0
10-3 35 11-5 20 12-4 25 13-6 18 14-5 10
10-6 22 11-4 35 12-3 22 13-8 25 14-4 18
10-7 38 11-2
5
12-5 45 13-5 35 14-6 12
10-8 24 11-3
2
12-2 52 13-7
0
14-2 10
分析：从表 3 可知，对于穿层钻孔，囊袋式“两堵一注”封孔工艺较原封 孔工艺，抽放浓度提高 3.58 倍（30.4/8.5）， 钻场瓦斯抽放纯流量提高 4.63 倍，百米钻孔纯流量提高 5.67 倍。可见，同样的钻孔条件下，囊袋式“两堵一 注”封孔工艺可以大抽采达标期为原封孔工艺的 21.55%。
隙可得到有效密封。
封孔设计如图所示：
工效及材 比
快速囊袋B端速凝膨 胀封孔剂浆液混合物
回浆管路
快速囊袋A端速凝膨胀封孔剂
浆液混合物 速凝膨胀封孔剂浆液
封孔管路
料用量对
2. 新 两堵一注
注浆管路
爆破阀
止回阀
型囊袋式 封孔工艺
流程
（1）下入套管及囊袋式封孔材料前首先使用清水或压风将钻孔冲洗干净，
保证孔内无煤岩粉钻孔通畅。 （2）准备好封孔套管，使用透明胶带将囊袋式封孔材料捆扎在封孔套管上，
2、Ⅱ1028 机巷向工作面内部施工顺层孔共设计 190 个孔。钻孔设计孔径为 113mm，孔底轴向间距 5m。
二、原封孔工艺及存在的问题 1、原封孔工艺方法及流程 封孔管为Φ50mm，长度为 18m 的 PE 管，前段 2m 为花管，孔口段封孔长度 不小于 1.5m。 （1）将一个编织袋底部开口套在 PE 管花管后 1.5m 处，用铁丝扎紧袋底， 将编织袋向后翻开备用。 （2）将专用塑料袋用铁丝捆扎在编织袋中间部位的 PE 管上，向塑料袋内 倒入黑（白）聚氨酯，用棉线绳将塑料袋捆扎在 PE 管上，棉线上留扣，取一根 与套管长度一致的铁丝作为拉线，将铁丝穿入棉线预留的扣内，向塑料袋内倒 入白（黑）聚氨酯，使用棉线将塑料袋袋口与 PE 管扎紧。 （3）将编织袋口部位割出一处缺口，将拉线铁丝从缺口内捋出，将编织 袋袋口束紧用铁丝捆扎在 PE 管上。 （4）在套管上绑上回浆管，回浆管长度不小于 10m 孔口预留 0.3m。 （5）两人配合将套管送入孔内，将拉线铁丝从孔内拉出，将 PE 管在孔内 来回窜动几次，以便聚氨酯能够充分混合，孔口外预留 0.3m,便于软管连接。 （6）将 2m 长的注浆管沿孔壁送入孔内孔口预留 0.2m，向孔内 1.5m 处捣 入一团棉纱，以防聚氨酯膨胀堵塞注浆管。 （7）将编织袋内倒入聚氨酯，捣入孔内。 （8）待聚氨酯膨胀后，清理孔口，再捣入快速水泥,使两段聚氨酯之间形 成膨胀水泥注浆空间。
一、概况 桃园煤矿位于安徽省宿州市南部北杨寨乡境内，北距宿州市 12km（交通位 置见图 1-1）。其北界为 F1 断层，南部以第 10 勘探线为界与祁南煤矿毗邻，西界 为 10 煤层露头线，东界至 32 煤层-800m 底板等高线的水平投影为界。井田南北 走向长约 15km，东西倾向宽 1.5～3.5km，井田面积约 32km2。 矿井核定生产能力 160 万 t/a，为煤与瓦斯突出矿井，82 煤层为煤与瓦斯突 出危险煤层。 桃园煤矿 II2 采区走向长约 2500m，倾斜宽约 1600m，面积约 4.5km2。 1、II2 采区 10 煤层赋存、瓦斯、地质条件 II2 采区 10 煤层两极厚度 0.54～4.04m，平均厚 3.22m，含 1 层泥岩或炭质 泥岩夹矸。煤层顶板为泥岩、粉砂岩和砂岩，岩性变化复杂，砂岩与泥岩、粉 砂岩常相间出现；底板多为泥岩及粉砂岩。 10 煤层推测瓦斯压力为 0.69～1.47MPa，在标高为-538.5m 时，煤层瓦斯压 力为 0.74MPa。煤层瓦斯含量为 5.29～7.84m3/t，在标高为-823m 时，煤层瓦斯 含量达到 8m3/t。 2、实验区域地质概况及瓦斯赋存情况 II1028 工作面位于Ⅱ2 采区北翼，上区段为即将回采的Ⅱ1026 工作面，下 为 10 煤层未开拓区域，左以Ⅱ2 轨道上山保护煤柱为界，右至Ⅱ2 采区边界。 该工作面外段走向长约 310m 受古河流冲刷影响，局部煤层因冲刷而缺失，煤层 厚度变化较大，厚度为 0～4.2m，平均 3.4m，局部含有一层夹矸，一般厚 0～0.3m， 平均 0.2m；煤层倾角为 20～33°，平均 26°；煤层顶、底板均为泥岩。局部顶
采用新型囊袋式“两堵一注”封孔，即使用宿州金鼎安全技术股份有点公
司生产的“FKJW-50/0.5”矿用封孔器，根据所需封孔长度，通过一根注浆管注
入 “速凝膨胀封孔剂”浆液先快速密封两端囊袋，使两端囊袋鼓起，当注浆压
力达到 0.6MPa 时，注浆管路预留的爆破阀门自动爆破，此时浆液自行向两囊间
的密封腔注入，直至注浆压力达到 1-1.5 MPa 时停止，此时钻孔空间及周围裂
0.364
0.030
0.06
12.5
囊袋式
“两堵 6#
一注”
30.4
0.458
0.139
0.34
12.4
封孔
实测单孔浓度数据见表 4、表 5.
表 4 囊袋式“两堵一注”封孔工艺单孔瓦斯浓度（ 6#钻场）
孔号 浓度% 孔号 浓度% 孔号 浓度% 孔号 浓度% 孔号 浓度%
15-1 32
16-1
45 17-1 51 18-1 38 19-1 55
回浆管
10m 5
封孔剂(孔
50
5kg 1.8
口封堵)
聚氨酯
3kg 24.78 74.34
快速水泥 20 卷 0.99 19.8
编织袋
4 个 1.99 7.96
费用 180 110 9
总费用
297.1
总费用
299
从表 1、2 中的数据分析可以看出，两种封孔工艺在人工成本上基本一致，
原封孔工艺使用聚氨酯进行封孔，需缠编织袋人工送入孔内，操作不便，极易
造成聚氨酯等材料的浪费。
3.效果分析
实验中我们采集了使用两种不同封孔工艺下的钻孔相关的瓦斯抽放参数做
一对比，并进行了效果分析。
⑴穿层钻孔
表 3 穿层钻孔封孔效果
Hale Waihona Puke 钻场 编号封孔 方式抽采 浓度 ％
混合 流量 m³/min
纯流量 m³/min
百米钻孔纯 流量 m³/min
负压 KPa
原封孔
5#
8.5
方式
0.100
1.0
负压 KPa 8.6
12.5
分析：从表 6 数据可知，囊袋式“两堵一注”封孔工艺百米钻孔抽放纯流 量较原封孔工艺提高 9.1%，但抽放负压提高 45.3%，即囊袋式“两堵一注”封 孔工艺比原封孔工艺提高了封孔严密度。
孔号 212 211 210 209
浓度 100 20 80 57
板纵向裂隙较为发育。 Ⅱ1028 工作面处于突出危险区域实测Ⅱ1028 工作面深部-774.5 处 10 煤层
瓦斯含量为 6.33m3/t 3、实验区域钻孔设计情况 1、6#钻场设计施工 5 列 40 个钻孔，钻孔设计孔径为 113mm，孔底轴向间距
6×6m 网格状布置。钻孔穿过煤层进入煤层顶板 0.5m，钻孔控制到巷道两侧轮 廓线外均不少于 15m。
补 16-5 18 补 16-1 50
18-2 35
表 5 原封孔工艺单孔瓦斯浓度（5#钻场）
孔号 浓度% 孔号 浓度% 孔号 浓度% 孔号 浓度% 孔号 浓度%
10-1 22 11-1 15 12-8 45 13-2
8
14-1 25
10-2 15 11-7 13 12-6 23 13-4 12 14-8
表 7 原封孔工艺单单孔抽放浓度（第八组）
孔号
浓度 孔号 浓度 孔号
208
1
204
1
200
207
0.1
203
20 补 204
206
8
202
5
205
1.5
201
3
浓度 10 35
表 8 囊袋式“两堵一注”封孔工艺单孔抽放浓度（第七组）
孔号 浓度
孔号
浓度 孔号 浓度 孔号 浓度
199 16.5 补 195
⑵顺层钻孔 顺层钻孔时，两种封孔工艺效果抽放见表 6.
表 6 两种封孔工艺的抽放效果对比
钻场编 号
封孔 方式
抽采 浓度 ％
混合 流量 m³/min
纯流量 m³/min
百米钻孔 纯流量 m³/min
第八组
原封孔 方式
囊袋式
第七组 “两堵一
注”封孔
11.5％ 15.5％
1.104 0.649
0.126 0.906
（2）各种材料用量、注浆量不易掌握，现场操作存在偷工减料情况。
（3）前堵头中的聚氨酯反应时间不易掌握，塑料袋在送入孔内过程中容
易被孔壁刮破，失去作用，造成注浆效果达不到要求。
（4）前后堵头耐压强度低，容易发生前端堵头被顶掉而从套管内返浆的
情况。
三、囊袋式“两堵一注”封孔原理及工艺流程
1、囊袋式“两堵一注”封孔原理
50
192
35
198
25
195
70
191
17
197
50
194
28
196
35
193
3
从表中可看出，不论是穿层钻孔还是顺层钻孔抽采浓度整体偏低，但囊袋 封孔材料的应用还是将抽放浓度提高了一倍以上。分析瓦斯抽采浓度偏低的原 因有以下几个方面：
（1）该区域原始瓦斯含量低，在 4#钻场内施工的两个压力测定钻孔，实测 最大的瓦斯压力为 0.48MPa，换算成瓦斯含量仅为 3.7m3/t，瓦斯不易从煤体中 释放。