煤矿井下钻孔封孔的具体工艺和步骤

1、上向孔瓦斯压力测定步骤（钻孔没水情况）应用速凝膨胀水泥封孔测定煤层瓦斯压力。它的基本原理是：水泥浆直接封孔，通过水泥膨胀渗入钻孔周边裂隙,杜绝瓦斯泄漏,从而使测出的瓦斯压力值等于真实的煤层瓦斯压力。具体测压封孔示意图见图1。1 钻孔施工：钻孔的开孔位置应选择在岩石完整的位置，按前期设计的钻孔参数进行钻孔施工。钻孔打过煤层顶板约0.5m后停止打钻。在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见煤深度，煤层厚度，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。2 下测压管和回浆管：测压管选用内径5mm的高压胶管，回浆管选用外径20mm、长2m的PVC管。回浆管之间用PVC接头连接，胶水密封。另外，在下测压管之前，

2、要将测压管顶部用纱布裹缠，防止固体颗粒进入管内堵塞测压管。下测压管时，将测压管和回浆管用铁丝捆绑着送入。在回浆管靠近上部的位置，接入一个三通，当注入浆液的高度达到该位置时，浆液会通过三通回流到孔口处，说明浆液已达到设计高度，应立刻停止注浆。送入测压管的长度根据钻孔深度而定。3 孔口封孔：下好测压管和回浆管后，将1m长的4吋注浆铁管送入孔口，然后进行孔口位置的封孔。先将预湿的快干水泥卷送进离孔口1m左右的位置，然后不断向孔口处塞入水泥卷至孔口位置，再用粗木棍（小于钻孔孔径）将塞在孔口位置的水泥卷捣烂：一方面，使水泥卷内的水泥充分搅拌、混合以塞满孔口钻孔；一方面，使得快干水泥向钻孔更深部位移动，以

3、保证具有一定长度的封孔距离。直到孔口部位的水泥呈粘稠泥状并不下坠。 待快干水泥凝固后再进行注浆。根据经验，快干水泥凝固时间应不小于1小时，即至少等一小时后再注浆。注意：封孔时应尽量将水泥捣实，避免出现缝隙、裂缝。一旦水泥干了就不好进行补救工作。也可以在封好孔以后，稍微注一点浆液，以检查封孔质量。 一般每孔准备12支快干水泥卷。4 配制浆液：425硅酸盐水泥，加入适量膨胀剂、速凝剂、石膏粉等。其质量配比为：水泥：水：膨胀剂：速凝剂：石膏粉100：80：9：2：0.5。5 注浆封孔：用注浆泵将配好的水泥浆通过注浆管注入钻孔，待回浆管有浆液流出后停止注浆，并关闭注浆管上的阀门。6 瓦斯流量测定：注浆

4、24h后测定钻孔瓦斯流量。并记录测定时间。如果瓦斯流量大，就使用流量计测瓦斯流量；如果瓦斯流量小，就利用排水集气法收集瓦斯，根据收集瓦斯的时间和瓶子的体积计算瓦斯流量。流量测定完毕，安装压力表。并以此计算煤层瓦斯透气性系数。7 瓦斯压力观测：上好压力表后，每天观察表的读数，作好记录。直到表压不再上升为止。8 在压力观测结束后，拆下压力表。再次测定钻孔瓦斯流量，记录测定时间。随后连续5天重复测定瓦斯流量。以便计算钻孔瓦斯涌出衰减系数。图1 向上孔测压封孔示意图（孔内无水）上向孔瓦斯压力测定步骤（钻孔有水情况） 同样应用速凝膨胀水泥封孔测定煤层瓦斯压力新技术。封孔示意见图2，其具体步骤如下：木楔及

5、快干水泥法兰盘注浆接口（1） 钻孔钻进：选用127mm的钻头钻进。钻孔施工15-20m时下孔口管，孔口管直径108mm。如图3所示，先在孔口处将孔口管与钻孔壁之间用木楔和快干水泥固定住，使孔口管不下滑。然后在孔口管外端加上法兰盘，连上注浆接头，准备注浆。图3 下孔口管示意图（2） 注浆固管：待孔口管和钻孔壁之间的快干水泥凝固后，通过孔口管底端法兰盘上的注浆接头向孔口管内注浆。待注浆一定时间后，孔口有少量浆液渗出或发现注浆泵压力不再上升，此时停止注浆。关闭注浆阀门，等48小时待浆液凝固后再进行下面工序。若注浆过程中，周围岩壁裂隙中有较多浆液流出，应间断地多次注浆。（3） 扫孔、清水试压：待48小

6、时后孔口管中的浆液凝固，将法兰盘卸除，选用94mm 钻头扫孔到20-25m，然后用清水试压，试压压力不小于8MPa，确定孔口管合格（孔口管在高压下不会被压出钻孔，并且无水渗出）后再进行下一步工序。（4） 继续钻进：清水试压确定孔口管合格后，进一步钻进，此时仍用94mm钻头钻进（最好用岩芯管取芯钻进，以便更准确控制钻孔距煤层的位置），准确测量钻孔深度，当钻孔孔底距离煤层0.5-1.0m左右时，停止钻进，提钻观察钻孔出水情况。（5） 注浆堵水：如果没水则继续钻进，然后实施步骤（7）。若孔口有大量水（或有一定量的渗水）流出。则实施测压孔高压注浆堵水：在孔口管上拧上法兰盘，通过注浆接口向孔口管内注浆，

7、注浆压力应达到8MPa，但不能超过8MPa，并保持该压力不少于10分钟，然后关闭注浆阀门，完成钻孔注浆工作。48小时后待浆液凝固，再进行工序（6）。（6） 扫孔：选用直径60-75mm的钻头钻进，钻进至原孔底时，观察钻孔是否出水（渗水）（观察时间不少于12小时），如出水（渗水）必须重新注浆堵水，直到不出水（渗水）为止。（7） 封孔测压：继续钻进至煤层顶板中0.5m停止钻进（防止钻孔进入煤层顶板，将煤层顶板含水层的水导入测压孔内），然后封孔注浆（同前）后，上表测压。图2 向上孔测压封孔示意图（孔内有水）注意事项：1 测压钻孔长度不足15m时，应先施工5m钻孔，安装孔口管。如果测压孔长度小于10m

8、，也必须实施钻孔高压注浆，以堵塞孔口附近岩层的裂隙，有利于测压的准确性。2 认真对比测压地点附近的综合钻孔柱状图，分析地层岩性（煤线）排列关系，初步确定岩层的标志层（标志层越靠近测压煤层越好），以便施工钻孔时对比，准确确定钻孔孔底的位置（钻孔施工现场最好有岩层柱状图对比）。特别在穿透煤层时，可根据冲孔排水的颜色来判断钻头是否达到煤层，如果排水变黑说明已经打到煤层底板，此时应注意控制钻进距离，以免打到煤层顶板上方的含水层。3 孔口管清水试压时，施工人员要远离工作地点，以防孔口管拔管伤人。钻孔注浆时，注浆压力要小于孔口管试压压力，施工人员同样要远离施工地点。钻孔注浆后，扫孔钻进的钻头直径不大于75

9、mm。下向孔瓦斯压力测定步骤测压封孔方式见下图，具体施工步骤如下：（1）在需要测定煤层瓦斯压力的地点，选择无地质构造的地段安装钻机。（2）首先用95mm钻头打钻约10m深度停止打钻，在孔内安设89mm套管，注浆。（3）待水泥凝固后，再换上75mm钻头进行冲孔，期间须进行清水试压，查看孔口管固定是否完好，方法同上，若固定好打钻至距离煤层大约5米的距离停止打钻，换上60mm钻头继续钻进至距煤层0.5m1m左右停止打钻。若孔内没水则继续钻进至煤层顶板中0.5m停止钻进，转至步骤（5），但这时仅须下端托盘，上部托盘就不需要了。 （4）若孔内有水，且含水层离煤层较远，则继续穿透煤层0.5m。（5）下4寸

10、注浆铁管与8mm测压管，铁管下端焊接托盘，使托盘卡在钻孔台阶上，托盘与台阶之间用橡胶垫密封，下端托盘一侧打一直径8.5mm的小孔，使测压管穿过小孔进入下部空间测压，测压管与托盘之间用速凝胶密封；且在靠近含水层的下部还要焊接一托盘于铁管上，这样能对含水层的水有一定阻挡作用，使下部水泥浆能较好地凝固，两托盘的尺寸均略小于钻孔。（6）在靠近下端托盘的铁管周围打部分密集小孔，利用4寸铁管进行注浆，直至浆液从孔口流出。（7）安装流量测定装置，测定钻孔瓦斯流量；如果瓦斯流量大，就使用流量计测瓦斯流量；如果瓦斯流量小，就利用排水集气法收集瓦斯，根据收集瓦斯的时间和瓶子的体积计算瓦斯流量。流量测定完毕，安装压

11、力表。（8）瓦斯压力观测定期观测瓦斯压力，直至瓦斯压力稳定为止。各钻孔在封孔后前一星期内每天观测和记录二次压力表读数和观测的时间，以后每3天观测一次。在压力观测结束后，拆下压力表，再次测定钻孔瓦斯流量，并记录钻孔瓦斯涌出衰减情况。若孔内有水且含水层离煤层较近（下向孔）其具体步骤如下：（1）钻孔钻进：选用127mm的钻头钻进。钻孔施工10m时下孔口管，孔口管直径108mm。先在孔口处将孔口管与钻孔壁之间用木楔和快干水泥固定住，使孔口管不下滑。然后在孔口管外端加上法兰盘，连上注浆接头，准备注浆。注浆固管：待孔口管和钻孔壁之间的快干水泥凝固后，通过孔口管底端法兰盘上的注浆接头向孔口管内注浆。待注浆一

12、定时间后，孔口有少量浆液渗出或发现注浆泵压力不再上升，此时停止注浆。关闭注浆阀门，等48小时待浆液凝固后再进行下面工序。 若注浆过程中，周围岩壁裂隙中有较多浆液流出，应间断地多次注浆。（3）扫孔、清水试压：待48小时后孔口管中的浆液凝固，将法兰盘卸除，选用94mm 钻头扫孔到20-25m，然后用清水试压，试压压力不小于8MPa，确定孔口管合格（孔口管在高压下不会被压出钻孔，并且无水渗出）后再进行下一步工序。（4）继续钻进：清水试压确定孔口管合格后，进一步钻进，此时仍用94mm钻头钻进（最好用岩芯管取芯钻进，以便更准确控制钻孔距煤层的位置），准确测量钻孔深度，当钻孔孔底距离煤层0.5-1.0m左

13、右时，停止钻进，提钻观察钻孔出水情况。（5）注浆堵水：如果没水则继续钻进，然后实施步骤（7）。若孔口有大量水（或有一定量的渗水）流出。则实施测压孔高压注浆堵水：在孔口管上拧上法兰盘，通过注浆接口向孔口管内注浆，注浆压力应达到8MPa，但不能超过8MPa，并保持该压力不少于10分钟，然后关闭注浆阀门，完成钻孔注浆工作。48小时后待浆液凝固，再进行工序（6）。（6）扫孔：选用直径75mm的钻头钻进，钻进至距离煤层5m的位置，改用60mm的钻头钻进至原孔底，观察钻孔是否出水（渗水）（观察时间不少于12小时），如出水（渗水）必须重新注浆堵水，直到不出水（渗水）为止。（7）封孔测压：继续钻进至煤层顶板中0.5m停止钻进（防止钻孔进入煤层顶板，将煤层顶板含水层的水导入测压孔内），然后封孔注浆（同前）后，上表测压。注：测完流量后均利用测压管末端的三通放水孔进行注氮快速测压。表1 钻孔参数一览表钻孔编号开孔标高(m)测压钻孔参数封孔深度(m)倾角（度）孔深(m)1234附表：瓦斯压力测定所需设备及材料一览表序号名称规格型号单位数量备注1注浆泵DLB50/40台1由桃园矿提供2钻机ZYG15