顺层钻孔瓦斯抽采漏气规律及封孔技术研究

顺层钻孔瓦斯抽采时,在矿山压力作用下,极易出现抽采漏气的情况,为了提高顺层钻孔瓦斯抽采效果,据巷道围岩应力分布规律,分析了抽采钻孔轴向和径向的应力和裂隙分布特征,提出顺层抽采钻孔的4种漏气通道分别为:封孔材料漏气、钻孔周围煤体漏气、封孔材料与钻孔壁间隙漏气以及邻近钻孔影响漏气。基于漏气通道分析结果,得出顺层钻孔抽采应堵实钻孔径向松动圈和设计合理的封孔长度的封孔原则。根据钻孔漏气机理及封孔原则并结合现场条件,对孟津煤矿原聚氨酯封孔工艺进行考察并优化,得出优化后的封孔深度应为20 m,并结合径向裂隙范围,提出了两堵一注全程注SRS-Ⅱ高强微膨胀型快速凝固封孔材料的封孔工艺,在12030运输巷进行了工业试验。通过对封孔优化前后的跟踪监测数据进行对比分析,得出封孔优化后的瓦斯抽采体积分数为原封孔工艺瓦斯抽采体积分数的1.1～1.9倍,优化后的瓦斯抽采纯量为原封孔工艺的2.6倍左右,且原封孔工艺较封孔优化后的抽采体积分数和抽采纯量衰减明显。因此,优化后的封孔工艺抽采效果较原工艺明显提高,为同类型矿井顺层抽采封孔提供了借鉴。     

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。     

新型封孔技术在顺层钻孔瓦斯抽采中的应用

为防止顺层钻孔瓦斯抽采漏气,提升瓦斯抽采效率,针对山西晋城寺河煤矿二号井煤矿瓦斯抽采工程,深入研究分析瓦斯抽采工程中顺层钻孔气体泄漏规律,指出了顺层钻孔瓦斯抽采封孔基本原则,提出采用高强微膨胀型速凝封孔材料进行封孔的新型封孔技术。采用该新型封孔技术后瓦斯抽采纯量相较原封孔技术提升近167%。     

一种新型封孔技术在顺层钻孔瓦斯抽采作业中的应用分析

为提高顺层钻孔瓦斯抽采效果,针对顺层钻孔瓦斯抽采易出现漏气的问题,以山西潞安化工集团常村煤矿顺层钻孔瓦斯抽采工程为例,分析了顺层钻孔瓦斯抽采原封孔技术存在的不足,找出了气体泄漏的规律,基于顺层钻孔瓦斯抽采封孔的基本原则,提出了可采用高强微膨胀型速凝封孔材料来封堵顺层钻孔的新型封孔技术,应用结果表明,新封孔技术封孔效果较好,瓦斯抽采纯量明显提升,瓦斯抽采效果较好,可为类似工况下的瓦斯抽采封孔提供参考。     

煤矿瓦斯抽采钻孔主要封孔方式剖析

通过对我国煤矿瓦斯抽采主要封孔方式的分析,认为钻孔周边裂隙发育范围研究不透彻,始封深度、封孔长度选择不合理,注浆压力偏低,聚氨酯和水泥砂浆等封孔材料不能有效封堵钻孔周边煤岩层裂隙,是造成目前我国煤矿瓦斯抽采封孔效果不理想的主要原因。论文指出,研究多重损伤条件下的抽采钻孔周边裂隙发育时效特性,确定抽采钻孔的合理始封深度和两端封堵段长度,采用合适的注浆材料,提高注浆压力,是提高"两堵一注"带压封孔方法封孔效果的技术途径。     

囊袋式注浆封孔技术在郑州矿区“三软”煤层的应用

为了提高郑州矿区"三软"不稳定煤层瓦斯抽采率,采用主动支护式封孔原理研制的囊袋式注浆封孔装置,有效地封闭了钻孔周围裂隙,减少漏气通道,降低了封孔段煤体的透气性,解决了"三软"煤层抽放钻孔封孔难的问题,提高了本煤层瓦斯抽放浓度,其效果显著.     

新型瓦斯抽采钻孔注浆封孔方法及封堵机理

为研究封孔支护力对钻孔漏气量的影响，提出主动支护式注浆封孔原理并进行理论分析，得出了漏气圈截面积与漏气量的求解方程，并对影响漏气量的因素进行了分析。结果表明，漏气量随着封孔支护力和封孔段长度的增加而减小。提高钻孔的主动支护力并选择合适的封孔段长度可以减少钻孔漏气，提高抽采钻孔瓦斯体积分数和抽采纯量。据此设计了新型的注浆封孔装置，封孔初期，利用复合囊袋和注浆压力给钻孔壁施加1 MPa左右的支护力，水泥浆液可以充分填充钻孔周围的裂隙，有效阻止裂隙漏气。后期注浆材料凝固膨胀，再次对钻孔壁形成较大的支护力，又可有效预防封孔段收缩变形形成新的漏气通道，起到减小钻孔漏气量的作用。工程实践表明，与聚氨酯封孔方法相比，同等条件下，新型注浆封孔方法钻孔瓦斯体积分数提高162.2%，钻孔的瓦斯抽采纯量提高33.83%。     

二次注浆封孔技术对提高瓦斯抽采效率的应用研究

为解决高瓦斯、高应力、松软煤层瓦斯抽采钻孔周围煤体裂隙发育、钻孔密封性差的问题,提出了一种基于柔性膏体封孔材料,在保证材料流动性的同时兼顾材料支撑性的新型二次注浆封孔工艺。新型二次注浆封孔技术在柔性膏体封孔材料能够封堵钻孔动态变形产生的新生裂隙的基础上,通过依次向钻孔内注入稀浆和稠浆,在有效封堵深部裂隙的同时能够保持膏体状态,防止稀浆回流,持续高效保障钻孔密封性能。     

带压注浆封孔技术的研究应用

针对瓦斯抽采钻孔普遍存在封孔质量差、漏气严重等问题,提出了带压注浆封孔技术,能有效封堵钻孔周围裂隙、提高封孔质量,并在神华宁夏煤业集团有限责任公司金能煤业分公司进行了对比试验。结果表明,带压注浆封孔技术比原封孔工艺瓦斯抽采浓度提高25%~40%,效果显著。     

本煤层瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆密封技术

针对目前本煤层瓦斯抽采封孔注浆压力小、封孔深度小、封孔长度短、封孔操作繁琐等问题,分析了抽采钻孔漏气机制,研发了气囊封堵带压注浆密封技术。该技术通过两段膨胀时间可控的气囊,实现抽采钻孔两端任意深度的初步密封;然后在膨胀气囊之间的封闭钻孔空间内,带压注入高水速凝膨胀无机材料,通过浆液封堵、凝固后膨胀压实钻孔周围裂隙等作用,实现抽采钻孔可靠密封。现场应用试验表明:该技术可使本煤层钻孔瓦斯抽采浓度平均提高25.5%,瓦斯浓度衰减速度显著降低,有效抽采周期大幅延长。     

铝阳极氧化膜无镍常温封孔

开发了以氟锆酸钾为主盐的新型无镍常温封孔剂,研究了封孔液中K2ZrF6浓度,F^-浓度,pH值,封孔时间,封孔温度等对封孔度的影响。实验表明：槽液中添加适当量的F^-既可以槽液又可以提高封孔度,该封孔工艺不仅能在氟离子浓度低的情况下实现有效地封孔而且能消除Ni-F封孔出现的粉霜及绿色膜面。     

卸压区域顺层钻孔两堵一注定点封孔位置考察与应用

由于受底抽巷穿层钻孔条带治理的影响,后期在煤巷施工的顺层钻孔封孔深度不易掌握,采用“一堵一注”封孔工艺,取得了一定的效果,但部分钻孔存在漏气现象,结合矿井巷道预排瓦斯等值宽度测试结果,提出“两堵一注定点封孔”方法,并与现有封孔工艺的抽采参数进行对比,结果显示,两堵一注定点封孔工艺抽采效果提高了1.5倍,封孔材料节约了15.4%。     

避难硐室防护密闭门密封性能试验研究

设计了一种新型矿井避难硐室防护密闭门,通过对各种密封胶条的理论分析和实验研究表明：硬度为20~25度的矩形硅橡胶密封胶条,在静密封工况下,最佳压缩率为15%~25%。根据最佳压缩量范围并考虑机械加工误差等主要因素,设计了密封结构;通过密封试验,对防护密闭门的关键指标气密性进行了研究,验证了密封结构设计的合理性和可靠性。     

采掘机械漏油与密封技术的探讨

论述采掘机械密封技术原理 ,分析采掘机械漏油原因 ,提出防漏措施 ,介绍密封技术发展新思路     

新型分层抽水管内止水装置的研制

为满足分层抽水试验止水及观测要求,设计加工制做了一种新型管内分层抽水止水装置。此新型止水装置结构简单,方便现场取材及加工制作,且止水效果可靠,克服了以往止水方法存在的缺陷,能有效地隔离上下含水层,防止上下含水层串通,从而能够在同一井孔内实现快速地管内分层止水,保证了分层抽水试验工作的实施。     

超音速电弧喷涂涂层中/高温封孔行为研究

本文重点研究了超音速电弧喷涂涂层的中/高温封孔行为，包括氧化和水冷热震测试。结果表明，在400℃中温氧化条件下，常规低温型S100封孔剂出现了明显烧蚀，导致涂层表面和内部通孔直接暴露在大气环境中，涂层出现了较严重氧化。采用S400型中温封孔剂的涂层氧化程度显著低于S100封孔剂。在400℃水冷热震考核中，S100封孔涂层出现明显剥落，S400型涂层抗热震性能则更优。在700℃高温考核条件下，高温型S700封孔剂依然能够较好地填充涂层孔隙，因此涂层的抗氧化性得到提升。通过显微组织分析发现，中/高温封孔剂在温度升高时能够保持较好的稳定性，对涂层表面及内部孔隙可形成有效覆盖和填充，因此阻隔了外界氧气的渗透，进而提升了涂层抗氧化性和抗剥落性。     

煤层瓦斯抽采钻孔的封孔方法现状及前景探讨

瓦斯抽采对缓解煤矿瓦斯事故有重大意义,封孔质量直接影响瓦斯抽采效果。不同的瓦斯抽放环境,可选择的封孔方法也多种多样,针对不同条件选择适宜的封孔工艺和封孔材料,是保证瓦斯有效抽采的关键。根据钻孔在抽采过程中的变形破坏规律,结合目前煤矿瓦斯抽采封孔方法和材料的应用现状,将现有封孔方法按具体操作方式分为充填式、注浆式、带压式和混合式,详细介绍了不同方法用到的材料和涉及的工艺原理,并对其优缺点和适用条件进行了客观评述,最后展望了封孔材料和方法的未来发展趋势。     

煤仓环幕注浆堵水技术及应用研究

阳城煤矿-312m水平的两个煤仓,仓顶硐室及仓壁涌水点均较多而散,涌水量各约10m3/h。通过采取疏放、环幕堵截、直接封堵出水点等综合治理技术方法,效果明显,涌水量衰减至0.2 m3/h以下,从而确保了煤仓的安全正常使用。     

顺层预抽钻孔封孔技术优化及应用研究

煤矿井下顺层预抽钻孔封孔应根据不同倾角类型有针对性地采取优化措施。通过对平庆煤矿封孔现状的考察和大量的封孔优化对比实验,得出顺层预抽钻孔孔口免抽段长度、使用钻屑量与地应力之间存在的函数关系,确定了合理封孔深度。从瓦斯抽采效果、经济性、操作难易程度综合考虑,对比分析得出不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化技术,并在现场实际使用论证。上行钻孔封堵孔外,下行钻孔封堵孔内,近水平钻孔封堵孔内和孔外。不同类型倾角顺层预抽钻孔封孔优化后,提高了抽采浓度,缩短了煤层预抽时间,保障了煤矿安全开采。