瓦斯抽采钻孔非凝固材料性能与智能封孔装置研究
发布时间：2021-08-09 19:44
为了解决已有瓦斯钻孔封堵技术中固态封堵材料无法封堵次生裂隙、导致瓦斯抽采后期抽采效果急剧下降的难题,提出了一种操作简单、成本低廉、提高钻孔密封效果的瓦斯抽采钻孔密封方法,即通过注浆泵带压注浆的方法将一种非凝固的半流体封孔材料注入2段膨胀封堵材料形成的密闭空间内对煤岩裂隙进行封堵,同时为了配合非凝固浆液在井下需要长期保压的需求,研发了智能控制瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔系统,这套系统通过对抽采瓦斯钻孔封孔状况进行自动监测,可以在钻孔压力下降到一定数值后自动补浆,形成动态持续封堵机制。重点介绍了研制的非凝固材料成分,主要有钠基膨润土和高岭土构成,还添加了粉煤灰,三聚磷酸钠和硅酸盐水泥材料。通过测试不同水灰比范围为5∶1至20∶1的浆液的流动度、析水率的变化情况,得到4组符合要求的非凝固材料浆液水灰比,分别是8∶1、10∶1、12∶1和14∶1,最后通过测试这4组水灰比浆液在纱网中的滞留百分比,确定了非凝固材料在井下使用的最佳水灰配比为10∶1,同时对研发的智能瓦斯封孔系统也进行初步介绍。在城郊煤矿的应用结果表明:使用该技术,钻孔瓦斯抽采浓度比原有水泥基材料封孔提高了62%,同时抽采时间延...
【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同水灰比下浆液流动度
图3为不同水灰比条件下非凝固材料析水率测试结果。从表中可以看出，随着无机复合浆液水灰比的增大，浆液析水率在逐渐增大，当浆液水灰比从5∶1增加到20∶1时，浆液析水率增加了5.5%，这也反映了非凝固材料本身很好的悬浮稳定性。由于浆液需要长期滞留在钻孔和周边的缝隙中，为了确保浆液的稳定，取析水率小于2%的配比方案。根据浆液析水率测试结果，应选择水灰比不大于15∶1的浆液;根据浆液流动度测试结果，浆液在5∶1到7∶1之间存流动度非常差，所以排除。考虑不同水灰比条件下的浆液析水率和流动度2个方面的因素后，非凝固材料浆液水灰比确定为8∶1、10∶1、12∶1和14∶1。
浆料搅拌装置的料仓容积为15 L，置于搅拌桶上方，为不锈钢制成。料仓和搅拌桶之间安装有电动阀门，通过电动阀门控制每次搅拌非凝固材料的量。搅拌非凝固材料的用水取之井下供水管路中，通过防爆胶管连接。浆液搅拌桶为不锈钢材质，容积30 L，当智能控制器控制料仓中的非凝固材料和供水管路中的水进入到搅拌桶中后，控制器即开始控制搅拌叶片进行搅拌，搅拌叶片转速为1 000r/min，其与智能控制器连接，可以左右移动，为了使浆液搅拌得更加充分，设计采用六折叶圆盘涡轮式叶片。浆液搅拌好后，通过设置在搅拌桶中的浆液浓度检测器检测合格后，通过推动活塞将浆液注入到瓦斯抽采钻孔的封孔段。装置通过浆液浓度检测装置检测浆液的浓度，利用控制器智能控制粉料和水的配比，使浆液浓度始终保持在规定值，并利用推动活塞将混合后符合浓度要求的浆液以一定压力推至封孔段，通过压力传感器反馈封孔段的压强，当封孔段内压力下降到触发浆液补充压力值时，开始向封孔区间内补充浆液，直至重新达到所需的压强;如注浆压力不足，还可通过辅助注浆孔注浆向封孔段注浆。
【参考文献】：
期刊论文
[1]瓦斯综合抽采技术在综采工作面的应用研究[J]. 张婷婷. 西部探矿工程. 2019(10)
[2]新型复合封孔材料的研制及应用[J]. 刘小鹏. 煤矿安全. 2019(09)
[3]马兰煤矿顺层抽采钻孔瓦斯渗流数值模拟[J]. 张喜峰. 煤. 2019(08)
[4]煤矿瓦斯抽采封孔质量检测技术与应用[J]. 王宁,张天军,范京道,邓增社,纪翔. 煤炭技术. 2019(08)
[5]瓦斯抽采辅助钻孔布孔方法及应用[J]. 施宇,郝明跃,张加齐,毛佳伟,程健维. 现代矿业. 2019(06)
[6]煤矿高瓦斯矿井煤层瓦斯抽采技术[J]. 林洪山. 技术与市场. 2019(06)
[7]瓦斯抽采钻孔密封用天固封孔材料及工艺应用研究[J]. 李时宜,张青松,刘标懿,张双,田恒心,杨仁凯. 矿业安全与环保. 2019(03)
[8]煤矿瓦斯抽采技术应用分析[J]. 李明. 江西煤炭科技. 2019(02)
[9]五轮山煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化研究[J]. 王超,张雷林,翟文杰,杨前意. 煤炭技术. 2019(05)
[10]瓦斯抽采钻孔成孔和非凝固恒压浆液封孔方法及应用[J]. 郝明跃,施宇,张加齐,毛佳伟,程健维. 现代矿业. 2019(04)
硕士论文
[1]本煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术研究[D]. 孙志东.贵州大学 2017
本文编号：3332687
【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(02)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
不同水灰比下浆液流动度
图3为不同水灰比条件下非凝固材料析水率测试结果。从表中可以看出，随着无机复合浆液水灰比的增大，浆液析水率在逐渐增大，当浆液水灰比从5∶1增加到20∶1时，浆液析水率增加了5.5%，这也反映了非凝固材料本身很好的悬浮稳定性。由于浆液需要长期滞留在钻孔和周边的缝隙中，为了确保浆液的稳定，取析水率小于2%的配比方案。根据浆液析水率测试结果，应选择水灰比不大于15∶1的浆液;根据浆液流动度测试结果，浆液在5∶1到7∶1之间存流动度非常差，所以排除。考虑不同水灰比条件下的浆液析水率和流动度2个方面的因素后，非凝固材料浆液水灰比确定为8∶1、10∶1、12∶1和14∶1。
浆料搅拌装置的料仓容积为15 L，置于搅拌桶上方，为不锈钢制成。料仓和搅拌桶之间安装有电动阀门，通过电动阀门控制每次搅拌非凝固材料的量。搅拌非凝固材料的用水取之井下供水管路中，通过防爆胶管连接。浆液搅拌桶为不锈钢材质，容积30 L，当智能控制器控制料仓中的非凝固材料和供水管路中的水进入到搅拌桶中后，控制器即开始控制搅拌叶片进行搅拌，搅拌叶片转速为1 000r/min，其与智能控制器连接，可以左右移动，为了使浆液搅拌得更加充分，设计采用六折叶圆盘涡轮式叶片。浆液搅拌好后，通过设置在搅拌桶中的浆液浓度检测器检测合格后，通过推动活塞将浆液注入到瓦斯抽采钻孔的封孔段。装置通过浆液浓度检测装置检测浆液的浓度，利用控制器智能控制粉料和水的配比，使浆液浓度始终保持在规定值，并利用推动活塞将混合后符合浓度要求的浆液以一定压力推至封孔段，通过压力传感器反馈封孔段的压强，当封孔段内压力下降到触发浆液补充压力值时，开始向封孔区间内补充浆液，直至重新达到所需的压强;如注浆压力不足，还可通过辅助注浆孔注浆向封孔段注浆。
【参考文献】：
期刊论文
[1]瓦斯综合抽采技术在综采工作面的应用研究[J]. 张婷婷. 西部探矿工程. 2019(10)
[2]新型复合封孔材料的研制及应用[J]. 刘小鹏. 煤矿安全. 2019(09)
[3]马兰煤矿顺层抽采钻孔瓦斯渗流数值模拟[J]. 张喜峰. 煤. 2019(08)
[4]煤矿瓦斯抽采封孔质量检测技术与应用[J]. 王宁,张天军,范京道,邓增社,纪翔. 煤炭技术. 2019(08)
[5]瓦斯抽采辅助钻孔布孔方法及应用[J]. 施宇,郝明跃,张加齐,毛佳伟,程健维. 现代矿业. 2019(06)
[6]煤矿高瓦斯矿井煤层瓦斯抽采技术[J]. 林洪山. 技术与市场. 2019(06)
[7]瓦斯抽采钻孔密封用天固封孔材料及工艺应用研究[J]. 李时宜,张青松,刘标懿,张双,田恒心,杨仁凯. 矿业安全与环保. 2019(03)
[8]煤矿瓦斯抽采技术应用分析[J]. 李明. 江西煤炭科技. 2019(02)
[9]五轮山煤矿瓦斯抽采钻孔封孔工艺优化研究[J]. 王超,张雷林,翟文杰,杨前意. 煤炭技术. 2019(05)
[10]瓦斯抽采钻孔成孔和非凝固恒压浆液封孔方法及应用[J]. 郝明跃,施宇,张加齐,毛佳伟,程健维. 现代矿业. 2019(04)
硕士论文
[1]本煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术研究[D]. 孙志东.贵州大学 2017
本文编号：3332687
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3332687.html
