1、矿用合成树脂深层封堵袋在煤矿瓦斯抽放孔封堵中的实际应用近些年来，随着我国煤矿开采环境的日益复杂，各个煤矿对瓦斯的防治也越来越重视。其中，对煤层瓦斯的提前抽放便是防止瓦斯的一个重要手段。预抽放的效果越好，抽放比越高，在开采时的环境越好，发生事故的可能性也就越低。在瓦斯抽放的各个环节中，对于抽放钻孔的封堵又是其中的一个关键性的环节。因此，国家在2009年8月制定的新的煤矿技术安全标准中，把抽放钻孔的封堵进行了强制性的规定：封堵距离至少达到8米。在郑煤集团的各个下属矿中，由于大部分煤矿属于典型的三软煤层，因此在钻孔内松散煤层距离较大，而且煤层走向复杂，钻孔的角度和方向也有很多不同，很多时候会出现向上
2、或者向下的大角度钻孔。针对这些问题，最好的封堵方式就是进行深层封堵，直接越过松散煤层将封堵段设定在实体煤层中，而且在大角度钻孔中封孔材料能够定向封堵，只封堵到指定位置而不会堵塞花孔或者材料外流。原始的封孔材料由于技术和工艺上的缺陷，无论在深层封堵还是在定向封堵上都无法达到指定的要求。矿用合成树脂深层封堵袋正是针对郑煤集团在封堵瓦斯抽放钻孔时遇到的深层封堵和大角度封孔这些难题而研制的。矿用合成树脂深层封堵袋是专利产品，国家科技部创新基金项目。最早应用在2006年，经过三年在我国东北地区例如沈阳煤业、阜新煤业、北票煤业、鸡西煤业、七台河煤业等大型煤业集团的实际应用，产品有针对性的不断改进，根据各地
3、煤层地质情况，采取个性化、多样化的服务。本产品矿用合成树脂深层封堵袋长为30cm，宽为12.5cm，重230g，袋的中间部位沿短边方向有一中缝，既可以在产品制造、运输、储存当中将两种物料隔开，又可以在使用时以手动方式将其冲开，把既相连又相对独立的两个袋恢复成一个袋，同时以手动方式揉攥，使两类物料充分混合。物料膨胀使袋爆开，物料溢出，约35倍泡沫密封树脂将抽放孔填满，密实不透气。产品外形在实际使用中，矿用合成树脂深层封堵袋携带方便。6袋封堵一个孔，费用仅为145元。箱内备有胶带，作业时，按照一定组数和间距捆绑在封孔管上。具体捆绑方法和组数如下图：其中，第一组为两袋对称绑缚，袋的顶端距离封孔管花管
4、0.5m；第二组为一袋，袋的顶端距离前一组末端2m；第三组为一袋，顶端据第二组末端1m，并且和第二组对称绑缚；第四组为一袋，顶端距离前一组末端1m，并和前一组对称绑缚；最后一组前端距离上组1m，末端距离抽放管末端1m，与前一组对称绑缚。待全部捆绑完毕后，稍微用力冲开各袋中缝并上下揉搓30下，使袋内物质充分混合。各组都揉搓完毕后，迅速将封孔管连带自爆袋送入孔中。2分钟后封堵袋会在孔内膨胀爆开，产生泡沫状物质迅速充满钻孔与封孔管间隙，并且能够深入煤（岩）层缝隙，达到良好的密闭效果。单孔封孔时间只需5分钟，不需要任何机械，纯手工操作。无任何浪费现象。正是由于产品本身和操作上的特点，矿用合成树脂深层封
5、堵袋在针对深层封堵和定向膨胀这些技术难题上表现卓越。其原理如下：1，深层封堵郑煤集团下属煤矿普遍煤质较软呈粉末状，因此钻孔成孔后浅层裂隙较多，如果封孔过浅，裂隙过多，就无法保证封孔的气密性，影响抽放效果；而封堵袋正好解决了这个问题，由于产品是存放在铝箔袋内，随着封孔管进入钻孔，并且在揉搓后3分钟后才会完全膨胀，操作时间非常充裕，因此第一组可以依据封孔管的长度到达指定深度，直至实体煤层，并在实体煤层处形成密闭性极强的泡沫状固态物质。后面几组随后膨胀反应，产生的泡沫状物质充满孔内其他空间，并在全程形成一段密闭的深入空隙的封孔段，达到全程封堵。2，定向膨胀在各个煤矿抽放孔的实际设计中，由于不同的开采
6、环境和地质构造，抽放孔的角度和方向也不相同。其中不乏一些大角度的钻孔，在这种钻孔的封堵中，很多传统封堵材料都存在着无法大角度封堵的问题。原因是很多时候抽放孔的角度偏大会导致不同的封孔材料向抽放孔深处或者孔口流动，导致封孔管前端的花孔堵住或者大部分封堵材料向外流出孔口外造成封堵失败和材料的浪费。而矿用树脂深层封堵袋却和传统材料有很大区别。在封堵袋随着封孔管送入钻孔内之后，封堵袋会遵照一定的方向膨胀发泡，因此，无论角度和钻孔的走向如何，封堵袋产生的泡沫状物质都会按照预先设定好的方向膨胀，从而封堵到指定深度和位置。其具体的示意图如下：深层封堵和定向封堵这些特点让矿用合成树脂深层封堵袋在封堵效果上比其
7、他类封孔产品更加优秀；同时在成本上，封堵袋也明显低于其他封孔产品。在对单孔的封堵中，封堵袋只需要6袋就能完成全程封堵，按照每箱产品20袋不含税487元（含税价570元）计算，全程封堵一个抽放孔只需145元，远远低于其他类产品的成本，而且封堵袋在操作时完全不需要其他机械电能辅助，省时省力，无任何浪费，这又在无形中降低了使用时的成本和工人的劳动强度。总体来说，矿用合成树脂深层封堵袋在应用于煤矿瓦斯抽放孔的封堵中效果出众，成本低廉，使用简便，清洁安全。目前为止，矿用合成树脂深层封堵袋已经在郑煤集团下属的多个矿井中做过封孔实验，从各个矿井反应出的数据来看，产品无论在操作过程还是封堵结果上都表现的相当优
8、异。抽放浓度较原来封堵材料平均相对提高60%以上。详情见附表。附表一：郑煤集团大平煤矿瓦斯抽放孔抽放浓度统计表（2009年10月1日 2009年10月27日）：矿用合成树脂深层封堵袋 聚氨酯 +PD 材料日期28# 29# 30# 31# 平均值 14# 19# 26# 27# 平均值2009-10-1 75 74.4 91 75 78.85 27 17.8 62 67.6 43.62009-10-6 61.6 64 84 64.4 68.5 24.6 12.6 61 52.4 37.652009-10-7 57.4 64.6 81 62 66.252009-10-8 51 52.4 51.6
9、 63 54.52009-10-9 37.6 49 70 47.4 512009-10-10 34 21.6 67 24 36.652009-10-11 14.6 21 18.4 8.6 15.652009-10-12 33.6 11 5.4 55 26.252009-10-13 16 26.8 25.4 19.2 21.852009-10-16 57.4 50 48.6 29 46.252009-10-17 35.4 43 55.6 30 41 24.6 13.4 36.4 31 26.352009-10-18 32.6 44 53.2 28 39.45 21.6 15.2 32 28 24
10、.22009-10-19 30 24.2 47 5 26.55 12.2 7 34.2 27.4 20.22009-10-21 28 25.4 44 5.8 25.8 13.6 7.4 32 25.6 19.652009-10-22 25.2 20 38 15.6 24.7 13 8.4 22.6 25.4 17.352009-10-23 27 43.6 27.4 10 27 16 11 27.6 35 22.42009-10-24 28.6 42 25.4 11.2 26.8 17 12.4 26 34 22.352009-10-25 35 31 36.4 38 35.1 14.4 9 21
11、.6 32 19.252009-10-26 33 28.6 34 39 33.65 13.6 9.4 20 31.4 18.62009-10-27 31.6 27 35.4 38 33 11.6 8.8 23.4 30 18.45平均值 37.23 38.18 46.94 33.41 17.43 11.03 33.23 34.98通过数据显示，使用矿用合成树脂工艺封堵的抽放孔在一个月的抽放中平均每个孔的抽放浓度达到38.94%；原有材料（PD材料加聚氨酯）封孔的抽放孔平均每个孔的抽放浓度为24.15%。总体对比，平均每个孔浓度提高14.79%，相对与以前封孔工艺浓度提高62.5%。附表二：郑煤
12、集团崔庙煤矿瓦斯抽放孔抽放浓度统计表（2009年11月1日 2009年11月29日）：日期 矿用合成树脂深层封堵袋 聚氨酯 +PD 材料7# 8# 9#南帮7#平均值3# 4# 5# 6# 平均值2009/11/1 18 71 71 50 51 51 3 关 4.2 19.42009/11/2 12 58 40 44 38.5 42 5 32 7 21.52009/11/3 28 62 63 45 49.5 5 6.6 55 3.2 17.452009/11/4 20 65 58 38 45.25 9 8.2 40 2.5 14.9252009/11/5 15 60 45 42 40.5 7
13、5 50 3.5 16.3752009/11/7 20 64 47 41 43 4.4 7 51 4 16.62009/11/9 34 84 76 70 66 50 45 82 12 47.252009/11/11 20 72 58 58 52 40 32 70 9 37.752009/11/13 32 75 73 67 61.75 48 40 75 9 432009/11/15 30 80 68 68 61.5 47 40 76 12 43.752009/11/17 25 78 65 60 57 34 20 80 22 392009/11/19 30 60 72 42 51 39 30 67
14、 15 37.752009/11/21 25 74 65 62 56.5 30 21 74 19 362009/11/23 27 65 59 44 48.75 30 22 67 15 33.52009/11/26 37 77 70 65 62.25 51 44 76 15 46.52009/11/29 20 68 51 57 49 31 15 64 16 31.5平均值 24.18 69.56 61.31 53.31 52.09 32.4 21.4875 63.93 10.52 31.39通过数据显示，使用矿用合成树脂工艺封堵的抽放孔在一个月的抽放中平均每个孔的抽放浓度达到52.09%；原有材料（PD材料加聚氨酯）封孔的抽放孔平均每个孔的抽放浓度为31.39%。总体对比，平均每个孔浓度提高20.70%，相对与以前封孔工艺浓度提高达到65.9%。
