瓦斯抽采钻孔非凝固材料性能与智能封孔装置研究

程健维¹，赵刚¹，刘雨涛²，汤红枪³

1. 中国矿业大学安全工程学院2. 贵州永润煤业有限公司安顺煤矿3. 河南能源化工集团永煤公司城郊煤矿

摘 要：为了解决已有瓦斯钻孔封堵技术中固态封堵材料无法封堵次生裂隙、导致瓦斯抽采后期抽采效果急剧下降的难题,提出了一种操作简单、成本低廉、提高钻孔密封效果的瓦斯抽采钻孔密封方法,即通过注浆泵带压注浆的方法将一种非凝固的半流体封孔材料注入2段膨胀封堵材料形成的密闭空间内对煤岩裂隙进行封堵,同时为了配合非凝固浆液在井下需要长期保压的需求,研发了智能控制瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔系统,这套系统通过对抽采瓦斯钻孔封孔状况进行自动监测,可以在钻孔压力下降到一定数值后自动补浆,形成动态持续封堵机制。重点介绍了研制的非凝固材料成分,主要有钠基膨润土和高岭土构成,还添加了粉煤灰,三聚磷酸钠和硅酸盐水泥材料。通过测试不同水灰比范围为5∶1至20∶1的浆液的流动度、析水率的变化情况,得到4组符合要求的非凝固材料浆液水灰比,分别是8∶1、10∶1、12∶1和14∶1,最后通过测试这4组水灰比浆液在纱网中的滞留百分比,确定了非凝固材料在井下使用的最佳水灰配比为10∶1,同时对研发的智能瓦斯封孔系统也进行初步介绍。在城郊煤矿的应用结果表明:使用该技术,钻孔瓦斯抽采浓度比原有水泥基材料封孔提高了62%,同时抽采时间延长2倍。证明该工艺技术具有良好的应用前景。

关键词：瓦斯封孔;非凝固材料;性能测试;智能封孔装置;