CN102628345A - 一种高密封性的近水平钻孔密封方法 - Google Patents

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Abstract

一种高密封性的近水平钻孔密封方法，尤其适用于煤矿井下近水平钻孔的机械注浆封孔作业。它采用双阶段注浆的方式对近水平钻孔进行密封，对于一个瓦斯抽放钻孔，首先用袋装双料复合封孔材料对瓦斯抽放管的前、后两端进行封堵；然后开动注浆泵，通过一次注浆管向瓦斯抽放钻孔的内部泵注封孔材料浆液；待第一次所注浆液得以凝固后，由于所注浆液具有自收缩性，会在瓦斯抽放钻孔的上部出现空隙。此时通过二次注浆管向瓦斯抽放钻孔的上部空隙及其邻近的煤体破裂区第二次泵注封孔材料浆液，此方法可使所注浆液有效封堵钻孔内部空间及其周围煤体破裂区，实现空间、裂隙封堵最大化，达到高密封性的要求，且其简便易行、成本低廉。

Description

一种高密封性的近水平钻孔密封方法
技术领域
本发明涉及一种高密封性能的近水平钻孔密封方法，尤其适用于煤矿井下各种用途的近水平钻孔的密封，如对煤与瓦斯突出危险性鉴定的测压钻孔、高压脉动定向水力压裂钻孔、瓦斯抽放钻孔等钻孔的密封。
背景技术
我国煤矿瓦斯地质条件复杂，其中高瓦斯煤层占50%-70%，而低透气性煤层又占其中的70%左右。因此，煤矿在开采过程中常需要进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，以及采取一些区域性瓦斯防治措施，如高压脉动定向水力压裂、深孔松动爆破、水力割缝、超前钻孔等。同时以上绝大部分工作必须进行井下的钻孔密封作业，而近水平钻孔是其中密封难度较大的一类钻孔，在采用机械注水泥砂浆等方法密封此类孔时，由于所注入材料具有自收缩性，常常会在孔内上部形成“月牙”型空隙，例如在井下进行高压脉动定向水力压裂的工作时，频繁出现注入煤体内部的高压水从孔口上部流出的现象。这种情况下，钻孔上部煤壁内的破裂区很难得到有效封堵，大大地降低了密封效果，这给突出鉴定和矿井瓦斯防治等工作造成极大的困难。针对这一技术难题，有的研究人员提出向水泥砂浆材料中加入膨胀剂的方法，但是在现实操作中，此法并不能达到理想效果，孔内上部空隙依然存在。如果钻孔得不到高质量的密封，就会影响其后各种工作的效果。为了解决机械注水泥砂浆密封近水平钻孔密封性能低的技术难题，需要研究一种新的高密封性能的封孔方法，以满足煤矿现场煤与瓦斯突出危险性鉴定和矿井瓦斯防治等工作的迫切需要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种简便易行、成本低廉、高密封性的近水平钻孔密封方法。
技术方案：本发明高密封性的近水平钻孔密封方法，包括采用注浆管、回浆管、袋装双料复合封孔材料、钻孔密封材料以及注浆泵，近水平钻孔密封步骤如下：
a、在本煤层中打一个瓦斯抽放钻孔，在距离瓦斯抽放管前端1.4～1.6m位置处固定Ⅰ袋装双料复合封孔材料；
b、将固定在瓦斯抽放管上的Ⅰ袋装双料复合封孔材料中的双料挤压混合均匀后，快速将瓦斯抽放管送入抽放钻孔中进行内层封堵，将瓦斯抽放管固定于抽放钻孔的下部，使瓦斯抽放管前端距瓦斯抽放钻孔孔口10～12m，瓦斯抽放管外露端预留40cm；
c、在内层封堵中的瓦斯抽放钻孔内装入由一次注浆管和二次注浆管构成的y形三通管，使y形三通管的二次注浆管设在抽放钻孔的顶部，在y形三通管的上部设置回浆管，用混合均匀后的Ⅱ袋装双料复合封孔材料对孔口进行外层封堵，同时固定瓦斯抽放管、y形三通管和回浆管的相对位置；
d、待瓦斯抽放钻孔内的Ⅰ、Ⅱ袋装双料复合封孔材料膨胀凝固后，开启y形三通管上的下球阀，通过前端开1-1.5m花眼的一次注浆管向Ⅰ、Ⅱ袋装双料复合封孔材料之间的孔内进行第一次注浆封孔，直至注放孔内的浆液从回浆管中流出，关闭下球阀；
e、待孔内的浆液凝固后，开启y形三通管上的上球阀，向孔内进行第二次注浆封孔，以填补第一次注浆凝固后孔内上部所形成的月牙空间，实现高密封性的近水平钻孔的密封。
所述进行内层封堵的Ⅰ袋装双料复合封孔材料与进行外层封堵的Ⅱ袋装双料复合封孔材料的封堵宽度均为0.5m；所述的二次注浆管的前端用宽胶带封住孔口。
有益效果：本发明采用两次注浆的方法对钻孔进行密封。由于孔内各处的钻孔高度不同、第一次注浆量不同、浆液凝固效果不同等因素的影响，第一次注浆凝固后出现的上部空隙是凹凸不平的，故第二次注浆所封的孔就不再是水平钻孔了，则在某一段内浆液可将钻孔上部空隙及其邻近的煤体破裂区有效封堵。本方法可以使浆液充满钻孔及其邻近煤体破碎区，有效封堵钻孔，达到高密封性能的目的，可以满足对高瓦斯低透气性煤层近水平钻孔封孔的高密封性的要求。适用于煤矿井下各种用途的近水平钻孔的密封，如对煤与瓦斯突出危险性鉴定的测压钻孔、高压脉动定向水力压裂钻孔、瓦斯抽放钻孔等钻孔的密封。解决机械注水泥砂浆密封近水平钻孔时密封性能低的技术难题，使得近水平钻孔得以有效封堵，以保证煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定和矿井瓦斯防治等工作的顺利进行，且其简便易行、成本低廉。
附图说明
图1是本发明所述封孔方法的纵向剖视图；
图2是A-A剖视图。
图中 1-瓦斯抽放管；2-y形三通管；3-二次注浆管；4-上球阀；5-下球阀；6-钻孔煤壁；7－一次注浆管；8-回浆管；9-宽胶带；10-Ⅰ袋装双料复合封孔材料；11-瓦斯抽放钻孔；12－封孔材料浆液；13-Ⅱ袋装双料复合封孔材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的高密封性的近水平钻孔密封方法：首先在本煤层中按常规打一个瓦斯抽放钻孔11，瓦斯抽放钻孔11的孔深和孔径根据现场实际情况确定（如孔深为100m、孔径为Φ113mm），在距离瓦斯抽放管1前端1.4～1.6m位置处用胶带固定Ⅰ袋装双料复合封孔材料10；将固定在瓦斯抽放管1上的Ⅰ袋装双料复合封孔材料10中的双料挤压混合均匀后，快速将瓦斯抽放管1送入抽放钻孔11中进行内层封堵，内层封堵Ⅰ袋装双料复合封孔材料10的封堵宽度为0.5m，袋装双料复合封孔材料采用包括黑料、白料的PB复合封孔材料。将瓦斯抽放管1固定于抽放钻孔11的下部，使瓦斯抽放管1前端距瓦斯抽放钻孔11孔口10～12m，瓦斯抽放管1外露端预留40cm，以方便连接抽放管路；在内层封堵中的瓦斯抽放钻孔11内装入y形三通管2，y形三通管2包括一次注浆管7和二次注浆管3，一二次注浆管的前端均设有控制注浆流量的上下球阀。使y形三通管2的二次注浆管3设在抽放钻孔11的顶部，使用宽胶带9将二次注浆管3的前端封住，以免一次注浆的浆液回流。在y形三通管2的上部设置回浆管8，用混合均匀后的Ⅱ袋装双料复合封孔材料13对孔口进行外层封堵，同时固定瓦斯抽放管1、y形三通管和回浆管8的相对位置，外层封堵的Ⅱ袋装双料复合封孔材料13的封堵宽度为0.5m；待瓦斯抽放钻孔11内的Ⅰ、Ⅱ袋装双料复合封孔材料膨胀凝固后，开启y形三通管2上的下球阀5，将封孔材料浆液12通过前端开1-1.5m花眼的一次注浆管7向Ⅰ、Ⅱ袋装双料复合封孔材料之间的孔内进行第一次注浆封孔，直至注放孔内的浆液从回浆管8中流出，关闭下球阀5；待孔内的浆液凝固后，开启y形三通管2上的上球阀4，通过二次注浆用管3将封孔材料浆液12向孔内进行第二次注浆封孔，以填补第一次注浆凝固后孔内上部所形成的月牙空间，当注浆泵的压力不断上升时，表示抽放钻孔11的内部已经充满封孔材料浆液12，此时关闭球阀4；注浆完成后，清洗注浆泵，将各管路和设备、材料合理归置，整理施工现场。

Claims (3)

1.一种高密封性的近水平钻孔密封方法，包括采用注浆管、回浆管、袋装双料复合封孔材料、钻孔密封材料以及注浆泵，其特征在于： 
a、在本煤层中打一个瓦斯抽放钻孔（11），在距离瓦斯抽放管（1）前端1.4～1.6m位置处固定Ⅰ袋装双料复合封孔材料（10）；
b、将固定在瓦斯抽放管（1）上的Ⅰ袋装双料复合封孔材料（10）中的双料挤压混合均匀后，快速将瓦斯抽放管（1）送入抽放钻孔（11）中进行内层封堵，将瓦斯抽放管（1）固定于抽放钻孔（11）的下部，使瓦斯抽放管（1）前端距瓦斯抽放钻孔（11）孔口10～12m，瓦斯抽放管（1）外露端预留40cm；
c、在内层封堵中的瓦斯抽放钻孔（11）内装入由一次注浆管（7）和二次注浆管（3）构成的y形三通管（2），使y形三通管（2）的二次注浆管（3）设在抽放钻孔（11）的顶部，在y形三通管（2）的上部设置回浆管（8），用混合均匀后的Ⅱ袋装双料复合封孔材料（13）对孔口进行外层封堵，同时固定瓦斯抽放管（1）、y形三通管（2）和回浆管（8）的相对位置；
d、待瓦斯抽放钻孔（11）内的Ⅰ、Ⅱ袋装双料复合封孔材料膨胀凝固后，开启y形三通管（2）上的下球阀（5），通过前端开1-1.5m花眼的一次注浆管（7）向Ⅰ、Ⅱ袋装双料复合封孔材料之间的孔内进行第一次注浆封孔，直至注放孔内的浆液从回浆管（8）中流出，关闭下球阀（5）；
e、待孔内的浆液凝固后，开启y形三通管（2）上的上球阀（4），向孔内进行第二次注浆封孔，以填补第一次注浆凝固后孔内上部所形成的月牙空间，实现高密封性的近水平钻孔的密封。
2.根据权利要求1所述的高密封性的近水平钻孔密封方法，其特征在于：所述进行内层封堵的Ⅰ袋装双料复合封孔材料（10）与进行外层封堵的Ⅱ袋装双料复合封孔材料（13）的封堵宽度均为0.5m。
3.根据权利要求1所述的高密封性的近水平钻孔密封方法，其特征在于：所述的二次注浆管（3）的前端用宽胶带（9）封住孔口。
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