CN102704984B - 一种钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法及其装置 - Google Patents

一种钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法及其装置 Download PDF

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Abstract

一种钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法及其装置，适应用于煤矿井下各种钻孔的瓦斯抽排采。方法包括在抽排采钻孔内设置前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋，待其充分膨胀后，利用煤矿井下的压风把粘液罐中的封孔粘液经注液管注入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间，钻孔内瓦斯气体从抽采管或排采管进入常压储罐内，经压缩泵储存到高压储罐内。装置包括密封装置和储存装置两部分，密封装置包括两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋、注液管和粘液罐，储存装置包括抽采管或排采管、常压储罐、压缩泵和高压储罐。本发明解决了目前不能严密封闭抽排采钻孔周边孔、裂隙的难题，其结构简单、操作容易、造价低、抽排采瓦斯浓度高。

Description

一种钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法及其装置，可适用于煤矿井下采煤工作面、石门揭煤处、煤巷或岩巷等地点的钻孔瓦斯抽排采。
背景技术
瓦斯灾害是我国煤矿主要自然灾害之一，目前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。通过施工钻孔抽采煤层瓦斯是煤矿治理瓦斯灾害的重要手段。在煤矿瓦斯抽采工作中，钻孔的封孔质量是抽采效果的关键因素。
目前，瓦斯抽采封孔最常用的方法是用聚氨酯进行封孔，即将缠绕聚氨酯材料的封孔器放入煤层钻孔内，依靠聚氨酯发生化学反应膨胀，实现对钻孔封孔的目的，然后进行瓦斯的抽采。还有一种封孔方法就是在两段聚氨酯材料中间注入水泥砂浆，利用水泥砂浆的流动性渗入到煤层的孔裂隙中，待水泥凝固后，开始对瓦斯进行抽采。这两种封孔方法的原理都是利用固体物质封气体物质，从周世宁院士发明的煤层瓦斯压力测定技术（CN 85106104A）可知：封孔的固体物不能严密封闭钻孔周边的裂隙。
因为经过一定时期的瓦斯抽采，煤层会因变形、位移，导致钻孔周边煤层的孔裂隙扩张、发育，这时外界的空气就会从裂隙通道进入抽气钻孔内，从而导致瓦斯抽采浓度明显下降，缩短了抽采钻孔的有效抽采期，降低了钻孔的利用率。另外，当被抽排的瓦斯浓度降低到瓦斯爆炸极限值16%以内时，会严重影响瓦斯抽采系统的安全。
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，提供一种方法及结构简单、操作容易、造价低、效果好的钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法及其装置。
技术方案：本发明的钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法，包括如下步骤：
a. 施工抽采或排采瓦斯的钻孔完成后，在抽采管或排采管上间隔0.5～5 m距离固定前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋，在后一个封孔胶囊或聚氨酯反应袋中同时固定注液管，将抽采管或排采管送至钻孔内，将抽采管或排采管的外露端与常压储罐相连，将注液管的外露端与粘液罐相连；
b. 将煤矿井下的压风管与粘液罐的压风接口相连，把配制好的封孔粘液通过灌液口灌入到粘液罐中，直至灌满；
c. 待前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋充分膨胀后，利用煤矿井下压风的压力将粘液罐中的封孔粘液经注液管注入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间，对钻孔进行渗透封堵，不断向粘液罐中灌入封孔粘液，始终保持向前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间注入封孔粘液；
d. 钻孔内的瓦斯气体经过抽采管或排采管进入常压储罐内，当常压储罐内的瓦斯储存体积达到90%时，打开与常压储罐相连的压缩泵，将瓦斯气体压缩成高压气体储存到与压缩泵相连的高压储罐内，当设在高压储罐上的压力表显示读数达到设定压力值时，关闭压缩泵。
所述封孔粘液采用3 %的石膏粉、6 %的水泥、6 %的粉煤灰和77%的水，按质量百分比混合配制而成。
实现上述方法的钻孔高浓度瓦斯的抽排采装置，包括密封装置和储存装置两大部分；所述的密封装置包括设在钻孔内的前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋、一端进入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间的注液管、与注液管外露端相连的粘液罐，粘液罐上分别设有压风接口和灌液口；所述的储存装置包括一端进入到钻孔内的抽采管或排采管、与抽采管或排采管外露端相连的常压储罐、与常压储罐相连的压缩泵、与压缩泵相连的高压储罐，高压储罐上设有压力表。
所述的粘液罐下部设有粘液罐支架。
有益效果：本发明采用注粘液对瓦斯抽排采钻孔实施渗透性密封，封孔粘液不但可以充满前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间的空间、渗入钻孔周围的天然裂隙和卸压圈的裂隙，而且它是运动状态下的密封，当在瓦斯抽采或排采过程中，钻孔内出现了新的裂隙，也可以及时将其严密封闭，解决了目前封孔不能严密封闭抽排采钻孔周边孔、裂隙的难题。实施注粘液的前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间的距离较短，可以节省封孔所需要的投入成本。由于钻孔密封性高，从钻孔内抽出或排出的瓦斯浓度较高。本发明不仅可以用于抽采瓦斯，也可以用于排采瓦斯，实现了从瓦斯抽排采到压缩储存的整套功能，其结构简单、造价低，可广泛应用于煤矿井下各种钻孔的瓦斯抽排采。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图。
图中：1-钻孔，2-抽采管或排采管，3-封孔胶囊或聚氨酯反应袋，4-注液管，5-粘液罐，6-压风接口，7-灌液口，8-封孔粘液，9-粘液罐支架，10-常压储罐，11-压缩泵，12-高压储罐，13-压力表。
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：
本发明的钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法：
a. 施工抽采或排采瓦斯的钻孔1完成后，在抽采管或排采管2上间隔0.5～5 m距离固定前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3，在后一个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3中同时固定注液管4，将抽采管或排采管2送至钻孔1内，将抽采管或排采管2的外露端与常压储罐10相连，将注液管4的外露端与粘液罐5相连；
b. 将煤矿井下的压风管与粘液罐5的压风接口6相连，把配制好的封孔粘液8通过灌液口7灌入到粘液罐5中，直至灌满，所述的封孔粘液8采用3 %的石膏粉、6 %的水泥、6 %的粉煤灰和77%的水，按质量百分比混合配制而成；
c. 待前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3充分膨胀后，利用煤矿井下压风的压力将粘液罐5中的封孔粘液8经注液管4注入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3之间，对钻孔1进行渗透封堵，不断向粘液罐5中灌入封孔粘液8，始终保持向前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3之间注入封孔粘液8；
d. 当瓦斯分别从煤层的细密孔隙和裂隙向钻孔1内会聚，造成瓦斯压力逐渐增大时，钻孔1内的瓦斯气体在抽采压差或自然排采压差的动力作用下经过抽采管或排采管2进入常压储罐10内，当常压储罐10内的瓦斯储存体积达到90%时，打开压缩泵11，将瓦斯气体压缩成高压气体储存到高压储罐12内，当高压储罐12上的压力表13显示读数达到设定压力值时，如根据现场实际情况，达到设定压力值为10 MPa时，关闭压缩泵11。 
实现上述方法的钻孔高浓度瓦斯的抽排采装置，主要由密封装置和储存装置两大部分；所述的密封装置由设在钻孔1内的前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3、注液管4、粘液罐5组成，前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3之间的孔内注有经注液管4注入的封孔粘液8，粘液罐5上部分别设有压风接口6和灌液口7，灌液口7处可设置单向阀，粘液罐5下部设有粘液罐支架9，注液管4的一端进入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3之间，注液管4的外露端连接粘液罐5；所述储存装置由抽采管或排采管2、常压储罐10、压缩泵11和高压储罐12组成，抽采管或排采管2的一端进入到钻孔1内，抽采管或排采管2的外露端连接常压储罐10，常压储罐10经压缩泵11与高压储罐12相连，高压储罐12上设有压力表13。
本发明通过注液管4向前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋3之间的空间内注入粘液封孔液，粘液封孔液渗入钻孔周围的天然裂隙和卸压圈的裂隙内，可及时对瓦斯抽采或排采过程中钻孔内出现新的裂隙进行严密封闭，解决了目前封孔不能严密封闭抽排采钻孔周边孔、裂隙的难题。实施注粘液的前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间的距离较短为0.5-5m，可以节省封孔所需要的投入成本，且钻孔的密封性高，从而提高了钻孔内抽出或排出的瓦斯浓度较高。不仅可以用于抽采瓦斯，也可以用于排采瓦斯，实现了从瓦斯抽排采到压缩储存的整套功能，其结构简单、造价低，可广泛应用于煤矿井下各种钻孔的瓦斯抽排采。

Claims (1)

1.一种钻孔高浓度瓦斯的抽排采方法，其特征在于包括如下步骤：
a. 施工抽采或排采瓦斯的钻孔（1）完成后，在抽采管或排采管（2）上间隔0.5～5 m距离固定前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3），在后一个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3）中同时固定注液管（4），将抽采管或排采管（2）送至钻孔（1）内，将抽采管或排采管（2）的外露端与常压储罐（10）相连，将注液管（4）的外露端与粘液罐（5）相连；
b. 将煤矿井下的压风管与粘液罐（5）的压风接口（6）相连，把配制好的封孔粘液（8）通过灌液口（7）灌入到粘液罐（5）中，直至灌满； 
c. 待前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3）充分膨胀后，利用煤矿井下压风的压力将粘液罐（5）中的封孔粘液（8）经注液管（4）注入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3）之间，对钻孔（1）进行渗透封堵，不断向粘液罐（5）中灌入封孔粘液（8），始终保持向前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3）之间注入封孔粘液（8）；
d. 当瓦斯分别从煤层的细密孔隙和裂隙向钻孔1内会聚，造成瓦斯压力逐渐增大时，钻孔（1）内的瓦斯气体经过抽采管或排采管（2）进入常压储罐（10）内，当常压储罐（10）内的瓦斯储存体积达到90%时，打开与常压储罐（10）相连的压缩泵（11），将瓦斯气体压缩成高压气体储存到与压缩泵（11）相连的高压储罐（12）内，当设在高压储罐（12）上的压力表（13）显示读数达到设定压力值为10 MPa时，关闭压缩泵（11）。
2、一种实现权利要求1所述方法的钻孔高浓度瓦斯的抽排采装置，其特征在于：它包括密封装置和储存装置两大部分；所述的密封装置包括设在钻孔（1）内的前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3）、一端进入到前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋（3）之间的注液管（4）、与注液管（4）外露端相连的粘液罐（5），所述的粘液罐（5）下部设有粘液罐支架（9）；粘液罐（5）上分别设有压风接口（6）和灌液口（7）；所述的储存装置包括一端进入到钻孔（1）内的抽采管或排采管（2）、与抽采管或排采管（2）外露端相连的常压储罐（10）、与常压储罐（10）相连的压缩泵（11）、与压缩泵（11）相连的高压储罐（12），高压储罐（12）上设有压力表（13）；通过注液管(4)向前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋(3)之间的空间内注入粘液封孔液，粘液封孔液渗入钻孔周围的天然裂隙和卸压圈的裂隙内，并及时对瓦斯抽采或排采过程中钻孔内出现新的裂隙进行严密封闭，解决了封孔不能严密封闭抽排采钻孔周边孔、裂隙的难题，实施注粘液的前后两个封孔胶囊或聚氨酯反应袋之间的距离为0.5-5m，节省了封孔所需要的投入成本，且钻孔的密封性高，从而提高了钻孔内抽出或排出的瓦斯浓度较高。
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