CN101307695B - 采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法。本发明主要是解决现有的封孔方法存在着封孔成本高、效率低和操作不方便的技术难点。本发明采用的技术方案是：采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，它包括下列步骤：a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，起出钻具，将孔口管置入钻孔中；b.将充气胶囊送入钻孔中，接着给充气胶囊充气，形成临时孔底；c.从孔口管填充水泥沙浆，直至水泥沙浆充填整个的环形空间；d.待水泥沙浆凝固后，使充气胶囊泄气并恢复原状，从孔口管内取出充气胶囊，封孔结束。本发明尤其适用于采用硬质塑料等材料作为孔口管的瓦斯预抽钻孔、松软煤层中成型差的瓦斯预抽钻孔的封孔作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，它属于一种尤其适用于采用硬质塑料等材料作为孔口管的瓦斯预抽钻孔、松软煤层中成型差的瓦斯预抽钻孔的封孔方法。它同样适用于水平及任意倾斜角度的瓦斯预抽钻孔的封孔作业和适用于煤层注水钻孔的封孔作业。
背景技术
煤矿瓦斯是煤矿安全生产的主要灾害之一，同时又是一种清洁能源。目前我国受瓦斯灾害威胁的矿井(尤其是高瓦斯矿井)已经普遍采用预抽瓦斯的方式来防治瓦斯灾害，并对抽出的瓦斯气体进行利用。另外，煤矿也采用向煤层注水的方法来降低煤与瓦斯突出灾害的发生，或者降低采矿粉尘对现场作业人员的危害。
煤矿瓦斯预抽孔包括本煤层预抽孔和上(下)邻近层预抽孔，而且由于煤层天然的赋存形态多种多样，因此这些瓦斯预抽钻孔(或煤层注水孔)，既可能是水平的，也可能呈各种倾斜角度。
煤矿瓦斯预抽孔(或煤层注水孔)为了保证预抽(或注水)效果，须在孔口附近的一定距离内设置孔口管作为负压抽采瓦斯(或注水作业)的通道，并需对孔口管与钻孔壁之间的环形空间进行密封充填。孔口管通常采用钢管、硬质塑料管等；密封充填材料通常采用水泥沙浆、聚氨脂等材料。一般而言，硬质塑料管相对于钢管、水泥沙浆相对于聚氨脂材料具有成本优势，而且更方便于煤矿井下的施工作业。
煤矿瓦斯预抽钻孔(或煤层注水孔)采用水泥沙浆作为封孔充填材料时，按照成孔与封孔的先后顺序，其封孔工艺可划分为两种：1)先封孔/后成孔，即先根据孔口管长度施工适当长度的钻孔，置入孔口管并注入水泥沙浆，候凝(等候水泥沙浆凝固)8小时以上，再二次钻进至终孔深度；2)先成孔/后封孔，即先施工钻孔至终孔深度，再置入孔口管并注入水泥沙浆封固，候凝8小时以上。
对于前一种封孔工艺而言，水泥沙浆候凝时间处于钻孔施工中途，因此钻机要么须在钻场停候至少一个小班的时间，要么需要开辟新的钻场，并在新/老钻场之间往复搬迁钻机，总之会造成工时浪费；而且二次钻进时，钻具可能对孔口管造成磨损(采用低成本、耐磨性差的塑胶管时尤其严重)，钻遇硬岩石引起的震动也可能使已经凝固的水泥沙浆失封。对于后一种封孔工艺而言，虽然避免了钻机停等、搬迁引起的工时浪费和避免了二次钻进对孔口管及封孔充填材料的磨损和扰动的缺点；但由于封孔段远离自然孔底，无法利用自然孔底的阻挡形成注浆返流，因此给注水泥沙浆工序的实施带来了困难。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术难点并提供一种可以降低封孔成本、提高工效、结构简单和操作方便的采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，它包括下列步骤：
a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，起出钻具，将孔口管置入钻孔中；
b.将充气胶囊从孔口管内送入钻孔中，使充气胶囊位于孔口管底部下方，充气胶囊与孔口管底部须相距5～15cm，接着通过充气管及气孔给充气胶囊充气，使充气胶囊膨胀并与钻孔壁紧密接触，然后关闭充气管闸阀，形成临时孔底；
c.将水泥沙浆置入孔口管内，利用钻机的推力推动钻杆及与之相连的偏心式活塞向临时孔底移动，使水泥沙浆沿孔口管与钻孔壁之間的环形空间向孔口流动，直至返回并充满孔口为止；
d.待水泥沙浆凝固后，开启充气管闸阀使充气胶囊泄气并恢复原状，从孔口管内取出充气胶囊，封孔结束。
本发明又一采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，其包括下列步骤：
a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，对封孔段进行扩孔，起出钻具，再将孔口管置入钻孔中；
b.将充气胶囊从孔口管内送入钻孔中，使充气胶囊位于孔口管底部下方，且使充气胶囊的上端与孔口管底部相接触，接着通过充气管及气孔给充气胶囊充气，使充气胶囊膨胀并与钻孔壁紧密接触，然后关闭充气管闸阀，形成临时孔底；
c.将注浆管从孔口管与钻孔壁之間的环形空间伸入临时孔底，接着通过注浆管向环形空间注入水泥沙浆，直至水泥沙浆充填整个孔口管与钻孔壁之間的环形空间；
d.待水泥沙浆凝固后，开启充气管闸阀使充气胶囊泄气并恢复原状，从孔口管内取出充气胶囊，封孔结束。
由于本发明采用了上述技术方案，实现了煤矿瓦斯预抽钻孔(或煤层注水孔)的先成孔/后封孔工艺，因此，与背景技术相比，本发明具有可以降低封孔成本、提高工效、结构简单和操作方便等优点。
附图说明
图1是本发明管内推浆实施方法的示意图；
图2是图1中的I-I剖面图；
图3是本发明管外注浆实施方法的示意图；
图4是图3中的II-II剖面图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，本实施例中的采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，适用于采用大口径孔口管的钻孔。它包括下列步骤：
a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，起出钻具，将孔口管3置入钻孔1中；
b.将充气胶囊2从孔口管3内送入钻孔1中，使充气胶囊2位于孔口管3底部下方，充气胶囊2与孔口管3底部须相距5～15cm，接着通过充气管5及气孔6给充气胶囊2充气，使充气胶囊2膨胀并与钻孔壁紧密接触，然后关闭充气管5闸阀，形成临时孔底；
c.将水泥沙浆7置入孔口管3内，利用钻机(或人工)的推力推动钻杆9及与之相连的偏心式活塞8向临时孔底移动，使水泥沙浆7沿孔口管3与钻孔壁之間的环形空间4向孔口流动，直至返回并充满孔口为止；
d.待水泥沙浆7凝固后，开启充气管5闸阀使充气胶囊2泄气并恢复原状，从孔口管3内取出充气胶囊2，封孔结束。
注浆量通过计算环形空间容积确定，通常大口径孔口管的有效容积大于注浆量，如有不足可多次补浆；注浆过程中可适度摆动孔口管3以保证整个环形空间4充填密实。对于向上倾斜的钻孔，须在孔口环形空间设置防漏挡圈10以防止水泥沙浆7漏失。对于成型差的钻孔，可在孔口管外壁设置扶正器。
实施例2
如图3和图4所示，本实施例中的采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，适用于使用小口径孔口管的钻孔。它包括下列步骤：
a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，对封孔段进行扩孔，起出钻具，再将孔口管3置入钻孔1中；
b.将充气胶囊2从孔口管3内送入钻孔1中，使充气胶囊2位于孔口管3底部下方，且使充气胶囊2的上端与孔口管3底部相接触，接着通过充气管5及气孔6给充气胶囊2充气，使充气胶囊2膨胀并与钻孔壁紧密接触，然后关闭充气管5闸阀，形成临时孔底；
c.将注浆管11从孔口管3与钻孔壁之間的环形空间4伸入临时孔底，接着通过注浆管11向环形空间4注入水泥沙浆7，直至水泥沙浆7充填整个孔口管3与钻孔壁之間的环形空间4；
d.待水泥沙浆7凝固后，开启充气管5闸阀使充气胶囊2泄气并恢复原状，从孔口管3内取出充气胶囊2，封孔结束。
注浆过程中可适度摆动和伸缩注浆管11以保证整个环形空间4充填密实；对于向上倾斜的钻孔，须在孔口环形空间设置防漏挡圈10以防止水泥沙浆7漏失。对于成型差的钻孔，可在孔口管外壁设置扶正器。
上述实施例中的封孔方法同样适用于煤层注水钻孔的封孔作业。
Claims (2)
1.一种采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，其特征是：它包括下列步骤：
a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，起出钻具，将孔口管(3)置入钻孔(1)中；
b.将充气胶囊(2)从孔口管(3)内送入钻孔(1)中，使充气胶囊(2)位于孔口管(3)底部下方，充气胶囊(2)与孔口管(3)底部须相距5～15cm，接着通过充气管(5)及气孔(6)给充气胶囊(2)充气，使充气胶囊(2)膨胀并与钻孔壁紧密接触，然后关闭充气管(5)闸阀，形成临时孔底；
c.将水泥沙浆(7)置入孔口管(3)内，利用钻机的推力推动钻杆(9)及与之相连的偏心式活塞(8)向临时孔底移动，使水泥沙浆(7)沿孔口管(3)与钻孔壁之間的环形空间(4)向孔口流动，直至返回并充满孔口为止；
d.待水泥沙浆(7)凝固后，开启充气管(5)闸阀使充气胶囊(2)泄气并恢复原状，从孔口管(3)内取出充气胶囊(2)，封孔结束。
2.一种采用充气胶囊作临时孔底的煤矿瓦斯预抽钻孔的封孔方法，其特征是：它包括下列步骤：
a.当瓦斯预抽孔钻进至终孔深度后，对封孔段进行扩孔，起出钻具，再将孔口管(3)置入钻孔(1)中；
b.将充气胶囊(2)从孔口管(3)内送入钻孔(1)中，使充气胶囊(2)位于孔口管(3)底部下方，且使充气胶囊(2)的上端与孔口管(3)底部相接触，接着通过充气管(5)及气孔(6)给充气胶囊(2)充气，使充气胶囊(2)膨胀并与钻孔壁紧密接触，然后关闭充气管(5)闸阀，形成临时孔底；
c.将注浆管(11)从孔口管(3)与钻孔壁之間的环形空间(4)伸入临时孔底，接着通过注浆管(11)向环形空间(4)注入水泥沙浆(7)，直至水泥沙浆(7)充填整个孔口管(3)与钻孔壁之間的环形空间(4)；
d.待水泥沙浆(7)凝固后，开启充气管(5)闸阀使充气胶囊(2)泄气并恢复原状，从孔口管(3)内取出充气胶囊(2)，封孔结束。
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