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  • 矿用封孔器-河南滨远机械设备
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上行孔和下行孔,封孔做法差在哪:仰角排气、俯角排浆

山西一个矿的底抽巷,同一个班、同一台泵、同一个型号的封孔器,上向穿层孔封完浓度能到 38%,下向孔只有 11%。施工队一开始怀疑是封孔器批次问题,换了两批还是一样。后来把下向孔的封孔段挖开看,浆稀得能照见人——孔底积了半米水,浆打进去就被稀释了。

同一套设备,换个钻孔方向就出两种结果,原因不在设备上,在重力上。

先分清:什么叫上行孔、下行孔

按钻孔轴线与水平面的夹角分。孔底高于孔口,叫上行孔,也叫仰角孔、上向孔;孔底低于孔口,叫下行孔、俯角孔、下向孔。

煤矿抽采里,本煤层顺层孔、穿层孔绝大多数是上行的,仰角 5°~30° 最常见;下行孔出现在近距离煤层下行开采的分层孔、底板含水层疏放孔,以及从上山上向下打的探查孔里。

倾角小于 5° 的近似水平孔,重力影响不明显,两套做法可以通用。超过 15°,浆液泌水和空气聚集就开始左右封孔质量。超过 45°,基本等于竖直灌浆,得按竖孔的办法处理——孔底的气更难排,浆的析水更集中。

上行孔:气往高处跑,水往低处沉

上行孔有两个绕不开的物理事实。一是空气比浆轻,聚在孔底那个最高点,形成气腔;二是浆里的水往下泌,孔底段越封越稀,水泥颗粒反而沉到靠孔口的位置。

现场那句”压力够了、浆量也够,可浓度就是上不去”,十有八九是孔底气腔没排出去——浆看着注满了,其实孔底是一段空腔加稀浆。

对应的三个做法:

  • 孔底留排气通道。两堵一注封孔器的回浆口就是干这个的,注浆时把回浆管引到孔口,见稠浆返出再停泵。没有回浆口的,单独下一根 Φ8~Φ10 的软管到孔底当排气管。
  • 浆调稠一点。上行孔水灰比取 0.5~0.6,比常规的 0.7~0.8 稠,图的是少泌水。稠浆泵送阻力大,泵压会比平时高 0.3~0.5 MPa,这是正常的,别一看压力高就加水。
  • 封孔段别顶到孔底。孔底 0.3~0.5 m 是积渣区,封孔段起点离孔底留出这段,让岩体自己封。

还有一个上行孔特有的现象:封孔器靠推送杆送进去,胶囊膨胀贴壁以后,整根管子仍有往孔口下滑的趋势。倾角大于 25° 时下滑明显,孔口要加防滑卡或者用钢丝绳兜住,否则浆还没凝,封孔器先退出来半米,封孔段就短了。

下行孔:水和渣全堆在孔底

下行孔的问题反过来。冲洗水、岩粉、煤屑全沉在孔底,下管前不处理,封孔器等于插在泥浆里;孔底积水还会稀释浆液,凝固后强度低,一抽负压就裂。

  • 下管前吹孔。压风从孔底往外吹,吹到孔口返干粉尘为止。孔深超过 60 m 的吹两次,中间停 10 分钟让积水回落再吹,一次吹不干净。
  • 从孔底起注。注浆管下到孔底 0.3~0.5 m,浆从下往上返,把水和空气顶出去。这一条和上行孔正好相反,也是下行孔最关键的一步。图省事从孔口注,等于把水封在孔底。
  • 浆稀一点。水灰比 0.7~0.8,泵送顺、充填到位。孔底空腔大,注浆量在计算值上浮 15%~20%。
  • 控制下放速度。靠自重下滑,速度别超过 0.5 m/s,到底前 1 m 减速。撞底容易把胶囊端部顶翻,这种损伤从外面看不出来,试压时才露馅。

封孔段位置,两种孔也不一样

上行孔的孔口段 1~3 m 往往是风化、卸压形成的破碎带,封孔段起点压在孔口 1 m 以内,把破碎带整段包进去;下行孔的孔口段容易积水,封孔段要跨过含水段,宁可长一米。

封孔段长度本身怎么算,取决于巷道卸压带宽度和孔口岩性,不是拍一个数就完事,具体见封孔深度怎么确定。

对比项上行孔(仰角)下行孔(俯角)
主要风险孔底气腔、浆液泌水孔底积水积渣、浆被稀释
水灰比0.5~0.6(稠)0.7~0.8(稀)
注浆方向孔口进浆,孔底排气孔底进浆,孔口返浆
必做工序孔底设排气管或回浆口下管前吹孔
下管方式推送杆推入,孔口加防滑卡自重下放,控制速度
注浆量按计算值计算值上浮 15%~20%
典型后果孔底段浓度低、封孔段留空腔浆液离析、凝固强度不足

三个容易忽略的细节

倾角要实测。目测”差不多二十度”和实测差三五度很常见。倾角决定排气管位置和注浆方向,差 5 度就可能让孔底从”排气端”变成”封闭端”。每 10 根用测斜仪抽测一根,比事后补浆便宜。

停泵顺序。上行孔注完先关孔口阀再停泵,否则孔内浆液在重力下回流,能把刚贴好的胶囊顶开;下行孔反过来,先停泵再关阀,避免管内余压把软管崩开。

养护期别动管。24 小时内不提拉抽采管、不紧法兰。下行孔尤其要守住这条,浆没终凝,一动就在封孔段留一道缝,这道缝以后就是漏气通道,查都查不出来。

一套封孔器够不够用

封孔器本体是通用的,配件得按孔型分开配。上行孔要回浆管、防滑卡、推送杆;下行孔要多配吹孔接头和加长注浆管。配件不齐,井下就得拿别的管子凑,凑出来的接头往往是漏气起点。

下管、注浆、养护的完整工序见两堵一注施工全流程;浆液用量按环空体积换算,见封孔材料用量怎么算;封完还是漏气,按孔口漏气排查顺序走一遍;本煤层、邻近层、采空区三类孔的差别另有一篇对比。

河南滨远机械发封孔器前会问清孔的倾角和施工方式,上行孔配回浆管和防滑卡,下行孔配吹孔接头,按孔型装好再发。

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