大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术及设备研究 论文

针对大直径瓦斯抽采钻孔密封方法采用固体材料封孔初期密封效果好，但随着时间推移，存在封孔变形破坏后的钻孔抽采瓦斯浓度急速衰减的问题，提出了一种大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术。该技术利用膨胀水泥与非凝固膏体材料配合形成多段"固、液、固"结构，利用膨胀水泥材料形成三段固体封孔段，然后在不同抽采时间段在固体封孔段中注入非凝固膏体材料，实现了钻孔抽采全过程的有效密封及抽采不同时间段的二次、多次封孔。基于大直径钻孔孔周裂隙半径的理论分析结果，对最佳注浆压力和黏度的关系进行了数值模拟，研究了非凝固膏体材料封孔的相关技术参数，得到最佳注浆压力为1.2MPa，最佳黏度为0.001~0.03Pa·s。根据研究得到的注浆压力和黏度研制了一种封孔设备，设备利用"固、液、固"技术原理形成多段封孔结构，实现了固封液、液封气的抽采封孔模式。现场工业试验结果表明，大直径瓦斯抽采钻孔非凝固无机膏体材料封孔技术利用膏体材料具有随钻孔时空变化的特征，能有效解决固体材料封孔因钻孔变形而形成新裂隙，造成封孔失败、抽放浓度衰减过快的难题，且二次补浆后抽采体积分数能提升10%左右，有效提高了瓦斯抽采率。 《大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术及设备研究》这篇论文探讨了在煤矿瓦斯抽采过程中，如何通过创新封孔技术提高抽采效率和安全性。传统的大直径瓦斯抽采钻孔通常采用固体材料进行封孔，然而这种方法存在时间依赖性的问题，即随着时间推移，封孔可能会变形破坏，导致瓦斯抽采浓度快速下降。为解决这一问题，论文提出了大直径瓦斯抽采钻孔非凝固膏体材料封孔技术。这种技术巧妙地结合膨胀水泥和非凝固膏体材料，形成“固-液-固”的多段结构。膨胀水泥用于形成三个固体封孔段，然后在不同抽采阶段向这些固体段注入非凝固膏体材料，确保了整个抽采过程的持续有效密封，同时允许在需要时进行二次或多次封孔，以适应钻孔变形产生的新裂隙。论文通过理论分析和数值模拟，研究了非凝固膏体材料的最佳注浆压力和黏度。结果显示，最佳注浆压力为1.2MPa，黏度范围在0.001~0.03Pa·s之间。基于这些参数，研究人员开发了一种封孔设备，该设备利用“固-液-固”原理形成多段封孔结构，实现了既能固封液态又能液封气态的抽采封孔模式。现场工业试验表明，非凝固无机膏体材料封孔技术有效地解决了由钻孔变形导致的封孔失败和抽放浓度快速衰减问题。在二次补浆后，抽采体积分数可以提升约10%，显著提高了瓦斯抽采率。此外，论文还涉及了煤炭行业的一些其他关键技术创新，包括煤炭智能化开采、5G通信技术在煤矿的应用、人工智能在矿山智能化建设中的作用、大数据研究方向、矿井定位技术、智能监测与预警技术、以及矿井安全等多方面内容。这些研究展示了未来煤炭行业向智能化、自动化转型的趋势，并对相关技术的发展前景进行了展望。这篇论文的研究成果对于提高煤矿瓦斯抽采效率、保障工人安全和推动煤矿行业的科技进步具有重要意义。通过非凝固膏体材料封孔技术和配套设备，不仅能解决传统封孔方法的不足，还能为实现高效、安全的瓦斯抽采提供新的解决方案。