為了解決已有瓦斯鉆孔封堵技術(shù)中固態(tài)封堵材料無法封堵次生裂隙、導(dǎo)致瓦斯抽采后期抽采效果急劇下降的難題,提出了一種操作簡單、成本低廉、提高鉆孔密封效果的瓦斯抽采鉆孔密封方法,即通過注漿泵帶壓注漿的方法將一種非凝固的半流體封孔材料注入2段膨脹封堵材料形成的密閉空間內(nèi)對煤巖裂隙進行封堵,同時為了配合非凝固漿液在井下需要長期保壓的需求,研發(fā)了智能控制瓦斯抽采鉆孔非凝固恒壓漿液封孔系統(tǒng),這套系統(tǒng)通過對抽采瓦斯鉆孔封孔狀況進行自動監(jiān)測,可以在鉆孔壓力下降到一定數(shù)值后自動補漿,形成動態(tài)持續(xù)封堵機制。重點介紹了研制的非凝固材料成分,主要有鈉基膨潤土和高嶺土構(gòu)成,還添加了粉煤灰,三聚磷酸鈉和硅酸鹽水泥材料。通過測試不同水灰比范圍為5∶1至20∶1的漿液的流動度、析水率的變化情況,得到4組符合要求的非凝固材料漿液水灰比,分別是8∶1、10∶1、12∶1和14∶1,最后通過測試這4組水灰比漿液在紗網(wǎng)中的滯留百分比,確定了非凝固材料在井下使用的最佳水灰配比為10∶1,同時對研發(fā)的智能瓦斯封孔系統(tǒng)也進行初步介紹。在城郊煤礦的應(yīng)用結(jié)果表明:使用該技術(shù),鉆孔瓦斯抽采濃度比原有水泥基材料封孔提高了62%,同時抽采時間延... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2020,48(02)北大核心CSCD

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不同水灰比下漿液流動度

圖3為不同水灰比條件下非凝固材料析水率測試結(jié)果。從表中可以看出，隨著無機復(fù)合漿液水灰比的增大，漿液析水率在逐漸增大，當(dāng)漿液水灰比從5∶1增加到20∶1時，漿液析水率增加了5.5%，這也反映了非凝固材料本身很好的懸浮穩(wěn)定性。由于漿液需要長期滯留在鉆孔和周邊的縫隙中，為了確保漿液的穩(wěn)定，取析水率小于2%的配比方案。根據(jù)漿液析水率測試結(jié)果，應(yīng)選擇水灰比不大于15∶1的漿液;根據(jù)漿液流動度測試結(jié)果，漿液在5∶1到7∶1之間存流動度非常差，所以排除�？紤]不同水灰比條件下的漿液析水率和流動度2個方面的因素后，非凝固材料漿液水灰比確定為8∶1、10∶1、12∶1和14∶1。

漿料攪拌裝置的料倉容積為15 L，置于攪拌桶上方，為不銹鋼制成。料倉和攪拌桶之間安裝有電動閥門，通過電動閥門控制每次攪拌非凝固材料的量。攪拌非凝固材料的用水取之井下供水管路中，通過防爆膠管連接。漿液攪拌桶為不銹鋼材質(zhì)，容積30 L，當(dāng)智能控制器控制料倉中的非凝固材料和供水管路中的水進入到攪拌桶中后，控制器即開始控制攪拌葉片進行攪拌，攪拌葉片轉(zhuǎn)速為1 000r/min，其與智能控制器連接，可以左右移動，為了使?jié){液攪拌得更加充分，設(shè)計采用六折葉圓盤渦輪式葉片。漿液攪拌好后，通過設(shè)置在攪拌桶中的漿液濃度檢測器檢測合格后，通過推動活塞將漿液注入到瓦斯抽采鉆孔的封孔段。裝置通過漿液濃度檢測裝置檢測漿液的濃度，利用控制器智能控制粉料和水的配比，使?jié){液濃度始終保持在規(guī)定值，并利用推動活塞將混合后符合濃度要求的漿液以一定壓力推至封孔段，通過壓力傳感器反饋封孔段的壓強，當(dāng)封孔段內(nèi)壓力下降到觸發(fā)漿液補充壓力值時，開始向封孔區(qū)間內(nèi)補充漿液，直至重新達到所需的壓強;如注漿壓力不足，還可通過輔助注漿孔注漿向封孔段注漿。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3332687