楊昆?趙曉榮?苗海生

摘 要：針對(duì)冀中能源張礦集團(tuán)宣東礦瓦斯抽采封孔質(zhì)量差、抽采瓦斯?jié)舛绕偷膯?wèn)題，引進(jìn)了賽瑞新型封孔劑和配套礦用手動(dòng)注漿泵組合封孔工藝。通過(guò)在III3209軌巷試驗(yàn)，結(jié)果表明：賽瑞封孔劑和配套礦用手動(dòng)注漿泵聯(lián)合使用的封孔工藝比原封孔工藝平均瓦斯抽采濃度提高了近40%，單孔平均多抽瓦斯量約為1036.8 m3。

關(guān)鍵詞：封孔；賽瑞封孔劑；注漿泵；試驗(yàn)

一、概述

瓦斯治理是煤礦安全生產(chǎn)工作過(guò)程中的重中之重，做好煤礦瓦斯治理工作、保護(hù)礦工生命安全的重要舉措。在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)由于抽采鉆孔封堵不嚴(yán)造成漏氣，使得抽出瓦斯?jié)舛绕?，煤體中大量的瓦斯不能被抽出，采掘過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限的情況，從而影響煤礦的安全生產(chǎn)。“一通三防”的關(guān)鍵是防突，防突的關(guān)鍵是抽采，而抽采的關(guān)鍵還在于鉆孔的封孔質(zhì)量，只有保證封孔質(zhì)量才能有效地將煤層內(nèi)的瓦斯抽出來(lái)，才能消除突出事故發(fā)生。

冀中能源張礦集團(tuán)宣東礦位于河北省張家口宣化區(qū)境內(nèi)，礦井于1997年6月開工建設(shè)，2001年11月正式建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn)噸/年，井田面積26km2，是公司的主力生產(chǎn)礦井之一。自1999年礦井進(jìn)入采區(qū)煤層巷道掘進(jìn)施工后，煤巷掘進(jìn)工作面經(jīng)常出瓦斯超限現(xiàn)象。2001年8月礦井瓦斯等級(jí)鑒定為高瓦斯礦井，2009年該礦瓦斯等級(jí)鑒定為煤與瓦斯突出礦井。

宣東礦目前Ⅲ3煤層瓦斯含量高，瓦斯涌出較大，嚴(yán)重威脅礦井采掘安全。該礦瓦斯抽采鉆孔采用在抽放管路上纏棉布，將聚氨酯類化學(xué)封孔材料涂抹或澆淋于棉布上的封孔方法，此種方法短期看效果較好，但隨著時(shí)間的推移，抽采效率顯著降低，難以滿足現(xiàn)階段采掘抽采要求，迫切需要改進(jìn)封孔材料及封孔工藝。

二、封孔工藝

1、賽瑞封孔劑

本產(chǎn)品是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)針對(duì)礦井煤層瓦斯抽放研發(fā)的高分子聚合材料，在聚酯材料中加入微膨脹顆粒，增大材料膨脹性與滲透性，更加適宜封堵微裂隙。產(chǎn)品主要用于密封瓦斯抽放鉆孔，提高礦井瓦斯抽放效果。以1：1的體積比混合使用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作需要可提供不同發(fā)泡倍數(shù)及聚合時(shí)間的產(chǎn)品。此封孔劑具有膨脹性大、可塑性和抗壓、抗剪能力強(qiáng)、粘結(jié)力和氣密性好等優(yōu)點(diǎn)。該材料根據(jù)煤礦現(xiàn)場(chǎng)對(duì)起泡時(shí)間、發(fā)泡倍數(shù)等參數(shù)需求分為三種類型。

2、封孔設(shè)備

針對(duì)鉆孔封孔深度大、賽瑞起泡的特性以及井下對(duì)機(jī)械設(shè)備輕便、靈巧、安全、實(shí)用的要求，封孔時(shí)采用中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開發(fā)出一種高質(zhì)量注漿的礦用手動(dòng)注漿泵——KSZB160-2多功能雙料注漿泵。

注漿泵無(wú)需用電，氣驅(qū)動(dòng)，工作時(shí)不產(chǎn)生噪聲。它適用于化學(xué)材料注漿工作，能準(zhǔn)確高效地完成注漿工作，注漿泵重量輕，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)輸方便，封孔質(zhì)量高，效果顯著，成本相對(duì)低廉，是技術(shù)先進(jìn)、性能安全的用于煤礦瓦斯鉆孔注漿設(shè)備。該設(shè)備包括吸料裝置，泵體、出料裝置和混合裝置，動(dòng)力來(lái)源于人力，吸料裝置包括吸料管、彎管；泵體包括泵、拉桿、泵架、連桿以及搖桿；出料裝置包括出料管、直通接頭；混合裝置包括槍頭和外接管。

3、具體封孔工藝

（1）在抽采管前端約1.5～2m處開始往外纏麻袋片（或棉紗、布料等），纏繞長(zhǎng)度約為0.2～0.5m，并用鐵絲扎緊。

（2）在麻袋片或棉紗上均勻涂上1：1比例的賽瑞封孔黑料和白料，然后依次連接抽采管，并迅速塞入孔內(nèi)。

（3）在抽采管末端安裝上閥門，然后把管徑為4分的注漿鐵管插入孔中，用蘸有黑料和白料的賽瑞封孔材料的棉紗封堵住孔口。

（4）安裝好KSZB160-2型礦用手動(dòng)注漿泵，注漿泵使用參照KSZB160-2型礦用手動(dòng)注漿泵說(shuō)明書。

（5）在手動(dòng)注漿泵的兩個(gè)料杯內(nèi)加入黑白料（賽瑞封孔劑），開始?jí)罕?，待兩個(gè)出料管都出料后，再接上槍頭，并將槍頭通過(guò)四分閥門接到注漿鐵管上。

（6）隨后使用手動(dòng)注漿泵向鉆孔內(nèi)形成的封閉空間中注入一定量的賽瑞封孔材料，根據(jù)宣東礦的封孔深度計(jì)算得出黑白料各3L。

（7）完成注漿后，從注漿鐵管上卸下槍頭，并關(guān)閉注漿鐵管末端的閥門。

（8）把進(jìn)料管插入到混有少量清洗劑的清水中，沖洗設(shè)備及槍頭，再用清水沖洗一次。

（9）卸下進(jìn)料管和出料管及槍頭，并將設(shè)備擦拭干凈。

新型封孔工藝在增加封孔密實(shí)性的同時(shí)又增長(zhǎng)了封孔長(zhǎng)度，可有效封堵鉆孔裂隙帶，杜絕漏氣的可能，可提高鉆孔瓦斯的抽采濃度，延長(zhǎng)瓦斯抽采期。

三、應(yīng)用效果及效益

1、應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察并與礦方協(xié)商后，決定選取正在掘進(jìn)的III3209軌巷作為本次試驗(yàn)地點(diǎn)。

在III3209軌巷同一鉆場(chǎng)相鄰鉆孔或該巷道相鄰鉆場(chǎng)分別使用原封孔材料封孔及賽瑞封孔劑注漿泵組合封孔，接入抽采管路后在相同抽采條件下測(cè)定兩種封孔材料封孔后的瓦斯?jié)舛?。賽瑞注漿泵組合封孔工藝比原封孔工藝瓦斯抽采濃度平均提高了近40%，且延長(zhǎng)了瓦斯有效抽放期，充分反映了賽瑞封孔劑及帶壓注漿封孔工藝的優(yōu)越性。

2、應(yīng)用效益

賽瑞封孔劑具有抗壓強(qiáng)度大、柔韌性好、煤孔壁粘合性優(yōu)等特點(diǎn)，使用其和珠江本的組合封孔后鉆孔抽放周期、抽放濃度等與原封孔方式相比均取得了較大的改善。綜合對(duì)比得出：高抽放濃度維持周期長(zhǎng)，一次封孔后一般可達(dá)2個(gè)月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036.8 m3（按抽2個(gè)月算），以0.5元/m3計(jì)算瓦斯收益，則單孔創(chuàng)造利潤(rùn)為518.4元。賽瑞封孔劑和注漿泵組合封孔工藝的成功使用對(duì)宣東礦的瓦斯治理提供了有力的保障，良好的鉆孔抽采效果使大量瓦斯提前被抽出，有效降低了采掘過(guò)程中煤與瓦斯突出的可能性，賽瑞封孔劑和注漿泵的應(yīng)用不僅為宣東礦創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也取得了顯著的社會(huì)效益。

四、結(jié)論

（1）賽瑞封孔劑和注漿泵組合封孔工藝封孔長(zhǎng)度可以達(dá)到8米以上，增加了封孔深度和長(zhǎng)度，有效避開巷道松動(dòng)圈，比原封孔工藝瓦斯抽采濃度平均提高了近40%，且延長(zhǎng)了瓦斯有效抽放期，充分反映了賽瑞封孔劑及帶壓注漿封孔工藝的優(yōu)越性。

（2）賽瑞封孔劑和注漿泵組合封孔工藝高抽采濃度維持周期長(zhǎng)，一次封孔后一般可達(dá)2個(gè)月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036.8 m3（按抽2個(gè)月算），以0.5元/m3計(jì)算瓦斯收益，則單孔創(chuàng)造利潤(rùn)為518.4元。