，确保了长时间抽采时密封性也很好。
4、在三盘区采面瓦斯涌出相对增大，月产量增加的情况下，确保了上隅角瓦斯的稳定，本煤层瓦斯抽放纯量也较3409工作面的0.3—0.5 m3/min提高到1.5—2.2m3/min，效果明显，且高位钻孔瓦斯抽放纯量较采用聚氨酯封孔的3409工作面的1m3/min提高为4--7m3/min。
5、整个抽放系统可调可控，美观简洁，操作简便，施工和管理都变得轻松。
[关键词]封孔工艺 抽放连孔工艺 PE组件 自制放水器
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0067-01
引言
瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患，因此对煤矿瓦斯进行综合治理尤为重要。目前应用较广，效果较好的技术是瓦斯预抽采措施，但是钻孔抽采浓度偏低，严重影响煤层瓦斯抽采效果。造成钻孔抽采浓度偏低的因素有很多，不仅取决于煤层瓦斯赋存状况，更重要的取决于瓦斯抽采工程质量，特别是当抽采钻孔封孔效果满足不了抽采要求时，会使钻孔封堵不严，钻孔漏气，造成钻孔浓度偏低，连孔效率低下时各附属设施和接口处特别容易漏气。针对该技术难题，提出了“两堵一注”封孔技术和新的封孔工艺，并在唐安煤矿得到了应用。
一、工作面概况
唐安煤矿3301工作面为三盘区第一个采煤工作面，煤层为3#煤，呈黑色，以半光亮型煤为主，煤层原生构造受影响较小，层理明显，煤层中含有零星夹矸，煤层结构简单，厚度变化不大。
3301工作面将布置平行钻孔对本煤层进行预抽，钻孔沿煤层倾角布置，与煤层平行，在工作面回采前进行本煤层预抽，降低本煤层瓦斯含量。
在工作面回风顺槽内沿工作面煤層走向施工平行钻孔，尽量使钻孔在整个预抽区域内均匀布置。
二、前两个工作面存在的问题
（一）封孔工艺方面
封孔工艺决定着抽放效果的好坏。唐安煤矿在四盘区的3407和3409工作面都应用聚氨酯封孔技术，虽然聚氨酯封孔成本低廉，操作简单，但这种高分子发泡材料发泡之后有抗压强度低和可压缩量很大两个严重缺陷。唐安煤矿属高瓦斯矿井，采深较大，相应的地应力也较大，加之煤层强度普遍较低，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（漏气通道）。因此，漏气现象比较严重，抽采流量较低。
（二）连孔工艺方面
1、3407工作面采用单孔直连抽放支管，排水、排渣效果差，不能调节负压，且横七竖八十分影响美观。
2、3409工作面经过对3407工作面本煤层抽放钻孔连孔工艺的缺点分析后，3409工作面在此方面进行了较大改进，采取了5孔直接串联的方法，节省了连接材料，并且5个孔连接一个放水器，排水相对比较方便，但还是存在一些问题，比如不能保证5个孔的串联管路在一条直线上（不美观），没有一定的坡度排水不畅通，放水器太高需要在两趟管路中间的煤壁上打锚杆进行安装等。
三、新工艺特点
（一）新封孔工艺特点
钻孔采用“两堵一注”封孔技术，即封孔段的两端用高效封孔袋封实，中间段注入高效膨胀封孔剂。此封孔工艺可带压注浆，使高效膨胀封孔剂在高压和膨胀应力作用下能迅速渗入到钻孔周边煤岩裂隙，使裂隙封闭，达到密闭钻孔的效果。封孔深度≥15m，封孔段长度≥12m，封孔管选用DN50阻燃抗静电塑料管，再用钢丝骨架胶管连接到抽采管路上。
（二）新连孔工艺特点
在对以上问题进行分析和研究的基础上，对3301工作面本煤层抽放钻孔连孔工艺进行了进一步的改进，加入了PE球阀、PE直角两通、PE四通和自主研发的放水器，很好的解决了前面存在的问题。
四、操作方法
（一）新的封孔工艺操作方法及注意事项
1、封孔前，封孔段内的碎煤屑（岩屑）必须用压风清扫干净。
2、抽放管里端，按竖直方向安放2组封孔袋，用透明胶带固定在抽放管上。抽放管孔口端，在距孔口1.5m处竖直安放2组封孔袋和φ16㎜，长2.5m～3m注浆管、回浆管各一根，孔口外露30公分，亦用透明胶带固定在抽放管上（水平钻孔、孔内无水的俯角钻孔都采用以上所说的施工方式；钻孔如是仰角，则回浆管要下到封孔段的底端距里端封孔袋1m处；孔内有水的俯角钻孔，则注浆管要下到封孔段的底端距里端封孔袋1m处）。
3、在往孔里送入之前，用双手握住封孔袋两端把中间的压封挤开，然后来回挤压搓揉封孔袋20～30次，约20～30秒，使袋中两种液体充分混合均匀，完成搓揉后，迅速将抽放管送入孔内，并用棉纱或编织袋堵住孔口，以防材料喷出，4分钟左右封孔袋在孔内爆开（请勿用眼睛对着抽放孔，以免材料喷出伤害眼睛），30～50分钟后材料反应完全，即可在两个堵头之间注入高效膨胀封孔剂。
4、如此循环，把若干个钻孔的两端封好后， 再统一注浆， 这样能形成注浆的连续性，也能够节约注浆材料。
5、施工现场准备一台注浆泵（2ZBQ24/10型气动注浆泵）。一个清水桶，一个浆液搅拌桶。
6、把气动注浆泵调试好后方可进行浆液的搅拌，搅拌时按照 1.0～1.5：1的水灰比，即10kg封孔剂可配10kg～15kg水。浆液搅拌好后，把注浆泵的出浆管和注浆管用快接头连接上即可注浆，当回浆管回浆时，把回浆管折弯扎紧，然后再继续注浆，这时应采用间歇点注浆。当压力达到1～2MPa时，即可停止注浆。
7、开泵时，必须先用清水试泵，待确认泵及管路、吸浆笼头和混合器等完全畅通，各接头牢固、严密时，一切注浆前的准备工作都完毕后，方可进行浆液的搅拌。
8、注浆前必须把泵及管路内的清水排空，以免影响注浆质量。采用气动注浆泵注浆，当回浆管出现返浆后，及时把回浆管折弯扎紧，然后再继续注浆，该孔采用间歇点注浆。当压力达到1～2MPa时，即可停止注浆。注浆结束后应先把注浆管折弯扎紧，再打开卸压阀释放压力，然后方可拆除注浆管。把拆除的注浆管迅速接入另一个孔的注浆管上，即可进行下一个孔的注浆。
9、全部注浆结束后，把注浆管拆除，应及时把吸浆笼头放入清水桶中，开泵清洗泵体及各管路，同时也要清洗浆液搅拌桶，防止浆液凝固，直至注浆管流出清水为止。
（二）新连孔工艺操作方法
1、每个抽放钻孔封孔结束后都先连接一个PE球阀，方便随时对抽放负压进行调节（抽放瓦斯浓度很低的时候可以适当关闭，把负压合理的分配到其他孔上）。
2、在每个PE球阀的前端安装一个直角两通（口朝下），然后安装一段PE管（根据情况调节长度以保证五孔连线呈一定坡度），每五个孔使用PE四通串联在一起形成一条直线，并呈一定坡度，连接至地面放置的放水器，最终连接至抽放支管上。这样，管路连接成一条直线，更加美观，有坡度放水效果更好，而且PE四通朝下的一端可以对每个孔进行排渣。
3、新自制放水器呈长的圆柱体形状，可以合适的放在低负压抽放支管下（与支管立体垂直交叉放置），放水孔和配空孔都朝着管道外侧，可以轻松放水，并且节省了锚杆，减轻了工人劳动强度。
五、抽采效果显著
在3301工作面使用新的封孔连孔工艺达到了以下效果：
1、封孔深度由原来的4米增加到16米，封孔段长度由原来的2米增加到12米，很大程度上避免了孔口压力大导致的塌孔现象，因此，抽放瓦斯通道十分顺畅。
2、适合各种地质情况的钻孔，特别适合于钻孔倾角大、封孔深度深的上向或下向孔封孔（3301工作面钻孔倾角相对前两个工作面较大，且为下向封孔），此新技术恰恰弥补了现场条件的不足。
3、水泥注浆工序使得封孔装置的抗压强度非常高，压缩量很小，钻孔蠕变过程中，周围煤体产生裂隙很少，因此，确保了长时间抽采时密封性也很好。
4、在三盘区采面瓦斯涌出相对增大，月产量增加的情况下，确保了上隅角瓦斯的稳定，本煤层瓦斯抽放纯量也较3409工作面的0.3—0.5 m3/min提高到1.5—2.2m3/min，效果明显，且高位钻孔瓦斯抽放纯量较采用聚氨酯封孔的3409工作面的1m3/min提高为4--7m3/min。
5、整个抽放系统可调可控，美观简洁，操作简便，施工和管理都变得轻松。