瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法

《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》涉及煤礦技術(shù)領(lǐng)域中的封孔技術(shù)，具體涉及一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法。

隨著煤炭工業(yè)及煤礦生產(chǎn)機(jī)械化的高速發(fā)展，煤礦生產(chǎn)中的塵害問題依然嚴(yán)峻，煤礦工人塵肺病發(fā)病率較高，煤塵爆炸時(shí)有發(fā)生，瓦斯突出是煤礦井下一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，嚴(yán)重制約煤礦的安全生產(chǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的采煤過程需要先對煤層抽放瓦斯，由于煤層深埋地下，煤層之間壓力大，需要在煤層打孔后插入瓦斯抽放管，將煤層深處瓦斯氣體抽出。抽放瓦斯過程需要對抽放管進(jìn)行密封，傳統(tǒng)簡便方法是直接采用水泥砂漿封孔，將瓦斯抽放管插入鉆孔的封孔段底部用木楔或棉紗堵住然后將水泥封孔。待水泥石漿凝固后便可抽氣。用水泥砂漿封孔注水耗費(fèi)時(shí)間長，密封效果欠佳，承受氣壓能力不強(qiáng)，而且耗費(fèi)材料多、操作不方便。

另外，截至2014年2月14日的利用水泥漿與煤體結(jié)合部緊密，水泥漿凝固后有微小收縮，密封效果差，還會(huì)污染煤體，造成煤的灰份增加。

圖1是《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》封孔方法的流程示意圖之一；

圖2是《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》封孔方法的流程示意圖之二；

圖3是《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》中注漿封孔裝置的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》中定量加料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號1為瓦斯抽放管，2為囊袋，3為約束套圈，4為注漿管，5為爆破閥，6為集氣段，7為單向閥，8為攪拌器，9為注漿泵，10為閥門，11為橫臥的筒狀料倉，12為進(jìn)料口，13為出料口，14為轉(zhuǎn)筒，15為轉(zhuǎn)軸，16為葉片。

2018年12月20日，《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

• 實(shí)施例1

一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，參見圖1，在利用鉆具對煤層鉆孔的同時(shí)，對煤粉進(jìn)行收集并過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大于1毫米；然后，將過濾后的細(xì)煤粉輸入攪拌器中并添加水泥和白乳膠攪拌制成細(xì)煤混合料。

制成細(xì)煤粉混合料的各原料可以采用定量加料裝置或者定量加液裝置。其中定量加液體裝置可以采用閥門控制，而定量加料裝置可以采用如圖5所述的結(jié)構(gòu)。圖5中，定量加料裝置包括一個(gè)橫臥的筒狀料倉11和一個(gè)橫臥安裝于該筒狀料倉內(nèi)的轉(zhuǎn)筒14，筒狀料倉11的上、下分別設(shè)置有進(jìn)料口12和出料口13，轉(zhuǎn)筒14的側(cè)壁上設(shè)置有葉片16，各葉片16的外輪廓與筒狀料倉11內(nèi)壁匹配。由于葉片間隙為定量間隙，通過設(shè)置不同型號的定量加料裝置可以確保每次釋放特定的物料。

所述定量加料裝置可以通過手動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)；也可以將其變成可控定量加料裝置，即將轉(zhuǎn)筒14的轉(zhuǎn)軸15與動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出軸與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸15連接，設(shè)置有改變動(dòng)力機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。

細(xì)煤混合料各成分的重量百分比成分：向圖3中的攪拌器8中添加以下重量百分比成分：細(xì)煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%，攪拌制成細(xì)煤混合料；再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.3～0.5。

如圖3和圖4，利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口。在瓦斯抽放管1的管體上依次固定有前、后囊袋2，位于瓦斯抽放管1兩端的囊袋2之間相隔為3米~15米間距。在各囊袋2內(nèi)貫穿連接有注漿管4，所述注漿管4通過支管與囊袋2內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥7，注漿管4末端固定密封在后側(cè)的囊袋2內(nèi)；在相鄰兩囊袋2之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥5；在各囊袋2外側(cè)各套裝兩個(gè)具有約束力的約束套圈3。在相鄰兩囊袋2之間注漿管壁上的爆破閥5，注漿壓力增加到0.5兆帕?xí)r即刻爆破，擋中間的兩個(gè)爆破閥5爆破后，漿液進(jìn)入前后囊袋2之間的空間，進(jìn)行加壓封孔。另外，瓦斯抽放管4最內(nèi)端設(shè)置有集氣段6，在該集氣段6上分布有條形或圓形透氣孔。

• 實(shí)施例2

內(nèi)容與實(shí)施例1基本相同，相同之處不重述，不同的是：細(xì)煤混合料各成分重量百分比：細(xì)煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳膠5～6%。再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.4～0.5。

• 實(shí)施例3

內(nèi)容與實(shí)施例2基本相同，相同之處不重述，不同的是：細(xì)煤粉68%，水泥27%，白乳膠5%。再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.4。

• 實(shí)施例4

另一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，參見圖2，在利用鉆具對煤層鉆孔的同時(shí)，對煤粉進(jìn)行收集并過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大于1毫米；然后，將過濾后的細(xì)煤粉輸入攪拌器中并添加水泥和白乳膠攪拌制成細(xì)煤混合料。

制成細(xì)煤粉混合料的各原料可以采用定量加料裝置或者定量加液裝置。其中定量加液體裝置可以采用閥門控制，而定量加料裝置可以采用如圖5所述的結(jié)構(gòu)。圖5中，定量加料裝置包括一個(gè)橫臥的筒狀料倉11和一個(gè)橫臥安裝于該筒狀料倉內(nèi)的轉(zhuǎn)筒14，筒狀料倉11的上、下分別設(shè)置有進(jìn)料口12和出料口13，轉(zhuǎn)筒14的側(cè)壁上設(shè)置有葉片16，各葉片16的外輪廓與筒狀料倉11內(nèi)壁匹配。由于葉片間隙為定量間隙，通過設(shè)置不同型號的定量加料裝置可以確保每次釋放特定的物料。

所述定量加料裝置可以通過手動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸15旋轉(zhuǎn)；也可以將其變成可控定量加料裝置，即將轉(zhuǎn)筒14的轉(zhuǎn)軸15與動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出軸與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸15連接，設(shè)置有改變動(dòng)力機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。

細(xì)煤混合料各成分的重量百分比成分：向圖3中的攪拌器8中添加以下重量百分比成分：細(xì)煤粉80～92%，白乳膠8～20%，攪拌制成細(xì)煤混合料；再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.3～0.5。

如圖3和圖4，利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口。在瓦斯抽放管1的管體上依次固定有前、后囊袋2，位于瓦斯抽放管1兩端的囊袋2之間相隔為3米~15米間距。在各囊袋2內(nèi)貫穿連接有注漿管4，所述注漿管4通過支管與囊袋2內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥7，注漿管4末端固定密封在后側(cè)的囊袋2內(nèi)；在相鄰兩囊袋2之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥5；在各囊袋2外側(cè)各套裝兩個(gè)具有約束力的約束套圈3。在相鄰兩囊袋2之間注漿管壁上的爆破閥5，注漿壓力增加到0.5兆帕?xí)r即刻爆破，擋中間的兩個(gè)爆破閥5爆破后，漿液進(jìn)入前后囊袋2之間的空間，進(jìn)行加壓封孔。另外，瓦斯抽放管4最內(nèi)端設(shè)置有集氣段6，在該集氣段6上分布有條形或圓形透氣孔。

利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前后分別固定有前后囊袋，在各囊袋內(nèi)貫穿連接有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥。

• 實(shí)施例5

內(nèi)容與實(shí)施例4基本相同，相同之處不重述，不同的是：細(xì)煤混合料各成分重量百分比優(yōu)選：細(xì)煤粉90%，白乳膠10%。再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.4。

瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法發(fā)明專利

《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》的目的是提供一種可以有效防止噴孔的多段囊袋封孔器。

瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法技術(shù)方案

一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，

（1）利用鉆具對煤層鉆孔的同時(shí)，對煤粉進(jìn)行收集并過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大于1毫米；

（2）將過濾后的細(xì)煤粉輸入攪拌器中并添加水泥和白乳膠攪拌制成細(xì)煤混合料，該細(xì)煤混合料各成分的重量百分比成分為：細(xì)煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%；

（3）再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.3～0.5；

（4）利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前后分別固定有前后囊袋，在各囊袋內(nèi)貫穿連接有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥。所述細(xì)煤混合料各成分重量百分比優(yōu)選：細(xì)煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳膠5～6%，進(jìn)一步優(yōu)選：細(xì)煤粉68%，水泥27%，白乳膠5%。水與細(xì)煤混合料比例為0.4。在各囊袋外側(cè)至少設(shè)置一個(gè)約束套圈。所述瓦斯抽放管最內(nèi)端設(shè)置有集氣段，在該集氣段上分布有條形或圓形透氣孔。

細(xì)煤粉或水泥采用定量加料裝置被輸入攪拌器中，所述定量加料裝置包括一個(gè)橫臥的筒狀料倉和一個(gè)橫臥安裝于該筒狀料倉內(nèi)的轉(zhuǎn)筒，筒狀料倉的上、下分別設(shè)置有進(jìn)料口和出料口，轉(zhuǎn)筒的側(cè)壁上設(shè)置有葉片，各葉片的外輪廓與筒狀料倉內(nèi)壁匹配。由于葉片間隙為定量間隙，通過設(shè)置不同型號的定量加料裝置可以確保每次釋放特定的物料。

所述定量加料裝置通過手動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；或者將轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出軸與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸連接，設(shè)置有改變動(dòng)力機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。

另一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，（1）利用鉆具對煤層鉆孔的同時(shí)，對煤粉進(jìn)行收集并過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大于1毫米；（2）將過濾后的細(xì)煤粉輸入攪拌器中并添加白乳膠攪拌制成細(xì)煤混合料，該細(xì)煤混合料各成分的重量百分比成分為：細(xì)煤粉80～92%，白乳膠8～20%，攪拌制成細(xì)煤混合料；（3）再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.3～0.5；攪拌制成細(xì)煤漿；（4）利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前后分別固定有前后囊袋，在各囊袋內(nèi)貫穿連接有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥。所述細(xì)煤混合料各成分重量百分比優(yōu)選：細(xì)煤粉90%，白乳膠10%。

瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法有益效果

《瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》利用細(xì)煤粉作為封孔材料，可以就地取材，降低開采成本，調(diào)配簡單方便，經(jīng)過多次試驗(yàn)確定封孔效果非常好?！锻咚诡A(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法》利用細(xì)煤漿代替水泥漿，進(jìn)行封孔，煤漿與煤體結(jié)合緊密，無收縮，對煤體沒有污染。而且在開采煤層后不會(huì)殘留太多水泥砂石等雜物，開采純度高，開采效率高，非常適合推廣實(shí)施。

1.一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：

（1）利用鉆具對煤層鉆孔的同時(shí)，對煤粉進(jìn)行收集并過濾，保持煤粉粒徑不大于1毫米；

（2）將過濾后的細(xì)煤粉輸入攪拌器中并添加水泥和白乳膠攪拌制成細(xì)煤混合料，該細(xì)煤混合料各成分的重量百分比成分為：細(xì)煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%；

（3）再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.3～0.5，攪拌制成細(xì)煤漿；

（4）利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前后分別固定有前后囊袋，在各囊袋內(nèi)貫穿連接有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述細(xì)煤混合料各成分重量百分比為：細(xì)煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳膠5～6%。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：細(xì)煤粉68%，水泥27%，白乳膠5%；水與細(xì)煤混合料比例為0.4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：在各囊袋外側(cè)至少設(shè)置一個(gè)約束套圈。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述瓦斯抽放管最內(nèi)端設(shè)置有集氣段，在該集氣段上分布有條形或圓形透氣孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：細(xì)煤粉或水泥采用定量加料裝置被輸入攪拌器中，所述定量加料裝置包括一個(gè)橫臥的筒狀料倉和一個(gè)橫臥安裝于該筒狀料倉內(nèi)的轉(zhuǎn)筒，筒狀料倉的上、下分別設(shè)置有進(jìn)料口和出料口，轉(zhuǎn)筒的側(cè)壁上設(shè)置有葉片，各葉片的外輪廓與筒狀料倉內(nèi)壁匹配。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述定量加料裝置通過手動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；或者將轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：動(dòng)力機(jī)構(gòu)的輸出軸與轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸連接，設(shè)置有改變動(dòng)力機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。

9.一種瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：（1）利用鉆具對煤層鉆孔的同時(shí)，對煤粉進(jìn)行收集并過濾，保持煤粉粒徑不大于1毫米；（2）將過濾后的細(xì)煤粉輸入攪拌器中并添加白乳膠攪拌制成細(xì)煤混合料，該細(xì)煤混合料各成分的重量百分比成分為：細(xì)煤粉80～92%，白乳膠8～20%，攪拌制成細(xì)煤混合料；（3）再加入水繼續(xù)攪拌，使水與細(xì)煤混合料比例為0.3～0.5；攪拌制成細(xì)煤漿；（4）利用注漿泵將細(xì)煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前后分別固定有前后囊袋，在各囊袋內(nèi)貫穿連接有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內(nèi)腔連通，并在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設(shè)置有爆破閥。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的瓦斯預(yù)抽鉆孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述細(xì)煤混合料各成分重量百分比優(yōu)選：細(xì)煤粉90%，白乳膠10%。

一、用途：

煤體注水,抽放瓦斯氣體。

二、功能：

1、水分進(jìn)入煤體，釋放部分瓦斯，有效降低煤體瓦斯含量。

2、注水達(dá)到效果后，可降低粉塵80%以上，改善工人作業(yè)環(huán)境，杜絕粉塵爆炸事故。

3、濕潤煤體，減少火工產(chǎn)品，降低成本，增加工人的安全感；

4、起到防突效果，有效地釋放了地應(yīng)力、瓦斯壓力，杜絕了割煤時(shí)突出事故的發(fā)生；

5、解決了割煤礦和防突打鉆時(shí)瓦斯超限問題，能有效防止煤、瓦斯突出與爆炸。

三、結(jié)構(gòu)：

封孔器由高壓橡膠膨脹膠管，中間鋼管、滑動(dòng)密封接頭及注壓接頭組成。

四、注意事項(xiàng)：

送插封孔器及回收封存孔器嚴(yán)禁帶壓操作。

瓦斯粉料封孔是封孔材料的一種，主要用于煤礦瓦斯抽采鉆孔密封，以防止瓦斯等有害氣體的泄露。

按瓦斯來源不同，可分三類：①抽放開采煤層本身的瓦斯。開采高沼氣厚煤層時(shí)，瓦斯主要來自開采層本身。撫順煤礦在煤巷掘進(jìn)前，從底板巖石巷道打鉆穿透煤層,鉆孔中插入鋼管并將孔口周圍密封,瓦斯從插管中抽出。因抽放超前于掘進(jìn)、回采，使采掘工作減少了瓦斯威脅，此法又稱“鉆孔預(yù)抽瓦斯”。②抽放鄰近煤層中的瓦斯。在多煤層礦井，用長壁工作面回采時(shí)，頂?shù)装鍘r層和煤層（包括可采層與不可采層）卸壓，瓦斯流動(dòng)性增加，大量涌入工作面，危害生產(chǎn)。通常在回采前打鉆孔到頂板或底板的鄰近煤層，回采后瓦斯大量流入鉆孔，通過孔口插管，將瓦斯抽出。③抽放采空區(qū)的瓦斯。有的礦井采空區(qū)大量涌出瓦斯，可在采空區(qū)周圍密閉墻上插入鋼管；也可以從巷道向采空區(qū)打鉆孔，抽放瓦斯。

在條件適宜時(shí)還可從地面鉆孔抽放瓦斯。優(yōu)點(diǎn)是不受井下采煤工作的限制和干擾，鉆孔抽放工作可超前于采掘工作，抽放時(shí)間較充裕。缺點(diǎn)是鉆孔較深，需排除孔內(nèi)積水。