“两堵一注”工艺封孔材料优化研究

“两堵一注”工艺封孔材料优化研究

付豪

贵州精煤股份有限公司 贵州盘州 553536

摘要：通过对比实验配制聚氨酯与原用封孔材料的发泡体积、密封性和经济性，优化在瓦斯抽采的“两堵一注”封孔工艺中封孔材料，以降低企业材料成本，提高瓦斯抽采效率。

关键词：聚氨酯；两堵一注；优化

一、引言

煤层瓦斯预抽是防治煤与瓦斯突出的有效手段，提高抽采效率也是近年来各矿致力研究的课题。无论是穿层预抽还是顺层预抽，决定抽采效果的因素均是封孔质量，在“两堵一注”封孔工艺中，封孔材料的发泡体积、密封性是封孔质量的核心。

二、封孔机理分析

施工完抽采钻孔后下全程套管（PVC管），在孔口往里20m段采用“两堵一注”封孔工艺，即将原用封孔材料或聚氨酯捆绑在PVC管上（0~1m处以及19~20m处），并插入一根注浆管与一根返奖管，待原用封孔材料或聚氨酯发泡结束后使用高压水泵向2~18m段注入水泥砂浆或高水速凝材料，封孔长度总计20m，如图-1所示。若两端封堵密封性不好则会造成中间流料的流失以及抽采负压损失，严重影响抽采效果。

图1 “两堵一注”封孔示意图

三、数据记录与分析

实验使用二苯甲烷二异氰酸酯与聚醚二醇为主料添加一些助剂配制而成聚氨酯，混合之前将多元酸酯（黑料）和聚醚二醇（白料）分装在两个铝箔袋中，助剂加入聚醚二醇中。

1.发泡体积

使用排水法测量封孔材料发泡后体积，即在发泡后聚氨酯上涂上一层薄胶，放入盛满水得到玻璃容器中将发泡聚氨酯浸入水中，用量筒测量排出水的体积。

经实验数据计算得出，聚氨酯体积膨胀最高约为27倍；原用封孔材料体积膨胀最高约为14倍.

2.密封性

使用直径为96mm的PVC管模拟井下钻孔，直径为43mm的PVC管模拟全程套管，将PVC管一端密封，另一端分别使用聚氨酯和原用封孔材料封堵，通过小水管往管里注水，注满水后将管竖直放置（封孔端为下端），静置3天后测量管内水的质量，如图-2所示。

经实验数据计算得出，聚氨酯3天后管内水的质量略大于原用封孔材料的管内水的质量。

3.经济性

原用封孔材料售价为16元/袋，实验配置聚氨酯计算后每袋价格（包括铝箔袋与密封杆）约为11元/袋。在“两堵一注”封孔工艺中封堵段的前后端各1m的长度，使用原用封孔材料需2袋/m，实验配置聚氨酯为1袋/m。“两堵一注”封孔工艺中使用聚氨酯封孔，每次封孔节约的成本约为42元。

四、结论

1.实验配制聚氨酯发泡体积约为原用封孔材料的2倍；

2.实验配制聚氨酯与原用封孔材料密封性基本无差别；

3.使用实验配制聚氨酯封孔具有更高的经济性。

参考文献：

[1]刘益军.聚氨酯原料及助剂手册[M].北京:化学工业出版社,2012(11).

[2]张朋伟.两堵一注封孔工艺在瓦斯抽采中的应用[D].内蒙古内蒙古科技大学2016(6).

[3]孙朝芦.穿层瓦斯抽采钻孔封孔材料优化研究[J].煤炭技术,2015(12):137-139.

[4]王大庆,邢祥,徐学伏.聚氨酯封孔注浆技术在松软煤层瓦斯抽放中的应用[J].中国煤炭,2011(9):89-91.

[5]陈广.几种封孔工艺密封效果浅析[J].能源技术与管理,2005(1):26,32.

作者简介：付豪，1992年2月，男，贵州省六盘水市水城县，本科，助理工程师，煤炭工程技术研究