CN102733844B - 一种封孔结构及封孔方法及封孔用膨胀水泥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封孔结构及封孔方法及封孔用膨胀水泥，其中封孔结构包括设置在钻孔内的瓦斯采集管及注浆管，瓦斯采集管的两端部的外周面上分别设置有前、后堵头，所述的前、后堵头包括缠设在瓦斯采集管两端部的外周面的柔性织物以及湿散时涂覆在柔性织物上膨胀固化后与瓦斯采集管的外壁及钻孔的内壁密封配合的膨胀水泥，注浆管穿设在前堵头上，注浆管的出口位于前、后堵头之间，本发明由涂抹在瓦斯抽采管两端的膨胀水泥膨胀后形成前后堵头，膨胀水泥膨胀后能够与钻孔孔壁及瓦斯采集管之间很好的膨胀密封，通过注浆管向钻孔内注浆，能够很好的封闭钻孔周边裂缝，保持封孔腔内处于承压状态，膨胀水泥凝固时间较快，并且封孔成本低，不需要在另行采购高压设备。

Description

一种封孔结构及封孔方法及封孔用膨胀水泥

技术领域

本发明涉及一种煤矿矿井瓦斯钻孔的封孔结构及封孔方法及封孔时用的膨胀水泥。

背景技术

现有技术中有些孔在钻后，需要将其封闭后在进行下一步操作，比如瓦斯抽取技术，瓦斯抽采的效果好坏主要与钻孔的封孔效果有关，动态封孔技术，就是在瓦斯抽采过程中始终保证钻孔的封孔效果良好，目前常用的封孔装置如中国专利公告号为CN201206471Y，公告日为2009年3月11日，名称为‘抽采钻孔封孔装置’说明书中公开了一种抽采钻孔封孔装置，包括封孔套管、瓦斯采集管及注浆管，封孔套管的外周面与钻孔内壁之间沿轴向分别固结有聚氨酯前封段、高压注浆水泥砂浆固封段及聚氨酯后封段，所述的瓦斯采集管及注浆管一端位于钻孔口外部，另一端贯穿聚氨酯前封段插设在水泥砂浆固封段的位置上，这种封孔装置，封孔成本低，对封孔段钻孔要求不高，但是需要三次注射，先分别注射形成聚氨酯前、后封段，在注射形成高压注浆水泥砂浆固封段，操作程序复杂，需要凝固时间较长，并且该结构采用聚氨酯泡沫-压力黏液封孔法，其封孔效果较好，但是使用此方法需购置压力黏液封孔器和高压气体，对工人操作技术要求高，造成封孔成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封孔结构，在保证了封孔质量，孔口严密不漏气的基础上，解决现有技术中的封孔过程复杂，凝固时间长，成本高的问题，同时本发明还涉及封孔方法，同时本发明还涉及一种膨胀水泥。

为实现上述目的，本发明中的一种封孔结构采用如下技术方案：一种封孔结构，包括设置在钻孔内的瓦斯采集管及注浆管，瓦斯采集管的两端部的外周面上分别设置有前、后堵头，所述的前、后堵头包括缠设在瓦斯采集管两端部的外周面的柔性织物以及湿散时涂覆在柔性织物上膨胀固化后与瓦斯采集管的外壁及钻孔的内壁密封配合的膨胀水泥，所述的注浆管穿设在前堵头上，注浆管的出口位于前、后堵头之间。

在前、后堵头之间设置有纤维粘液固封段。

本发明的一种封孔方法采用如下技术方案：包括以下步骤：

第一步：在瓦斯抽采管两端部分别外缠柔性织物；

第二步：在柔性织物上涂覆膨胀水泥，静待10-15min，使液态膨胀水泥初凝形成封孔用的前堵头和后堵头胚块，在前堵头胚块上插入注浆管；

第三步：将瓦斯采集管及注浆管一起送入到钻孔内，静待养护15-30min，使膨胀水泥膨胀固化；

第四步：打开注浆管上的控制阀门，通过注浆泵向钻孔内注浆，待所注浆液压力达到注浆泵注浆压力时，注浆完成，停止注浆；

第五步：静待30-60min养护形成封孔。

本发明的膨胀水泥采用如下技术方案：一种膨胀水泥，包括膨胀剂、固体速凝剂、水泥，膨胀水泥中膨胀剂占10％-20％，固体速凝剂占5％-15％，水泥占65％-85％。

所述的膨胀剂为生石灰和铝粉的混合物，其中生石灰占膨胀剂的比重为90％-95％，铝粉占膨胀剂的比重为5％-10％。

所述的膨胀水泥中固体速凝剂：膨胀剂：水泥为7:7.7:50，水泥的水灰比为1:1.4。

膨胀剂中生石灰：铝粉为10:1。

本发明中的一种封孔结构，由涂抹在瓦斯抽采管两端的膨胀水泥膨胀后形成前后堵头，膨胀水泥膨胀后能够与钻孔孔壁及瓦斯采集管之间很好的膨胀密封，通过注浆管向钻孔内注浆，能够很好的封闭钻孔周边裂缝，保持封孔腔内处于承压状态，膨胀水泥凝固时间较快，并且封孔成本低，不需要在另行采购高压设备，本发明能够很好的满足封孔要求，为瓦斯抽取效果提供了保障。

附图说明

图1是本发明的封孔结构的实施例的结构示意图。

具体实施方式

一种封孔结构的实施例，如图1所示，包括设置在钻孔1内的瓦斯采集管3及注浆管7，瓦斯采集管的两端部的外周面上分别设置有前堵头5、后堵头4，前、后堵头包括分别缠设在瓦斯采集管3两端外周面的柔性织物以及湿散时涂覆在柔性织物上膨胀固化后与瓦斯采集管的外壁及钻孔的内壁密封配合的膨胀水泥，在前、后堵头之间设置有纤维粘液固封段8，瓦斯采集管的采集进口位于瓦斯抽采室2内，注浆管7穿设在前堵头5上，注浆管的出口位于前、后堵头之间，注浆管上位于前堵头外部设置有控制阀6。

上述实施例在使用时，所述的柔性织物可以采用棉纱或帆布。

一种封孔方法的实施例，包括以下步骤：

第一步：在瓦斯抽采管两端部分别外缠棉纱或帆布；

第二步：在棉纱或帆布上涂覆膨胀水泥，静待15min，使液态膨胀水泥初凝形成封孔用的前堵头和后堵头胚块，在前堵头胚块上插入注浆管；

第三步：将瓦斯采集管及注浆管一起送入到钻孔内，静待养护30min，使膨胀水泥膨胀固化形成前、后堵头；

第四步：打开注浆管上的控制阀门，通过注浆泵向钻孔内注入纤维粘液，待所注浆液压力达到注浆泵注浆压力时，注浆完成，停止注浆；

第五步：静待30min养护形成封孔。

一种膨胀水泥的实施例，膨胀水泥由水泥、膨胀剂、固体速凝剂根据以下配比混合而成：固体速凝剂：膨胀剂：水泥为7:7.7:50。

其中膨胀剂由生石灰与铝粉混合组成，生石灰与铝粉的配比为10:1。

本发明中的膨胀水泥在使用时水泥的水灰比采用1:1.4。

该膨胀水泥采用生石灰和铝粉作为膨胀剂，和现有技术中其它的膨胀剂比较由表1最后两组实验数据可以看出选取生石灰和铝粉一起作为膨胀剂，两种膨胀剂得到了互补，克服了只用生石灰时的膨胀率小，膨胀效果不好，达不到井下封孔要求的缺点和只用铝粉时膨胀率大，产热量高，但是结构松散，强度不高，严密性不好的缺点，达到了良好的封孔膨胀效果。

表1膨胀水泥膨胀剂对比实验数据：

膨胀水泥中成分的最佳配比由表2中的第1组数据可以看出当固体速凝剂：膨胀剂：水泥为7:7.7:50，此时混合时的长度为凝固后的长度(cm)为3.4，凝固时间(min)为53，能够很好的满足井下封孔要求，因此膨胀水泥最佳的配比为固体速凝剂：膨胀剂：水泥为7:7.7:50。

表2膨胀水泥最付佳配比实验数据：

膨胀水泥在使用时水灰比由表3可以看出，第四组数据水灰比为1:1.4时，膨胀水泥的抗折强度和抗压强度均较其他组数据大。

表3膨胀水泥各配比抗折和抗压强度结果表

在其它的实施例中，由于膨胀水泥还可以采用现有技术中的膨胀水泥，因此不需要第一步另行配制膨胀水泥。

在其它的实施例中，由于本发明中的膨胀水泥中的水泥、生石灰、铝粉、固体速凝剂之间的配比是根据封孔控制时间的要求调节，因此本领域的技术人员可以根据封孔控制时间的要求，调节水泥、水、生石灰、铝粉、固体速凝剂之间的配比。

Claims (3)

1.一种封孔结构，包括设置在钻孔内的瓦斯采集管及用于向钻孔内注浆以对钻孔周边裂缝进行封闭的注浆管，瓦斯采集管的两端部的外周面上分别设置有前、后堵头，其特征在于，所述的前、后堵头包括缠设在瓦斯采集管两端部的外周面的柔性织物以及湿散时涂覆在柔性织物上膨胀固化后与瓦斯采集管的外壁及钻孔的内壁膨胀密封配合的膨胀水泥，所述的向钻孔内注浆的注浆管穿设在前堵头上，注浆管的出口位于前、后堵头之间，瓦斯采集管的采集进口位于瓦斯抽采室内。

2.根据权利要求1所述的封孔结构，其特征在于，在前、后堵头之间设置有纤维粘液固封段。

3.一种封孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在瓦斯抽采管两端部分别外缠柔性织物；

第二步：在柔性织物上涂覆膨胀水泥，静待10-15min，使液态膨胀水泥初凝形成封孔用的前堵头和后堵头胚块，在前堵头胚块上插入注浆管；

第三步：将瓦斯采集管及注浆管一起送入到钻孔内，静待养护15-30min，使膨胀水泥膨胀固化形成前、后堵头；

第四步：打开注浆管上的控制阀门，通过注浆泵向钻孔内注浆，待所注浆液压力达到注浆泵注浆压力时，注浆完成，停止注浆；

第五步：静待30-60min养护形成封孔。