新型无机瓦斯抽采钻孔封孔材料及应用研究

针对目前瓦斯抽采钻孔封孔材料封孔质量差、抽采浓度低、材料强度低、固结时间长等缺点,以硫铝酸盐水泥熟料、石灰和石膏为主料,并辅以改性材料,研发了一种新型无机双液瓦斯抽采钻孔封孔材料。该材料固化速度快、强度高、渗透性强,具有微膨胀性能,能够有效将孔内封实,消除孔内漏气通道。该新型材料在抽采钻孔封孔领域具有良好的应用前景。     

瓦斯抽采钻孔高密封性封孔材料性能试验研究

为提高瓦斯抽采钻孔密封材料的封孔性能,研发了PD系列封孔材料,使用FEIQuantaTM 250环境扫描电子显微镜分析了其与钻孔壁结合特征及其向钻孔周边渗透情况,并建立了钻孔周边缝隙流体泄漏模型进行理论验证。该PD系列材料在潞安集团常村矿的现场试验表明其具有很好的密封性能,推广应用前景广阔。     

穿层瓦斯抽采钻孔封孔材料优化研究

为解决土城煤矿瓦斯底抽巷穿层抽采钻孔封孔质量差、抽采负压小、抽采浓度差的问题,采用了聚氨酯、水泥浆及高水材料3种封孔材料进行"两堵一注"封孔优化试验,通过试验发现:使用高水材料封孔抽采负压及钻孔瓦斯浓度基本不变;水泥浆液封孔抽采负压下降幅度20.1%,钻孔瓦斯浓度下降幅度40.3%,漏气相对较大;聚氨酯封孔抽采负压下降幅度55%,钻孔瓦斯浓度下降幅度68%,漏气严重;高水材料水料比在8∶1时,封孔效果最好,成本最小。     

高水材料型瓦斯预抽钻孔封孔材料膨胀应力的试验研究

目前我国煤矿瓦斯预抽效果欠佳,其主要原因之一是瓦斯预抽钻孔的封孔质量差。膨胀应力大的封孔材料其内部结构必然致密,而且可以避免封孔材料本体与钻孔壁之间产生空隙,还可以对钻孔围岩产生支撑作用,抑制钻孔围岩裂隙的产生。通过分析封孔材料的约束状态开发了封孔材料膨胀应力测定试验的新方法。利用新开发的试验方法测定了龄期、水灰比、材料尺寸和矿渣硅酸盐水泥（PSA）等对高水材料型封孔材料膨胀应力的影响。结果表明:高水材料型封孔材料的膨胀应力随龄期的延长而增大并在一定龄期达到稳定;水灰比越小,封孔材料的膨胀应力越大;尺寸越大,封孔材料的膨胀应力也越大;掺入PSA导致封孔材料的膨胀应力降低。     

瓦斯抽采钻孔高膨胀应力胶凝剂封孔工艺研究与应用

瓦斯抽采是治理煤层瓦斯最基本的措施,瓦斯抽采量的多少与抽采钻孔的封孔质量紧密相关.目前,抽采钻孔封孔效果差、抽采浓度低是煤层瓦斯抽采的共性问题.郑煤集团告成煤矿二1煤层属于三软煤层,钻孔孔壁易破坏、裂隙发育,封孔条件差,加剧了瓦斯抽采难度.为提高瓦斯抽采效果,提出了一种新型的封孔材料,即高膨胀应力胶凝剂,结合封孔管柱,...     

瓦斯抽采钻孔封孔水泥浆液水灰比优化研究

为进一步提高本煤层瓦斯抽采钻孔封孔模拟的准确性,考虑水泥浆液扩散过程中黏度时变性及应力对浆液扩散造成的影响,对不同水灰比条件下的水泥浆液基本性能进行实验室测定,分析了不同水灰比的水泥浆液性能及变化特点。采用理论推导、数值模拟的方法,对不同水灰比条件下的水泥浆液扩散范围开展研究计算,对煤矿井下注浆封孔水泥浆液的水灰比进行了优化。在贵州小屯煤矿对模拟结果进行实测验证,现场封孔效果较好,进一步结合井下实际情况对水泥浆液的水灰比进行优化。研究结果表明：水泥浆液初始动力黏度随水灰比增大而减小,水泥浆液黏度随时间基本呈指数增长;根据井下实际封孔情况并结合模拟结果,确定水泥浆液的最佳水灰比为0.9。     

瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化研究

针对那罗寨煤矿传统封孔工艺有效封孔长度短、抽采效果不佳的现状,提出瓦斯抽采钻孔封孔工艺改进研究。通过马丽散、封孔袋+马丽散、水泥浆封孔工艺抽采效果、单孔成本的对比分析,得出水泥浆封孔工艺为那罗寨煤矿最理想的封孔工艺。     

PD材料在瓦斯抽放钻孔封孔中的应用

针对聚氨酯封孔存在的不足,双柳煤矿实验了一套全新的封孔方法,采用PD材料封孔,有效提高了抽放钻孔的封孔质量,提高抽放效果。     

单一低渗煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术研究

针对李雅庄矿单一低渗煤层抽采过程中对效果差的钻孔采取废孔、补孔或重新二次封孔所造成的瓦斯成本的浪费,利用封孔质量检测技术确定钻孔密封性;采用数值模拟法和钻屑指标法,测定合理封孔深度;通过工艺对比试验,提出径向膨胀主动承压封孔工艺,从而形成了"测、封、检"一体化高效成套封孔技术,提高了抽采浓度。     

基于PD密封材料的本煤层瓦斯抽采钻孔密封技术

为改进单一高瓦斯低透气性煤层本煤层瓦斯抽采钻孔密封技术,开发了PD材料封孔技术,并在常村矿2101工作面进行了实际应用。应用结果表明:PD材料封孔技术效果显著,比同等条件下的普通封孔方法密封效果成倍提高;钻孔瓦斯抽采浓度由之前的9.6%增加到现在的36.5%,钻孔瓦斯抽采流量由之前的0.026 m3/min增加到现在的0.077 m3/min。     

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。     

瓦斯抽采顺层钻孔封孔新工艺研究

采用速封注式注浆囊袋封孔技术对顺层钻孔进行封孔,并对封孔效果进行分析。研究表明:利用高压注浆充填钻孔周围裂隙,消除了钻孔的漏气通道,使钻孔得到可靠支护,杜绝了钻孔因扰动而产生新的漏气通道,有效提升抽放浓度;与原封孔工艺相比,单孔浓度提高了2倍,单孔纯流量提高了3倍,显著提升了钻孔的利用率与瓦斯抽采率。     

瓦斯抽采钻孔新型柔性膏体封孔材料研究

为了提高瓦斯抽采钻孔的封孔效果,开发了新型柔性膏体封孔材料,测试分析了柔性膏体材料、PD材料、膨胀水泥3种封孔材料的黏度、膨胀性、渗透性能,结果表明柔性膏体在这3个参数上都优于PD材料和膨胀水泥。针对柔性膏体不凝固、渗透性能好的特点,开发了基于重力加载的持续性补浆封孔工艺。柔性膏体封孔材料和重力补浆封孔工艺应用于平煤十三矿,与传统封孔材料和封孔工艺相比,抽采孔平均瓦斯浓度从7.2%的提高到32%。     

顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度研究

合理的封孔深度既可以保证钻孔气密性,又可以节省材料。采用钻孔气体流量法和钻屑量法测定某矿巷道卸压带,实测范围为0~12 m。通过以上方法综合分析,确定合理封孔深度为15~17 m。在某矿工作面进行现场验证,布置钻孔的封孔深度分别对11 m、15 m、17 m和19 m进行抽采效果考察,经过现场实验表明:该封孔深度是合理的,可以保证瓦斯高效抽采。     

新型瓦斯抽采钻孔密封材料性能实验研究

为了更好的与动态密封技术相配套,保障瓦斯抽采钻孔的密封性,研发了新型瓦斯抽采钻孔密封材料,实验对比分析了新型密封材料与传统水泥基密封材料在黏度、膨胀性和保水性等方面的特性。结果表明:新型密封材料较传统水泥基密封材料在膨胀性、保水性方面更好,与此同时还能长时间保持较好的流动性,整体性能较传统水泥基密封材料优越,更适合于瓦斯抽采钻孔动态密封技术,能够有效封堵钻孔周围微裂隙,改善瓦斯抽采钻孔的密封性。     

瓦斯抽采钻孔封孔用新型胶体材料性能及其封堵效果

为了改善煤层瓦斯抽采效果,其关键在于改进钻孔的密封方法。针对本煤层顺层瓦斯抽采钻孔,研制了以粉煤灰为基料,辅以纤维素类增稠剂、树脂、膨胀剂、保水剂、超细水泥和表面活性剂的新型胶体材料,通过实验确定新型胶体材料的黏度、膨胀性和密封性能,在煤矿现场以每4个近水平本煤层顺层钻孔为1组进行对照实验,对比常规水泥砂浆、聚氨酯和新型胶体材料的封堵效果。结果表明,传统封孔方式密封钻孔30 d后抽采瓦斯浓度(甲烷体积分数)均在10%以下,而采用新型胶体材料封孔的可达到40%以上。采用新型胶体材料封孔技术的钻孔,其抽采瓦斯浓度和流量明显高于常规封孔方式,并且当钻孔发生变形后可进行二次补浆,实时封堵钻孔产生的新生裂隙,有利于煤矿瓦斯高效持续抽采。     

新型双阶段膨胀封孔注浆材料研究

针对目前封孔注浆材料存在析水、注浆后泄漏、凝固速度慢、凝固后收缩等缺点,借鉴高水材料和加气混凝土研究成果,以硫铝水泥熟料、石膏及生石灰为主料,柠檬酸、膨润土、铝粉及多种添加剂为辅料,通过三角坐标图、正交设计等实验方法,研发出一种新型双阶段膨胀封孔注浆材料。该材料与水混合后,在初凝点和终凝点之间通过有效加气反应促使料浆体积膨胀,实现对封孔注浆段浆液漏失的补偿及对钻孔周围裂隙的封堵;并可在凝固硬化阶段再次通过钙矾石结晶微膨胀实现对微细裂隙的进一步密封压实。性能测试表明,该材料具有高水灰比（1.2∶1）、速凝、早强、膨胀性好（可达15%）、强度适中、抗渗透性好等优点,且其凝结速度能够与施工进度良好吻合,在封孔注浆领域具有较好的应用前景。     

瓦斯抽采钻孔封孔工艺的优化与应用

为了解决当前抽采钻孔密封效果差、瓦斯抽采浓度低的问题,对原有聚氨酯膨胀封孔法进行了优化,提出了聚氨酯带压注浆封孔法,并采用自行研制的气压式注浆罐在新义矿进行了现场试验。该方法首先向封孔段两端聚氨酯膨胀袋内压注聚氨酯,待聚氨酯充分膨胀堵实封孔段两端后再向中间腔室内注入高压水泥浆,充填到钻孔周围的裂隙中,水泥浆凝固后能对钻孔形成充分支护,保证钻孔的稳定。结果表明:与传统的聚氨酯膨胀封孔法相比,聚氨酯带压注浆封孔法可使钻孔瓦斯浓度提高约30%,抽采效果较好。     

软煤顺层瓦斯抽采钻封孔新工艺研究

以顺层软煤瓦斯抽采钻孔为研究对象,设计了一套新的封隔一体化封孔工艺,基于煤层抽采钻孔应力及注浆渗透率变化规律,分析计算了灌浆槽的位置。以钻孔抽采瓦斯的基本原理为基础,通过对五轮山软岩煤矿进行抽采实验,对比分析了运用传统封孔工艺和封隔一体化封孔工艺钻孔抽取瓦斯的效果,证明新工艺能有效提高瓦斯抽采浓度。