钻孔封孔技术及材料c9ecb51d3169a4517723a3ef

瓦斯抽放钻孔的封孔技术、封孔材料及封孔设备部分1概述目前瓦斯抽放钻孔常用的封孔方法有聚氨酯封孔和水泥封孔。水泥封孔常用的有人工送水泥、压气送水泥和注浆封孔泵送水泥等。聚氨酯封孔、人工送水泥封孔和压气送水泥封孔的封孔深度一般都小于5m，适用于短时间瓦斯抽放钻孔封孔和巷道煤壁破碎带短的瓦斯抽放钻孔封孔；注浆封孔泵封孔的封孔深度能达到20m以上，封孔用的水泥浆水灰质量比达到0.4:1（水:水泥），这种高稠度水泥浆在钻孔内基本不收缩，适用于各类瓦斯抽放钻孔的封孔，是目前普遍采用的瓦斯抽放钻孔封孔方法。因此，本次主要针对BFZ-10/1.2（2.4）型矿用注浆封孔泵及其封孔工艺进行介绍。2注浆封孔泵及其封孔的特点2.1具有同时搅拌和输送高稠度水泥浆的特点，水灰质量比达到：0.4：1（水：水泥）。2.2无须对封孔段进行扩孔和把注浆管送到待封钻孔的底部，而只需把注浆管在待封钻孔的孔口处作适当的固定和封堵即可。2.3由于具有上述1、2的特点，大大简化了封孔工艺、降低了封孔作业的劳动强度。2.4高稠度水泥浆由于具有基本不收缩性，从而保证了对任何钻孔都能确保封孔的严密性，提高了对钻孔的封孔质量。3注浆封孔泵的主要结构和工作原理BFZ-10/1.2（2.4）型矿用注浆封孔泵主要有矿用隔爆型电磁起动器（1）、防爆电动机（2）、联轴器（3）、变速系统（4）、搅拌器（5）、操作离合器（6）、离合器操作手柄（7）、机座（9）及送浆泵（10）组成，如图所示。3.2BFZ-10/1.2(2.4)注浆封孔泵照片3.3工作原理3.3.1水泥稠浆的搅拌电动机通过联轴器与变速传动系统相连接，电动机的开、停由矿用隔爆型电磁起动器控制，当防爆电动机处于运动状态时，变速传动系统驱动搅拌机活动叶片旋转，使得对按水灰比要求加入到搅拌机内的水泥、水进行不断的掺和，直至混合均匀，实现对水泥稠浆的搅拌。在对水泥稠浆的搅拌过程中，离合器在操作手柄的作用下处于脱开状态，送浆泵不运转。3.3.2对水泥稠浆的输送在水泥稠浆搅拌均匀后，上拉操作离合器手柄使离合器处于接合状态，此时，变速系统通过离合器的作用驱动送浆泵转动，送浆泵在转动过程中的抽吸负压将搅拌机内混合均匀的水泥稠浆通过连接管吸入泵体内，经加压后从泵的出口输出，完成对水泥稠浆的输送，在送浆泵工作过程，搅拌机一直处于搅拌状态。3.3.3过载保护在水泥稠浆的搅拌和输送过程中，当水泥稠浆过稠，负荷扭矩大于电动机的实际输出扭矩时，引起电动机堵转，这时电动机的工作电流迅速上升，当实际电流达到矿用隔爆型电磁起动器的设定断电电流时，矿用隔爆型电磁起动器动作，自动切断电源，以达到保护电动机的目的。4注浆封孔泵的主要技术参数序号名称参数值1.22.41工作压力范围0MPa～1.2MPa0MPa～2.4MPa2输出流量8L/min～10L/min3电动机工作电压380V或660V4电机功率2.2KW5搅拌器容积40L6外形尺寸1820×426×878mm32120×426×878mm37质量255㎏275㎏8矿用隔爆型电磁起动器工作电压380V或660V5注浆封孔泵的安装调试将封孔泵安放在地面或者平板车上固定好，使其在运行过程中不得随意晃动。5.2调试5.2.1杂物清除开机前应清除干净搅拌机内可能存在的杂物，并取下送浆泵上的清洗螺堵，用清水对搅拌机进行清洗。清洗后，重新上好清洗螺堵，向搅拌机内注入适量清水。5.2.2送浆泵运转方向确定接好电源之后用清水进行运转试验，开启电动机之后，向上拉离合器操作手柄使离合器处于接合状态，送浆泵开始转动，送浆泵出口能泵出清水，则电动机的转动方向满足送浆泵工作要求；送浆泵出口不出清水则可能存在着下属情况：①电动机旋转方向与送浆泵工作所要求的转动方向不一致，应将矿用隔爆型电磁起动器的供电电源进行换相；②送浆泵在上次工作结束后未清洗干净，水泥浆固化造成送浆泵入口或出口堵塞，应对送浆泵进行清理或修理。③整机在试验过程中不得有卡、阻等异常声音的情况下方可使用该设备。6注浆封孔泵的使用操作对非本煤层瓦斯抽放：瓦斯抽放管可以选用外径为40mm的钢管或具有抗静电的塑料管或夹布胶管。对机采工作面实施本煤层瓦斯抽放：考虑到采煤机的割煤作业，瓦斯抽放管宜采用有抗静电作用的塑料管或夹布胶管。6.2瓦斯抽放管的预处理封孔的最终目的是形成有水泥稠浆包裹瓦斯抽放管具有严密密封性能的水泥稠浆固化段，为保证水泥稠浆在注浆封孔阶段能有效的充满待封钻孔段和确保水泥稠浆对瓦斯抽放管的包裹、填充，须对瓦斯抽放管进行预处理，处理方法如下：1）瓦斯抽放管的前端捆扎棉纱，捆扎好的棉纱应呈马尾状，避免将棉纱捆扎成一团，造成送管困难。2）捆扎棉纱距瓦斯抽放管端头的距离应大于0.5m，防止由于棉纱对钻孔堵塞不严，注浆封孔过程中水泥抽奖渗漏堵塞瓦斯抽放管。瓦斯抽放管预处理如图所示。6.3瓦斯抽放管的埋设将预处理好的瓦斯抽放管送入钻孔内，在送管的过程中应避免将瓦斯抽放管向外拉，瓦斯抽放管送到钻孔内预定的位置后，应将瓦斯抽放管稍微向外拉，以促使棉纱成团，将瓦斯抽放管端头封住隔开，以防止注入钻孔内的水泥稠浆流入钻孔非封孔段，如图所示。瓦斯抽放管的埋设示意图6.4注浆管的埋设瓦斯抽放管埋设好后，将注浆管（其一端连接在封孔泵的出口上）送入钻孔内，注浆管送入钻孔内的长度应不小于500mm，注浆管送入钻孔后，用棉纱团将抽放管和注浆管孔口段堵塞，其长度不小于200mm，避免在注入水泥浆的过程中注浆管向外退出；对具有较大仰角的钻孔，在钻孔孔口应采用木楔裹缠棉纱将瓦斯抽放管楔紧，保证将水泥浆压入钻孔的深部，如图所示。注浆管的埋设示意图6.5水泥及清水的准备6.5.1混合水泥浆用量的确定：混合水泥浆的多少采用下式计算：G=(V1-V2)×K×γ式中：G——所需混合水泥浆的质量；V1——封孔长度范围段钻孔的体积；V2——封孔长度范围段瓦斯抽放管或注水管的体积；K——系数，K=1.2；γ——混合后水泥浆的密度，经测定水灰质量比为1：0.4（水泥：水）的水泥稠浆密度约为2t/m3。6.5.2水泥及清水用量的确定根据实际使用及实验室试验结果表明，具有良好封孔效果的水泥稠浆的水灰质量比为1：0.4（水泥：水）。配制上述质量为G的水泥稠浆所需水泥及清水用量为：水泥用量G灰=G/1.4清水用量G水=G-G灰6.6开机前的准备开机前应清除干净搅拌机内可能存在的杂物，并取下送浆泵上的清洗螺堵，用清水对搅拌机进行清洗。清洗后，重新上好清洗螺堵，向搅拌机内注入适量清水。6.7水泥稠浆的搅拌将按水灰比准备好的清水倒入搅拌机内，操作矿用隔爆型电磁起动器的按钮，开启防爆电动机，在搅拌机处于正常运转状态下逐渐加入水泥，待前次加入搅拌机内的水泥分散后，再继续加入水泥；加入水泥时应避免将纸片等杂物混入搅拌机内，水泥稠浆的搅拌时间应不小10min。6.8封孔操作方法6.8.1封孔系统的构成按上述步骤准备好的封孔系统由BFZ-10/1.2（2.4）型矿用注浆封孔泵（1）、钻孔（2）、注浆管（3）组成，如图所示。6.8.2封孔操作上拉离合器操作手柄使离合器处于接合状态，此时送浆泵开始工作，搅拌机内的水泥稠浆被吸入送浆泵，经加压后由注浆管注入待封钻孔封孔段内。①操作离合器的接合与断开无需停机；②在通过手柄操作离合器的过程中，上拉或下压手柄要求有力、迅速，使离合器一次完全接合或断开，避免使离合器工作于未完全接合或断开状态造成离合器啮合齿在短时间内由于相互磨损而破坏；③在上拉手柄迫使离合器接合时，若一次未能成功，应用力再拉，或迅速下压手柄，重新操作；④离合器处于接合状态时，必须保持操作手柄处于向上拉紧状态。6.8.3封孔长度的控制①对于水平钻孔、俯斜钻孔，以待封钻孔内水泥稠浆压力上升，而且待封钻孔孔口有水泥稠浆溢出或孔口封堵棉纱被推出钻孔外时，封孔长度即达到设计封孔长度，此时应徐徐将注浆管拔出钻孔，下压离合器操作手柄使其处于脱开状态。②对于仰孔，则应采用严格控制注入待封钻孔内水泥稠浆的数量来保证封孔长度，避免待封钻7注浆封孔泵的故障分析与排除孔内压力升高较大导致孔口封堵失效。故障现象原因分析排除方法备注不出浆电机反向将矿用隔爆型电磁起动器的供电反相流量小泵体堵塞将进浆口和出浆口的大块杂物清理干净；如果还不出浆或流量小，则应对泵体拆卸进行清洗压力小定子和转子之间的间隙过大更换泵体泵体不合格搅拌和输送过程中矿用隔爆型电磁起动器断电水泥稠浆稠度太大向搅拌器中加入适量的清水，同时将注浆管路中的稠水泥浆清理干净，之后启动矿用隔爆型电磁起动器的按钮8注浆封孔泵的维护与保养1、严防杂物通过搅拌机进入送浆泵，造成送浆泵泵体损坏；2、每次使用完毕对整机进行清洗，严防水泥浆积于搅拌器、送浆泵内造成机体损坏；1）拧下送浆泵清洗螺堵，用水清洗干净搅拌机及连接管；2）重新拧紧送浆泵清洗螺堵，向搅拌机内注入清水，开启电动机，上拉离合器操作手柄使其处于接合状态，直至送浆泵出口水流成清洁状态为止；3、每次使用完毕之后，将封孔泵表面的水泥浆和水泥灰清洗干净。9注浆封孔泵的安全注意事项1、严禁送浆泵空运转。2、清洗过程中严禁用硬物清洗送浆泵螺堵孔口，防止损坏橡胶密封套。3、对于连续进行多个钻孔的封孔作业，须进行水泥浆的多次搅拌时，将停留于泵体及注浆管内的干稠水泥浆排出，防止在短时间内凝结造成堵塞。具体操作为：向搅拌机内注入清水进行搅拌，将泵体及注浆管内的干稠水泥浆用清水或稀浆置换。4、注浆封孔过程中应将送浆泵清洗螺堵拧紧，防止漏气造成送浆泵达不到额定负压，送浆泵对搅拌机内水泥稠浆的抽吸能力下降，或吸不进浆。5、冬天由于气温降低导致送浆泵不能启动时，应取下离合器保护罩，利用离合器上的四个孔强行转动送浆泵数转，然后再启动。6、在联轴器和操作离合器保护罩没有安好的情况下，严禁启动泵；7、在没有检查电器漏电情况下，严禁启动泵。