瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法

《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》涉及煤矿技术领域中的封孔技术，具体涉及一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法。

随着煤炭工业及煤矿生产机械化的高速发展，煤矿生产中的尘害问题依然严峻，煤矿工人尘肺病发病率较高，煤尘爆炸时有发生，瓦斯突出是煤矿井下一种严重的自然灾害，严重制约煤矿的安全生产。标准的采煤过程需要先对煤层抽放瓦斯，由于煤层深埋地下，煤层之间压力大，需要在煤层打孔后插入瓦斯抽放管，将煤层深处瓦斯气体抽出。抽放瓦斯过程需要对抽放管进行密封，传统简便方法是直接采用水泥砂浆封孔，将瓦斯抽放管插入钻孔的封孔段底部用木楔或棉纱堵住然后将水泥封孔。待水泥石浆凝固后便可抽气。用水泥砂浆封孔注水耗费时间长，密封效果欠佳，承受气压能力不强，而且耗费材料多、操作不方便。

另外，截至2014年2月14日的利用水泥浆与煤体结合部紧密，水泥浆凝固后有微小收缩，密封效果差，还会污染煤体，造成煤的灰份增加。

图1是《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》封孔方法的流程示意图之一；

图2是《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》封孔方法的流程示意图之二；

图3是《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》中注浆封孔装置的外观结构示意图；

图4是图3的剖面结构示意图；

图5是《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》中定量加料装置的结构示意图。

图中标号1为瓦斯抽放管，2为囊袋，3为约束套圈，4为注浆管，5为爆破阀，6为集气段，7为单向阀，8为搅拌器，9为注浆泵，10为阀门，11为横卧的筒状料仓，12为进料口，13为出料口，14为转筒，15为转轴，16为叶片。

2018年12月20日，《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》获得第二十届中国专利优秀奖。 2100433B

• 实施例1

一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，参见图1，在利用钻具对煤层钻孔的同时，对煤粉进行收集并过滤或粉碎过滤，保持煤粉粒径不大于1毫米；然后，将过滤后的细煤粉输入搅拌器中并添加水泥和白乳胶搅拌制成细煤混合料。

制成细煤粉混合料的各原料可以采用定量加料装置或者定量加液装置。其中定量加液体装置可以采用阀门控制，而定量加料装置可以采用如图5所述的结构。图5中，定量加料装置包括一个横卧的筒状料仓11和一个横卧安装于该筒状料仓内的转筒14，筒状料仓11的上、下分别设置有进料口12和出料口13，转筒14的侧壁上设置有叶片16，各叶片16的外轮廓与筒状料仓11内壁匹配。由于叶片间隙为定量间隙，通过设置不同型号的定量加料装置可以确保每次释放特定的物料。

所述定量加料装置可以通过手动驱动转轴15旋转；也可以将其变成可控定量加料装置，即将转筒14的转轴15与动力机构传动连接。动力机构的输出轴与转筒的转轴15连接，设置有改变动力机构转速的控制机构。

细煤混合料各成分的重量百分比成分：向图3中的搅拌器8中添加以下重量百分比成分：细煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳胶4～6%，搅拌制成细煤混合料；再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.3～0.5。

如图3和图4，利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口。在瓦斯抽放管1的管体上依次固定有前、后囊袋2，位于瓦斯抽放管1两端的囊袋2之间相隔为3米~15米间距。在各囊袋2内贯穿连接有注浆管4，所述注浆管4通过支管与囊袋2内腔连通，并在支管上安装有单向阀7，注浆管4末端固定密封在后侧的囊袋2内；在相邻两囊袋2之间的注浆管壁上设置有爆破阀5；在各囊袋2外侧各套装两个具有约束力的约束套圈3。在相邻两囊袋2之间注浆管壁上的爆破阀5，注浆压力增加到0.5兆帕时即刻爆破，挡中间的两个爆破阀5爆破后，浆液进入前后囊袋2之间的空间，进行加压封孔。另外，瓦斯抽放管4最内端设置有集气段6，在该集气段6上分布有条形或圆形透气孔。

• 实施例2

内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：细煤混合料各成分重量百分比：细煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳胶5～6%。再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.4～0.5。

• 实施例3

内容与实施例2基本相同，相同之处不重述，不同的是：细煤粉68%，水泥27%，白乳胶5%。再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.4。

• 实施例4

另一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，参见图2，在利用钻具对煤层钻孔的同时，对煤粉进行收集并过滤或粉碎过滤，保持煤粉粒径不大于1毫米；然后，将过滤后的细煤粉输入搅拌器中并添加水泥和白乳胶搅拌制成细煤混合料。

制成细煤粉混合料的各原料可以采用定量加料装置或者定量加液装置。其中定量加液体装置可以采用阀门控制，而定量加料装置可以采用如图5所述的结构。图5中，定量加料装置包括一个横卧的筒状料仓11和一个横卧安装于该筒状料仓内的转筒14，筒状料仓11的上、下分别设置有进料口12和出料口13，转筒14的侧壁上设置有叶片16，各叶片16的外轮廓与筒状料仓11内壁匹配。由于叶片间隙为定量间隙，通过设置不同型号的定量加料装置可以确保每次释放特定的物料。

所述定量加料装置可以通过手动驱动转轴15旋转；也可以将其变成可控定量加料装置，即将转筒14的转轴15与动力机构传动连接。动力机构的输出轴与转筒的转轴15连接，设置有改变动力机构转速的控制机构。

细煤混合料各成分的重量百分比成分：向图3中的搅拌器8中添加以下重量百分比成分：细煤粉80～92%，白乳胶8～20%，搅拌制成细煤混合料；再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.3～0.5。

如图3和图4，利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口。在瓦斯抽放管1的管体上依次固定有前、后囊袋2，位于瓦斯抽放管1两端的囊袋2之间相隔为3米~15米间距。在各囊袋2内贯穿连接有注浆管4，所述注浆管4通过支管与囊袋2内腔连通，并在支管上安装有单向阀7，注浆管4末端固定密封在后侧的囊袋2内；在相邻两囊袋2之间的注浆管壁上设置有爆破阀5；在各囊袋2外侧各套装两个具有约束力的约束套圈3。在相邻两囊袋2之间注浆管壁上的爆破阀5，注浆压力增加到0.5兆帕时即刻爆破，挡中间的两个爆破阀5爆破后，浆液进入前后囊袋2之间的空间，进行加压封孔。另外，瓦斯抽放管4最内端设置有集气段6，在该集气段6上分布有条形或圆形透气孔。

利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口，所述注浆封孔装置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注浆管，在瓦斯抽放管的管体前后分别固定有前后囊袋，在各囊袋内贯穿连接有注浆管，所述注浆管通过支管与囊袋内腔连通，并在支管上安装有单向阀；在相邻两囊袋之间的注浆管壁上设置有爆破阀。

• 实施例5

内容与实施例4基本相同，相同之处不重述，不同的是：细煤混合料各成分重量百分比优选：细煤粉90%，白乳胶10%。再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.4。

瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法发明专利

《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》的目的是提供一种可以有效防止喷孔的多段囊袋封孔器。

瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法技术方案

一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，

（1）利用钻具对煤层钻孔的同时，对煤粉进行收集并过滤或粉碎过滤，保持煤粉粒径不大于1毫米；

（2）将过滤后的细煤粉输入搅拌器中并添加水泥和白乳胶搅拌制成细煤混合料，该细煤混合料各成分的重量百分比成分为：细煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳胶4～6%；

（3）再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.3～0.5；

（4）利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口，所述注浆封孔装置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注浆管，在瓦斯抽放管的管体前后分别固定有前后囊袋，在各囊袋内贯穿连接有注浆管，所述注浆管通过支管与囊袋内腔连通，并在支管上安装有单向阀；在相邻两囊袋之间的注浆管壁上设置有爆破阀。所述细煤混合料各成分重量百分比优选：细煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳胶5～6%，进一步优选：细煤粉68%，水泥27%，白乳胶5%。水与细煤混合料比例为0.4。在各囊袋外侧至少设置一个约束套圈。所述瓦斯抽放管最内端设置有集气段，在该集气段上分布有条形或圆形透气孔。

细煤粉或水泥采用定量加料装置被输入搅拌器中，所述定量加料装置包括一个横卧的筒状料仓和一个横卧安装于该筒状料仓内的转筒，筒状料仓的上、下分别设置有进料口和出料口，转筒的侧壁上设置有叶片，各叶片的外轮廓与筒状料仓内壁匹配。由于叶片间隙为定量间隙，通过设置不同型号的定量加料装置可以确保每次释放特定的物料。

所述定量加料装置通过手动驱动转轴旋转；或者将转筒的转轴与动力机构传动连接。动力机构的输出轴与转筒的转轴连接，设置有改变动力机构转速的控制机构。

另一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，（1）利用钻具对煤层钻孔的同时，对煤粉进行收集并过滤或粉碎过滤，保持煤粉粒径不大于1毫米；（2）将过滤后的细煤粉输入搅拌器中并添加白乳胶搅拌制成细煤混合料，该细煤混合料各成分的重量百分比成分为：细煤粉80～92%，白乳胶8～20%，搅拌制成细煤混合料；（3）再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.3～0.5；搅拌制成细煤浆；（4）利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口，所述注浆封孔装置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注浆管，在瓦斯抽放管的管体前后分别固定有前后囊袋，在各囊袋内贯穿连接有注浆管，所述注浆管通过支管与囊袋内腔连通，并在支管上安装有单向阀；在相邻两囊袋之间的注浆管壁上设置有爆破阀。所述细煤混合料各成分重量百分比优选：细煤粉90%，白乳胶10%。

瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法有益效果

《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》利用细煤粉作为封孔材料，可以就地取材，降低开采成本，调配简单方便，经过多次试验确定封孔效果非常好。《瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法》利用细煤浆代替水泥浆，进行封孔，煤浆与煤体结合紧密，无收缩，对煤体没有污染。而且在开采煤层后不会残留太多水泥砂石等杂物，开采纯度高，开采效率高，非常适合推广实施。

1.一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：

（1）利用钻具对煤层钻孔的同时，对煤粉进行收集并过滤，保持煤粉粒径不大于1毫米；

（2）将过滤后的细煤粉输入搅拌器中并添加水泥和白乳胶搅拌制成细煤混合料，该细煤混合料各成分的重量百分比成分为：细煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳胶4～6%；

（3）再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.3～0.5，搅拌制成细煤浆；

（4）利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口，所述注浆封孔装置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注浆管，在瓦斯抽放管的管体前后分别固定有前后囊袋，在各囊袋内贯穿连接有注浆管，所述注浆管通过支管与囊袋内腔连通，并在支管上安装有单向阀；在相邻两囊袋之间的注浆管壁上设置有爆破阀。

2.根据权利要求1所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述细煤混合料各成分重量百分比为：细煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳胶5～6%。

3.根据权利要求2所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：细煤粉68%，水泥27%，白乳胶5%；水与细煤混合料比例为0.4。

4.根据权利要求1所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：在各囊袋外侧至少设置一个约束套圈。

5.根据权利要求1所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述瓦斯抽放管最内端设置有集气段，在该集气段上分布有条形或圆形透气孔。

6.根据权利要求1所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：细煤粉或水泥采用定量加料装置被输入搅拌器中，所述定量加料装置包括一个横卧的筒状料仓和一个横卧安装于该筒状料仓内的转筒，筒状料仓的上、下分别设置有进料口和出料口，转筒的侧壁上设置有叶片，各叶片的外轮廓与筒状料仓内壁匹配。

7.根据权利要求6所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述定量加料装置通过手动驱动转轴旋转；或者将转筒的转轴与动力机构传动连接。

8.根据权利要求7所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：动力机构的输出轴与转筒的转轴连接，设置有改变动力机构转速的控制机构。

9.一种瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：（1）利用钻具对煤层钻孔的同时，对煤粉进行收集并过滤，保持煤粉粒径不大于1毫米；（2）将过滤后的细煤粉输入搅拌器中并添加白乳胶搅拌制成细煤混合料，该细煤混合料各成分的重量百分比成分为：细煤粉80～92%，白乳胶8～20%，搅拌制成细煤混合料；（3）再加入水继续搅拌，使水与细煤混合料比例为0.3～0.5；搅拌制成细煤浆；（4）利用注浆泵将细煤浆输送压入注浆封孔装置的注浆口，所述注浆封孔装置包括瓦斯抽放管和前、后囊袋及注浆管，在瓦斯抽放管的管体前后分别固定有前后囊袋，在各囊袋内贯穿连接有注浆管，所述注浆管通过支管与囊袋内腔连通，并在支管上安装有单向阀；在相邻两囊袋之间的注浆管壁上设置有爆破阀。

10.根据权利要求9所述的瓦斯预抽钻孔煤屑回填封孔方法，其特征是：所述细煤混合料各成分重量百分比优选：细煤粉90%，白乳胶10%。

一、用途：

煤体注水,抽放瓦斯气体。

二、功能：

1、水分进入煤体，释放部分瓦斯，有效降低煤体瓦斯含量。

2、注水达到效果后，可降低粉尘80%以上，改善工人作业环境，杜绝粉尘爆炸事故。

3、湿润煤体，减少火工产品，降低成本，增加工人的安全感；

4、起到防突效果，有效地释放了地应力、瓦斯压力，杜绝了割煤时突出事故的发生；

5、解决了割煤矿和防突打钻时瓦斯超限问题，能有效防止煤、瓦斯突出与爆炸。

三、结构：

封孔器由高压橡胶膨胀胶管，中间钢管、滑动密封接头及注压接头组成。

四、注意事项：

送插封孔器及回收封存孔器严禁带压操作。

瓦斯粉料封孔是封孔材料的一种，主要用于煤矿瓦斯抽采钻孔密封，以防止瓦斯等有害气体的泄露。

按瓦斯来源不同，可分三类：①抽放开采煤层本身的瓦斯。开采高沼气厚煤层时，瓦斯主要来自开采层本身。抚顺煤矿在煤巷掘进前，从底板岩石巷道打钻穿透煤层,钻孔中插入钢管并将孔口周围密封,瓦斯从插管中抽出。因抽放超前于掘进、回采，使采掘工作减少了瓦斯威胁，此法又称“钻孔预抽瓦斯”。②抽放邻近煤层中的瓦斯。在多煤层矿井，用长壁工作面回采时，顶底板岩层和煤层（包括可采层与不可采层）卸压，瓦斯流动性增加，大量涌入工作面，危害生产。通常在回采前打钻孔到顶板或底板的邻近煤层，回采后瓦斯大量流入钻孔，通过孔口插管，将瓦斯抽出。③抽放采空区的瓦斯。有的矿井采空区大量涌出瓦斯，可在采空区周围密闭墙上插入钢管；也可以从巷道向采空区打钻孔，抽放瓦斯。

在条件适宜时还可从地面钻孔抽放瓦斯。优点是不受井下采煤工作的限制和干扰，钻孔抽放工作可超前于采掘工作，抽放时间较充裕。缺点是钻孔较深，需排除孔内积水。