李 兵，凡永鹏，郝晋伟，杨伟东

(1.山西高河能源有限公司 瓦斯研究室， 山西 长治 046100； 2.煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院， 北京 100013)

钻孔瓦斯抽采是目前煤矿井下瓦斯灾害防治和煤层气资源开发的主要工程方法[1-4]，约占井下抽采瓦斯总量的90%以上。钻孔密封是钻孔瓦斯抽采的关键环节之一，直接决定着抽采瓦斯的浓度、成本和效率[5-6]. 高河能源有限公司3#煤层属高瓦斯、低渗透性、软弱结构煤层，单孔平均瓦斯涌出量低，抽采难度大。目前该矿井主要采用膨胀水泥+囊袋为主的“两堵一注”式带压封孔技术，但受膨胀水泥材料黏度变化及固结物等物理力学性质影响，钻孔密封质量不稳定，抽采瓦斯浓度整体偏低。同时，钻孔密封段是由煤-膨胀水泥材料-抽采管路组成的典型层状异质结构体，在应力作用下煤体和水泥封孔材料的异质结构界面处极易产生径向和切向不协调变形，钻孔密封段异质结构损伤破坏，裂隙贯通，导致钻孔密封性进一步降低[7-8]，高浓度瓦斯抽采周期缩短，严重影响了该矿井瓦斯抽采效率和抽采瓦斯利用率。因此，通过分析膨胀水泥+囊袋式“两堵一注”钻孔密封工艺存在的问题，并提出新的工艺方法，以提升该矿井钻孔抽采瓦斯浓度和效率，增加瓦斯利用量。

1 膨胀水泥物理力学性质测试

膨胀水泥基材料属典型的水性无机类材料，是目前高河能源井下瓦斯抽采钻孔密封工程中使用的主要注浆材料。为厘清钻孔密封材料性质对密封质量的影响作用，分别对其析水率、膨胀率、黏度和强度进行测试分析，具体如下：