CN102606143A

CN102606143A - 下行孔测压装置及工艺

Info

Publication number: CN102606143A
Application number: CN2011100247636A
Authority: CN
Inventors: 吕闰生; 倪小明; 张子戌; 刘高峰; 袁军伟
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-07-25

Abstract

一种煤矿井下下行钻孔封孔装置及工艺。包括变径漏斗式钻孔和钻屑沉淀室；测压花管，在测压花管上设置前档板和透气孔；测压管，依次贯穿前档板、膨胀材料、绵砂、砂石、孔口膨胀材料；测压管超出孔口部分安装高精度压力表；注浆管与回浆管，依次贯穿孔口膨胀材料，本装置在下行孔封孔中采用圆形档板+膨胀材料+砂石+水泥砂浆+膨胀材料+孔口密封档板方式进行封孔，可以有效减少注浆过程中水泥砂浆向测压室漏失量，采用双密封档板封闭的注浆室可以提高注浆压力，对孔壁裂隙起到渗入密封。在测压室预留岩屑沉淀室，能够有效保证测压室不被堵塞，实现了煤层瓦斯压力的准确测定，该装置具备结构简单，成本低，井下操作方便，易安装的特点。

Description

下行孔测压装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下瓦斯压力封孔测定技术，属于煤炭技术领域。

背景技术

煤层瓦斯压力是煤层基本瓦斯参数之一，它对于研究分析煤与瓦斯突出危险性、矿井瓦斯涌出治理、矿井瓦斯抽放等具有重要的实际意义。在瓦斯防治实践过程中，已经开发出多种瓦斯压力测定装置与工艺，但都存在测定时间长、可靠性差且对上行穿层钻孔效果较好，下行钻孔效果差特点，现有的测压封孔技术手段表明，仍存在许多问题，尤其在煤矿井下测压地点不满足上行孔的条件下，下行孔的瓦斯压力测定具有一定难度。

发明内容

本发明的目的在于针对煤矿井下瓦斯压力测定技术不足，提供一种快速、准确的封孔装置及方法，应用于下行穿层钻孔瓦斯压力准确测定。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

测压钻孔结构特点是在被测区域施工开口大直径，然后变径漏斗式钻孔，终孔位置要超过煤层底板，并留置钻屑沉淀室；封孔装置的结构特点是在测压钻孔中设置瓦斯导管，瓦斯导管前端设置第一圆形档板，档板之上设置绵砂缠绕的第一膨胀材料，其上设置砂石层；瓦斯导管外周与钻孔孔壁之间形成水泥砂浆的封闭结构，包括位于第一档板固结的聚氨酯封孔段，第一档板至孔口第二档板的水泥砂浆封固段，第二档板和第二膨胀材料固结的聚氨酯封孔段；第一档板下部的瓦斯导管为透气花管；设置平行于测压管的临时聚胺酯注浆管，所述聚氨酯一端位于第一档板绵砂处，另一端位于测压孔孔以外，注完聚氨酯拆除；测压管连接三通阀门一端，所述三通阀门一端连接排水泄压阀，另一端通过压力阀门连接压力表。

由上述技术方案可知，本发明在测压管孔口端设置压力阀门，钻孔施工成漏斗型变径钻孔，测压管前段圆形档板放置于钻孔变径台阶上，第一、第二档板配合聚氨酯膨胀材料形成高压密封注浆段，有效防止封孔材料漏液；钻孔设计了钻屑沉淀室，保证测压室不被堵塞，实现对测压钻孔有效封孔，保证由于水泥砂浆沉淀导致封孔长度不足缺陷，达到准确测定瓦斯压力目的，在井下操作便利，方法简单有效。

附图说明

图1为本发明中钻孔施工结构图

图2为本发明中测压管结构示意图

图3为本发明中下行孔测压装备图

附图标记说明

1-钻孔 2-钻孔变径台阶 3-煤层 4-沉淀室

5-透气孔 6-第一圆形档板 7-外螺纹 8-测压花管

9-测压管 10-膨胀材料 11-砂石层 12-第二圆形档板

13-另一膨胀材料 14-回浆管 15-排水减压阀 16-压力阀

17-精密压力表 18-三通 19-球型阀 20-注浆管

21-注浆室 22-沉淀岩屑 23-测压室

具体实施方式

以下通过具体实施例和附图对本发明的技术装置、工艺进一步详细描述。

实施例：参见图1为钻孔结构示意图，煤矿井下下行孔测压钻孔结构特征是，先施工直径￠108mm的钻孔，在距测定煤层1～2m位置停止钻进，改用￠75mm钻头继续钻进至煤层底板3～4m停钻，冲洗钻孔，排净钻孔中的水，完成测压钻孔施工。图2为下行孔测压管实施结构示意图，正如图所示测压管采用直径4英寸镀锌铁管(工业标准DN15)，每根长2m(便于井下携带和安装)，二端外螺纹长15mm，用外接管箍连接；测压共管第一圆形档板￠105mm，安装位置距透气孔端1.5m，透气孔￠5mm，在透气孔端用钢窗砂网进行包裹。图3封孔装置主要包括：第一圆形档板6焊接在测压花管8上(具体位置可以根据实际情况进行调整)，测压管9通过螺纹与测压花管8相连，膨胀材料10、砂石层11、注浆管20、回浆管14、孔口第二档板12、三通18、压力阀门16，测压管依次贯穿孔口膨胀材料13、第二圆形档板12、膨胀材料10、砂石层11，孔口出露端连接三通18一端，三通另外二个接口连接排水减阀门15和压力阀16，压力阀16接高精密压力表17。其中第一圆形档板6上边放置棉纱，膨胀材料使用聚氨酯密封，上边铺设砂石层11，圆形档板厚度为大于3mm的钢板，在实际应用上圆形档板直径可以略小于钻孔直径，以安装方便为原则。注浆管19和回浆管14和测压管材料、直径相同，其长度应根据实际钻孔深度决定，但是注浆管19要长于回浆管14，共同焊接在第二圆形档板12上，在注浆过程中，若有浆从回浆管14溢出，则判断注浆基本已满。

在具体实施中，可以包括第一膨胀材料10，先在绵砂上浇注聚氨酯液体A，测压管9连同测压花管8携带绵砂放入钻孔，圆形档板6放置于钻孔台阶2上，从孔口用临时塑料管吹入聚氨酯液体B至绵砂位置，二种液体混合发泡膨胀，10min后放入砂石大概100mm。封孔过程中，首先形成固化的聚氨酯密封段10和砂石层过滤段11，然后采用注浆泵通过高压注浆管19注入水泥砂浆(其配比水泥∶细砂为1∶1.25，加入12％的石膏或适量膨胀剂为防止水泥收缩形成裂隙而漏气)形成注浆密封段21，在注浆过程中，回浆管有返浆时即关闭回浆管阀门，再进行带压注浆，保证注浆压力达到3～4MPa，使水泥砂浆液可以渗入钻孔的煤岩壁，可以有效提高封孔效果。

注浆完成后，煤层中的瓦斯通过测压室23中的测压花管透气孔5，以测压管8为通道来测定钻孔内的瓦斯压力，瓦斯压力的上升需要一个缓慢过程，才能达到原始平衡瓦斯压力，在压力恢复过程中，如果煤层中有水或导通含水层，则测压室中会充满水，压力表17所表现出的压力就是水和瓦斯气体的共同压力，为了保证煤层瓦斯压力测试准确性，要拧开排水减压阀15进行放水后再进行瓦斯压力测定。

在本实施例上述方案中，本发明首次对钻孔结构设计为变径漏斗式孔体，钻孔底部设置了钻屑沉淀室，在下行孔封孔中采用圆形档板+膨胀材料+砂石层+水泥砂浆+孔口圆形档板+膨胀材料方式进行封孔，可以有效减少注浆过程中水泥砂浆向测压室漏失量，采用双密封档板封闭的注浆窒可以提高注浆压力，对孔壁裂隙起到渗入密封。在测压室预留岩屑沉淀室，能够有效保证测压室不被堵塞，实现了煤层瓦斯压力的准确测定，该装置具备结构简单，成本低，井下操作方便，易安装的特点。

Claims

1.一种下行孔封孔测压装置及工艺，其特征是测压钻孔设计成变径漏斗式孔体，孔底端留置3-4m钻屑沉淀室；

在被测区域的测压钻孔中设置测压花管8，第一圆形档板上部设置第一膨胀材料，膨胀材料之上设置砂石层11，第二圆形档板12之上设置第二膨胀材料13；

测压管9连接测压花管8依次贯穿第一档板6、第一膨胀材料10、砂石层11、第二圆形形档板12、第二膨胀材料13；测压花管8设置透气孔5，测压管孔口端接三通18，所述三通一端接压力阀接精密压力表17，另一端接排水减压阀15，第一圆形档板放置于钻孔台阶2上。

2.根据权利1要求所述的下行孔封孔测压装置，其特征是高压注浆管20和回浆管14的外端分别设置球形阀门19，一端出露第二膨胀材料之外，另一端位于第二圆形档板之下，其中注浆管2倍于回浆管长度。

3.根据权利1或2要求的下行孔封孔测压装置，其特征是第一、第二圆形档板，至少3mm以上的钢板，直径小于开孔直径5～10mm。

4.根据权利1或2要求的下行孔封孔测压装置，其特征还在于第一、第二膨胀材料封孔段高度不小于200mm，材料均为棉砂加上发泡聚氨脂。

5.根据权利1或2要求的下行孔封孔测压装置，其特征在于所述的测压注浆管和回浆管、测压管，均为4英分镀锌铁管或4英分钢管。