CN102747980A - 膨胀式多级带压快速封孔技术 - Google Patents

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朱振
许占营
王建伟
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Abstract

本发明涉及一种膨胀式多级带压快速封孔技术，该膨胀式多次带压快速封孔技术所用的装置设有一个管状的抽采管，抽采管的顶端设有抽采管堵头，抽采管的前端设有封孔花眼，抽采管从前向后安装有多个膨胀式封孔袋，膨胀式封孔袋由高分子发泡材料Ⅰ隔离一段距离，抽放钻孔的孔口设有高分子发泡材料Ⅱ，管状的注浆管Ⅰ和出浆管穿过高分子发泡材料Ⅱ伸入到封孔段密封空间中，管状的注浆管Ⅱ依次穿过高分子发泡材料Ⅱ、封孔段密封空间及高分子发泡材料Ⅰ，进入膨胀式封孔袋。该带压快速封孔技术能够多次进行煤层裂隙封堵，且二次或多次封孔时不影响钻孔正常瓦斯抽采，从而有效提高钻孔抽采瓦斯效果和延长抽采时间，整个抽采的过程简便可靠，成本低。

Description

膨胀式多级带压快速封孔技术
技术领域
本发明涉及一种适用于矿井瓦斯抽采的带压快速封孔技术，尤其是可以有效改善抽放钻孔封孔效果，提高瓦斯抽采浓度和延长抽采时间的膨胀式多级带压快速封孔技术。
背景技术
随着矿井开采深度的延伸，多数矿井逐渐由瓦斯矿井向高瓦斯甚至突出矿井转变，瓦斯已成为制约矿区发展的主要因素之一。瓦斯治理的关键是利用瓦斯抽采系统对煤层瓦斯实施抽采，其中抽放钻孔封孔质量是决定抽采效果的最主要因素。因此，如何提高抽放钻孔封孔质量仍是一个亟待解决的问题。由于煤层赋存条件复杂及透气性差的原因，国内普遍采用“高分子发泡材料封孔法”，该方法虽然使用简单，但存在瓦斯抽采浓度低、钻孔使用寿命短或成本高的缺陷。国外多采用“注管封孔法”，方法可靠性较高，但投资大、操作工艺复杂，不能适应我国瓦斯抽采实际情况。
发明内容
为了解决现有的瓦斯抽采装置存在瓦斯抽采浓度低、钻孔使用寿命短或成本高的问题，本发明提供一种膨胀式多级带压快速封孔技术，该膨胀式多级带压快速封孔技术的抽放钻孔封孔分多次封堵，在第一次钻孔注入水泥混合浆液封孔完成且抽采瓦斯一段时间后，在不影响正常抽采的情况下，利用前一次封孔段前端提前安装好的膨胀式封孔袋注二次封孔用发泡材料实施第二次带压封孔，还可以灵活的根据需要进行第三次或更多次带压封孔，此技术能够多次进行煤层裂隙封堵，且二次或多次封孔时不影响钻孔正常瓦斯抽采，从而有效提高钻孔抽采瓦斯效果和延长抽采时间，钻孔的使用寿命长，整个抽采的过程简便可靠，成本低，为瓦斯抽采带来了很大的便利。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该膨胀式多次带压快速封孔技术所用的装置设有一个管状的抽采管，抽采管的顶端设有抽采管堵头，抽采管的前端均匀设有封孔花眼，抽采管从前向后依次安装有多个膨胀式封孔袋，膨胀式封孔袋由高分子发泡材料Ⅰ隔离一段距离，抽放钻孔的孔口设有起密封作用的高分子发泡材料Ⅱ，管状的注浆管Ⅰ和出浆管穿过高分子发泡材料Ⅱ伸入到封孔段密封空间中，管状的注浆管Ⅱ依次穿过高分子发泡材料Ⅱ、封孔段密封空间及高分子发泡材料Ⅰ，进入膨胀式封孔袋。
该膨胀式封孔袋的工作原理为，当进行二次封孔向皮囊Ⅰ注二次封孔用发泡材料时，由于固定铁环Ⅰ和固定铁环Ⅱ固定不动，随着皮囊Ⅰ膨胀，滑动铁环则会向左移，当移至限位器时已将由金属铰链连接在一起的金属支撑片Ⅰ和金属支撑片Ⅱ把皮囊Ⅱ支撑固定在抽放钻孔的断面上；当继续注二次封孔用发泡材料时，皮囊Ⅰ膨胀到一定程度则会突然胀破，二次封孔用发泡材料会流入到整个二次封孔段密闭空间。
带压快速封孔技术的步骤如下：
（1）   将多级膨胀式封孔袋依次安装在抽采管的前端。
（2）   封孔前利用压风吹净抽放钻孔内钻屑，然后将安装有膨胀式封孔袋的瓦斯抽采管放入抽放钻孔内一定深度。
（3）   用高分子发泡材料Ⅰ将膨胀式封孔袋隔离一段距离，再在抽放钻孔的孔口采用高分子发泡材料Ⅱ将孔口密封。
（4）   待高分子发泡材料Ⅰ及高分子发泡材料Ⅱ完全固化后，通过孔口端预留注浆管Ⅰ利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入复合硅酸盐酸水泥浆，注浆一定时间后通过出浆管可以观察到注浆是否注满，若注满后则关闭出浆管再带压注浆一定时间以对煤层裂隙进行封堵。
（5）   待浆液凝固后，利用压风或注浆泵压注清水检验抽放钻孔封孔效果并合格后连接抽采管网抽采瓦斯。
（6）   当瓦斯抽采效果明显下降时，再用注浆压力泵通过预留的注浆管Ⅱ把二次封孔用发泡材料注入膨胀式封孔袋并将封孔袋可胀破侧胀破，待二次封孔用发泡材料流至可发泡空间并固化后，则完成了第二次带压封孔。
（7）   如果原始煤层裂隙较发达或要求钻孔抽采瓦斯时间较长则可根据需要利用膨胀式封孔袋进行第三次或更多次带压封孔。
本发明的有益效果是，该膨胀式多级带压快速封孔技术的抽放钻孔封孔分多次封堵，在第一次钻孔注入水泥混合浆液封孔完成且抽采瓦斯一段时间后，在不影响正常抽采的情况下，利用前一次封孔段前端提前安装好的膨胀式封孔袋注二次封孔用发泡材料实施第二次带压封孔，还可以灵活的根据需要进行第三次或更多次带压封孔，此技术能够多次进行煤层裂隙封堵，且二次或多次封孔时不影响钻孔正常瓦斯抽采，从而有效提高钻孔抽采瓦斯效果和延长抽采时间，钻孔的使用寿命长，整个抽采的过程简便可靠，成本低，为瓦斯抽采带来了很大的便利。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构原理示意图。
图2是膨胀式封孔袋工作原理示意图。
图中，1.煤墙，2.抽采管堵头，3.封孔花眼，4.抽采管，5.膨胀式封孔袋，6.高分子发泡材料Ⅰ，7.水泥浆，8.高分子发泡材料Ⅱ，9.注浆管Ⅰ，10.出浆管，11.注浆管Ⅱ，12.二次封孔用发泡材料，13.抽放钻孔，14.金属支撑片Ⅰ，15.金属铰链，16.金属支撑片Ⅱ，17.皮囊Ⅰ，18.固定铁环Ⅰ，19.固定铁环Ⅱ，20.皮囊Ⅱ，21.限位器，22.滑动铁环。
具体实施方式
在图中，该膨胀式多次带压快速封孔技术所用的装置设有一个管状的抽采管4，抽采管4的顶端设有抽采管堵头2，抽采管4的前端均匀设有封孔花眼3，抽采管4从前向后依次安装有多个膨胀式封孔袋5，膨胀式封孔袋5由高分子发泡材料Ⅰ6隔离一段距离，抽放钻孔13的孔口设有起密封作用的高分子发泡材料Ⅱ8，管状的注浆管Ⅰ9和出浆管10穿过高分子发泡材料Ⅱ8伸入到封孔段密封空间中，管状的注浆管Ⅱ11依次穿过高分子发泡材料Ⅱ8、封孔段密封空间及高分子发泡材料Ⅰ6，进入膨胀式封孔袋5。
该膨胀式封孔袋的工作原理为，当进行二次封孔向皮囊Ⅰ17注二次封孔用发泡材料12时，由于固定铁环Ⅰ18和固定铁环Ⅱ19固定不动，随着皮囊Ⅰ17膨胀，滑动铁环22则会向左移，当移至限位器21时已将由金属铰链15连接在一起的金属支撑片Ⅰ14和金属支撑片Ⅱ16把皮囊Ⅱ20支撑固定在抽放钻孔13的断面上；当继续注二次封孔用发泡材料12时，皮囊Ⅰ17膨胀到一定程度则会突然胀破，二次封孔用发泡材料12会流入到整个二次封孔段密闭空间。
带压快速封孔技术的步骤如下：
（1）将多级膨胀式封孔袋5依次安装在抽采管4的前端。
（2）封孔前利用压风吹净抽放钻孔13内钻屑，然后将安装有膨胀式封孔袋5的瓦斯抽采管4放入抽放钻孔13内一定深度。
（3）用高分子发泡材料Ⅰ6将膨胀式封孔袋5隔离一段距离，再在抽放钻孔13的孔口采用高分子发泡材料Ⅱ8将孔口密封。
（4）待高分子发泡材料Ⅰ6及高分子发泡材料Ⅱ8完全固化后，通过孔口端预留注浆管Ⅰ9利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入复合硅酸盐酸水泥浆7，注浆一定时间后通过出浆管10可以观察到注浆是否注满，若注满后则关闭出浆管10再带压注浆一定时间以对煤层裂隙进行封堵。
（5）待浆液凝固后，利用压风或注浆泵压注清水检验抽放钻孔13封孔效果并合格后连接抽采管网抽采瓦斯。
（6）当瓦斯抽采效果明显下降时，再用注浆压力泵通过预留的注浆管Ⅱ11把二次封孔用发泡材料12注入膨胀式封孔袋5并将封孔袋可胀破侧胀破，待二次封孔用发泡材料12流至可发泡空间并固化后，则完成了第二次带压封孔。
（7）如果原始煤层裂隙较发达或要求钻孔抽采瓦斯时间较长则可根据需要利用膨胀式封孔袋5进行第三次或更多次带压封孔。

Claims (2)

1.膨胀式多级带压快速封孔技术，该膨胀式多次带压快速封孔技术所用的装置设有一个管状的抽采管（4）；其特征是：抽采管（4）的顶端设有抽采管堵头（2），抽采管（4）的前端均匀设有封孔花眼（3），抽采管（4）从前向后依次安装有多个膨胀式封孔袋（5），膨胀式封孔袋（5）由高分子发泡材料Ⅰ（6）隔离一段距离，抽放钻孔（13）的孔口设有起密封作用的高分子发泡材料Ⅱ（8），管状的注浆管Ⅰ（9）和出浆管（10）穿过高分子发泡材料Ⅱ（8）伸入到封孔段密封空间中，管状的注浆管Ⅱ（11）依次穿过高分子发泡材料Ⅱ（8）、封孔段密封空间及高分子发泡材料Ⅰ（6），进入膨胀式封孔袋（5）。
2.根据权利要求1所述的膨胀式多级带压快速封孔技术；其特征是：带压快速封孔技术的步骤包括，①将多级膨胀式封孔袋（5）依次安装在抽采管（4）的前端；
②封孔前利用压风吹净抽放钻孔（13）内钻屑，然后将安装有膨胀式封孔袋5的瓦斯抽采管（4）放入抽放钻孔（13）内一定深度；
③用高分子发泡材料Ⅰ（6）将膨胀式封孔袋（5）隔离一段距离，再在抽放钻孔（13）的孔口采用高分子发泡材料Ⅱ（8）将孔口密封；
④待高分子发泡材料Ⅰ（6）及高分子发泡材料Ⅱ（8）完全固化后，通过孔口端预留注浆管Ⅰ（9）利用压力可调双液风动注浆泵向封孔段密闭空间注入复合硅酸盐酸水泥浆（7），注浆一定时间后通过出浆管（10）可以观察到注浆是否注满，若注满后则关闭出浆管（10）再带压注浆一定时间以对煤层裂隙进行封堵；
⑤待浆液凝固后，利用压风或注浆泵压注清水检验抽放钻孔（13）封孔效果并合格后连接抽采管网抽采瓦斯；
⑥当瓦斯抽采效果明显下降时，再用注浆压力泵通过预留的注浆管Ⅱ（11）把二次封孔用发泡材料（12）注入膨胀式封孔袋（5）并将封孔袋可胀破侧胀破，待二次封孔用发泡材料（12）流至可发泡空间并固化后，则完成了第二次带压封孔；
⑦如果原始煤层裂隙较发达或要求钻孔抽采瓦斯时间较长则可根据需要利用膨胀式封孔袋（5）进行第三次或更多次带压封孔。
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