经长期的理论研究及开采实践证明，开采保护层和钻孔预抽措施是防治煤与瓦斯突出最为有效、可靠的区域措施^[1~3]。然而，对于单一、透气性低的突出煤层，顺层钻孔预抽是防治煤与瓦斯突出及瓦斯超限主要抽采方法，钻孔封孔质量是决定钻孔抽采效果的关键因素。目前矿井最为常用的封孔方式为“两堵一注”封孔带压封孔，该方法有效封堵围岩裂隙，提高钻孔的抽采效果。然而，朱集西煤矿顺层抽采消突长钻孔“两堵一注”封孔方式出现瓦斯抽采浓度低、一氧化碳浓度偏高等一系列问题，严重影响了钻孔抽预抽区域防突效果，给工作面回采带来了一定的安全隐患^[4~7]。鉴于此，钻孔封孔工艺应根据矿井的实际情况，不能盲目采用，研究适合矿井钻孔封孔工艺，提高瓦斯抽采浓度，避免一氧化碳浓度过高引起孔内发火，对工作面安全回采具有重要意义。

1 工程背景

朱集西煤矿地处安徽省淮南矿区，煤层埋藏较深，矿井首采11-2煤层平均埋深为1000m，实测瓦斯压力最大为1.2MPa，瓦斯含量最大为8.38m³/t，地应力主导型煤与瓦斯突出煤层。煤层透气性系数为0.219m²/(MPa²·d)，属于可以抽放-较难抽放煤层，煤层透气性差。工作面采用直径108mm顺层长钻孔预抽的区域防突措施，抽采钻孔采用“两堵一注”的封孔工艺，抽采负压15~20Kpa，钻孔瓦斯抽采浓度为5%~9%，一氧化碳浓度22~35ppm，氧气浓度为14.2%~19.6%。孔内瓦斯浓度较低，一氧化碳、氧气浓度偏高，钻孔存在漏气现象，钻孔预抽效果差，且存在孔内煤层自然发火的安全隐患。

2 现有“两堵一注”封孔工艺存在问题的原因分析

（1） 钻孔封孔深度不合理。朱集西煤矿煤层埋深大，地压大，巷道可能存在分区破裂显现。在-951.0m标高东翼回风巷测试地应力的最大和最小主应力为近水平方向，且中间主应力近垂直方向，侧压系数为1.55；同时，在西翼11煤轨道大巷，利用岩石窥视仪探查已掘巷道松动圈范围，巷道松动圈在1.5～2.0m，受采动影响的煤层巷道塑性区范围可能达到10~15m^[8~9]。现有钻孔封孔采用“两堵一注”封孔方式，封孔深度自孔口向里不小于20m，有效封孔段部分在松动圈影响范围内，导致部分空气通过裂隙进入钻孔内，孔内温度较高，使煤炭氧化产生一氧化碳，导致孔内一氧化碳浓度高。

（2） 穿层抽采钻孔的影响。煤巷采用底板穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯的区域防突措施，钻孔控制煤巷两侧15m，顺层抽采钻孔有效封孔段大部分处于穿层抽采钻孔控制的范围内，且受到煤巷掘进的影响，导致围岩裂隙相互沟通，顺层抽采钻孔封孔效果差，出现漏气现象，导致瓦斯抽采浓度低。

（3） 注浆压力达不到要求。钻孔封孔段长度不小于20m，因矿井现有注浆设备的限制，注浆封孔压力不能满足设计要求，围岩裂隙封不能有效封，封孔质量达不到要求，导致钻孔抽采差。

3 “两堵一注”封孔工艺优化及应用效果

3.1 封孔工艺优化结果

通过对矿井原有顺层钻孔采用“两堵一注”封孔完成后，抽采过程中出现的问题的分析，对原有的封孔工艺进行了优化，确定了钻孔封孔囊袋1的位置为自孔口向内15m，囊袋2的位置为自孔口向内20m，即有效封孔段长度为5m，避开了穿层抽采钻孔及巷道塑性区的影响，同时减小了有效的封孔长度，满足了注浆封孔压力的要求。顺层钻孔封孔示意图如图1所示。