一种免清理钻孔密封段煤粉进行封孔的方法与流程

本发明涉及一种瓦斯抽采钻孔的封孔方法，具体是一种免清理钻孔密封段煤粉进行封孔的方法。

背景技术：

煤矿井下瓦斯抽采钻孔的封孔质量是决定钻孔抽采瓦斯效果的重要因素之一，现场调研发现：在瓦斯抽采钻孔密封段残余大量的煤粉，可能造成的后果有以下几个方面：①钻孔内煤粉阻碍封孔装置的正常插入，煤粉过多时甚至会导致封孔装置无法插入指定位置；②钻孔密封完成后，由于钻孔密封段煤粉内的裂隙贯穿钻孔内外空间，形成导气通道，极大的降低了钻孔的密封质量。为了降低煤粉的上述影响，现有清理钻孔煤粉的方法主要有高压注水清理煤粉和高压注入空气清理煤粉两种方法。高压注水能解决坚硬煤层非近水平钻孔的煤粉清理，但是对松软煤层，在高压水的作用下，会出现负效应，即钻孔周围的松软煤体遇水坍塌，造成钻孔失效。另一种高压注入空气的方法，在清理钻孔煤粉时存在以下问题：①高压空气出气口位置的煤粉被吹起，就近沉降，最终形成波浪线式煤粉堆积，距离瓦斯抽采钻孔的孔口越远，煤粉清理效果越差；②在注高压空气时，颗粒微小的煤粉会从钻孔的孔口涌出，进而在巷道内形成粉尘，污染巷道内的工作环境，严重危害煤矿工人的身体健康。因此如何有效降低煤粉对瓦斯抽采孔封孔的影响。从而保障封孔质量，提高瓦斯抽采效果，是本行业的研究方向。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种免清理钻孔密封段煤粉进行封孔的方法，能将煤粉固化在瓦斯抽采钻孔内，从而不仅能有效降低煤粉对瓦斯抽采孔封孔的影响，保障封孔质量，提高瓦斯抽采效果；而且能提高瓦斯抽采钻孔的防塌陷能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种免清理钻孔密封段煤粉进行封孔的方法，包括以下步骤：

a、先按照重量百分比将35％～40％水泥、15％～20％滑石粉、10％～15％膨润土、10％～15％仲烷基磺酸钠、6％～10％减水剂、5％～10％氯化钠、5％～10％粉煤灰和3％～8％硫酸钠混合制成煤粉固化材料，然后将煤粉固化材料与水按照1:8～12的比例混合均匀后，制成煤粉固化材料溶液；

b、根据煤矿瓦斯抽采要求，在煤层内施工瓦斯抽采钻孔，施工完成后采用装有负角度喷嘴的高压喷射装备将步骤a制备的煤粉固化材料溶液喷射到瓦斯抽采孔密封段处，从而在瓦斯抽采孔密封段内形成至少三处的漏孔壁凹陷区；

c、将高压喷射装备的负角度喷嘴更换为雾化喷头，然后通过雾化喷头将煤粉固化材料溶液均匀喷洒在瓦斯抽采孔密封段内的煤粉表面，使煤粉固化材料溶液充分浸透煤粉，形成致密固化的煤粉固化体；

d、待煤粉固化体充分固化后，组装封孔管，确保封孔管的总长度为10m～12m，在距离封孔管前端0.5m～1m的位置，捆绑第一组聚氨酯封孔袋，在距离封孔管前端9.5m～10m的位置上捆绑第二组聚氨酯封孔袋，同时在第二组聚氨酯封孔袋上固定有注浆管；

e、按顺序挤压第一组聚氨酯封孔袋和第二组聚氨酯封孔袋，待两组封孔袋内的聚氨酯材料充分混合后，将封孔管前端送入瓦斯抽采钻孔内，使第一组聚氨酯封孔袋和第二组聚氨酯封孔袋处于瓦斯抽采钻孔密封段处，注浆管一端处于瓦斯抽采孔内、另一端处于瓦斯抽采孔外，待两组聚氨酯封孔袋内的聚氨酯固化后，使两组聚氨酯封孔袋和瓦斯抽采钻孔孔壁围成密封空间，从而完成初步封孔；

f、通过注浆管向密封空间内注入液态聚氨酯，直至有聚氨酯从注浆管溢出时，封堵注浆管；液态聚氨酯在密封空间内持续进行聚氨酯固化反应，待聚氨酯完全固化后，即完成钻孔的密封过程。

进一步，所述高压喷射装备的负角度喷嘴向下开角为40°～50°。

进一步，所述雾化喷头喷出的煤粉固化材料溶液直径小于500μm。

进一步，所述高压喷射装备的喷射压力为3～5mpa。

与现有技术相比，本发明采用煤粉固化材料溶液对瓦斯抽采钻孔密封段进行冲击，从而形成多个漏孔壁凹陷区，用于容纳煤粉，然后在钻孔密封段进行煤粉固化溶液的雾化喷洒，便于煤粉与煤粉固化材料溶液的接触和吸收，煤粉固化材料溶液既能将煤粉固化在漏孔壁凹陷区内，还能在煤粉表面形成较大的强度，从而有助于提高瓦斯抽采钻孔的防塌陷能力，保证封孔质量。并且在孔壁表面和煤粉均完成固化，漏孔壁凹陷区的存在有效增加了封孔材料和孔壁的粘结力和摩擦力，提高了封孔材料和孔壁的粘合的紧密程度，使封孔材料与孔壁之间不易产生裂隙，提高了封孔质量减少了外界空气进入钻孔内，保证了瓦斯抽采效果，由于提高防塌陷能力，因此还延长了钻孔的使用寿命。因此本发明具有操作简单，省时省力，成本低，使用效果好，适用范围广，在钻孔封孔领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的布置示意图。

图中：1、煤体；2、瓦斯抽采钻孔；3、注浆管；4、封孔管；5、第二组聚氨酯封孔袋；6、聚氨酯；7、漏孔壁凹陷区；8、煤粉；9、第一组聚氨酯封孔袋。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1所示，以图1的左侧为前方进行专利描述，本发明包括以下步骤：

a、先按照重量百分比将35％～40％水泥、15％～20％滑石粉、10％～15％膨润土、10％～15％仲烷基磺酸钠、6％～10％减水剂、5％～10％氯化钠、5％～10％粉煤灰和3％～8％硫酸钠混合制成煤粉固化材料，然后将煤粉固化材料与水按照1:8～12的比例混合均匀后，制成煤粉固化材料溶液；

b、根据煤矿瓦斯抽采要求，在煤层内施工瓦斯抽采钻孔2，施工完成后采用装有负角度喷嘴的高压喷射装备将步骤a制备的煤粉固化材料溶液喷射到瓦斯抽采孔密封段处，从而在瓦斯抽采孔密封段内形成至少三处的漏孔壁凹陷区7；

c、将高压喷射装备的负角度喷嘴更换为雾化喷头，然后通过雾化喷头将煤粉固化材料溶液均匀喷洒在瓦斯抽采孔密封段内的煤粉8表面，使煤粉固化材料溶液充分浸透煤粉8，形成致密固化的煤粉固化体；

d、待煤粉固化体充分固化后，组装封孔管4，确保封孔管4的总长度为10m～12m，在距离封孔管4前端0.5m～1m的位置，捆绑第一组聚氨酯封孔袋9，在距离封孔管4前端9.5m～10m的位置上捆绑第二组聚氨酯封孔袋5，同时在第二组聚氨酯封孔袋5上固定有注浆管3；

e、按顺序挤压第一组聚氨酯封孔袋9和第二组聚氨酯封孔袋5，待两组封孔袋内的聚氨酯材料充分混合后，将封孔管4前端送入瓦斯抽采钻孔2内，使第一组聚氨酯封孔袋9和第二组聚氨酯封孔袋5处于瓦斯抽采钻孔密封段处，注浆管3一端处于瓦斯抽采孔2内、另一端处于瓦斯抽采孔2外，待两组聚氨酯封孔袋内的聚氨酯固化后，使两组聚氨酯封孔袋和瓦斯抽采钻孔2孔壁围成密封空间，从而完成初步封孔；

f、通过注浆管3向密封空间内注入液态聚氨酯，直至有聚氨酯6从注浆管3溢出时，封堵注浆管3；液态聚氨酯在密封空间内持续进行聚氨酯固化反应，待聚氨酯6完全固化后，即完成钻孔的密封过程。此时通过封孔管4即能进行瓦斯抽采。

上述负角度喷嘴、高压喷射装备、雾化喷头和聚氨酯封孔袋均为现有结构。

进一步，所述高压喷射装备的负角度喷嘴向下开角为40°～50°。

进一步，所述雾化喷头喷出的煤粉固化材料溶液直径小于500μm。

进一步，所述高压喷射装备的喷射压力为3～5mpa。