CN102937011A

CN102937011A - 瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置及方法

Info

Publication number: CN102937011A
Application number: CN2012105051015A
Authority: CN
Inventors: 李庆钊; 林柏泉
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: CN102937011B

Abstract

一种瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置及方法，尤其适用于煤矿井下穿层及本煤层瓦斯抽采钻孔群附近易破碎煤岩体区域性贯通网络裂隙的封堵。装置包括并列布置的砂浆加注管、粘液加注管、前档板、后挡板及带有针刺微孔的弹性胶囊；瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法包括实施粘液加注钻孔、在粘液加注钻孔中插入所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙帷幕式注浆封堵装置、加注水泥砂浆、待水泥砂浆凝固后注入粘性液体，通过带压粘性液体在钻孔群周围网络裂隙中的渗透实现了区域性煤岩体中原位及次生网络裂隙的有效封堵。其结构简单、方法操作方便、安全可靠。

Description

瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置及方法

技术领域

本发明涉及一种瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置及方法，尤其适用于煤矿井下穿层及本煤层瓦斯抽采钻孔群附近易破碎煤岩体区域性贯通网络裂隙的封堵。

背景技术

瓦斯作为煤的伴生产物，不仅是煤矿重大瓦斯灾害之源，更是一种宝贵的不可再生的能源。随着煤炭开采深度的增加，煤层瓦斯含量将显著增大，实现煤与瓦斯的共采是深部煤炭资源开采的必然途径，同时对提升煤矿安全高效的生产水平、减少温室气体排放具有十分重要意义。

当前，煤层瓦斯预抽是实现煤与瓦斯共采、降低瓦斯事故的基本措施，而瓦斯抽采钻孔的有效密封则是其中保障瓦斯抽采效果的关键环节。截至目前，对瓦斯抽采钻孔的密封大多是采用水泥砂浆、聚氨酯等封孔材料，但水泥砂浆或聚氨酯材料难以渗透至破碎煤岩体的网络裂隙中以实现对其的有效封堵。同时，随着瓦斯的抽采时间的延长及煤层采动的影响，煤岩体的裂隙呈现不断发育、扩展的现象，相互贯通的网络裂隙极易导致外界空气向抽采管路的渗漏，从而降低了瓦斯的抽采浓度及有效的抽采负压，使得瓦斯抽采的有效期缩短，也降低了瓦斯抽采钻孔的有效利用率。

此外，在抽采负压的作用下，空气通过网络裂隙的渗漏也极易造成抽采钻孔内火灾事故的发生，严重影响了煤矿及瓦斯抽采系统的安全。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、安全可靠、适用于煤矿井下的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置及方法。

技术方案：本发明的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置，包括粘液加注管、套装在粘液加注管上的弹性胶囊，弹性胶囊的两端分别设有将其固定的前档板和后挡板，弹性胶囊的后部设有穿过后挡板进入其内的砂浆加注管；所述的粘液加注管上依次安装有截止阀一和压力表一；所述的砂浆加注管上依次安装有截止阀二和压力表二；所述的弹性胶囊上布有针刺微孔。

利用上述装置的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法，包括如下步骤：

a．在进行瓦斯抽采过程中，在瓦斯抽采钻孔孔群之间实施若干深度达钻场煤壁塑性区Ⅱ的粘液加注钻孔；

b．在实施的若干粘液加注钻孔中分别设置二次注浆封堵装置；

c．开启砂浆加注管上的截止阀二，向弹性胶囊内注入水泥砂浆，当压力表二显示注浆压力趋于稳定时，停止注浆；

d．待加注的水泥砂浆凝固后，开启粘液加注管上的截止阀一，向塑性区Ⅱ内注入粘性液体，当压力表一显示注液压力趋于稳定时，停止注液。

所述粘性液体为植物淀粉浆液、海藻类发酵粘液或添加化学增稠剂改性的粘性液体。

有益效果：本发明对已实施抽采的瓦斯孔群中设置二次注浆封堵装置，利用带压粘性液体对瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场进行二次注浆封堵，通过带压粘性液体在钻孔群周围网络裂隙中的渗透实现了区域性煤岩体中原位及次生网络裂隙的有效封堵，有效防止了因煤岩体裂隙不断发育相互贯通的网络裂隙导致外界空气向抽采管路的渗漏，保证了瓦斯的抽采浓度及有效的抽采负压，提高了煤矿及瓦斯抽采系统的安全，使得瓦斯抽采的有效期延长，提高了瓦斯抽采钻孔的有效利用率。其装置结构简单、方法操作方便、安全可靠，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置结构示意图；

图2为本发明瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法的剖面示意图；

图3为本发明瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法的截面示意图。

图中：I－破碎区，II－塑性区，III－弹性区；

1－砂浆加注管，2－截止阀二，3－压力表二，4－弹性胶囊，5－水泥砂浆，6－前档板，7－后挡板，8－压力表一，9－截止阀一，10－粘液加注管，11－粘液加注钻孔，12－原位及次生网络裂隙， 13－瓦斯抽采钻孔封孔器，14－瓦斯抽采钻孔。

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：

如图1所示，本发明的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置，主要由粘液加注管10、砂浆加注管1、弹性胶囊4构成，弹性胶囊4套装在粘液加注管10上，弹性胶囊4的两端分别设有将其固定在粘液加注管10上的前档板6和后挡板7，弹性胶囊4的后部设置穿过后挡板7进入其内的砂浆加注管1；所述的粘液加注管10上依次安装有截止阀一9和压力表一8；所述的砂浆加注管1上依次安装有截止阀二2和压力表二3；所述的弹性胶囊4上布有针刺微孔。

如图2图3所示，瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法：首先在煤矿井下瓦斯抽采钻场内实施瓦斯抽采钻孔14、并用瓦斯抽采钻孔封孔器13对钻孔进行封孔，之后联接瓦斯抽采系统进行瓦斯抽采。由于受地应力、煤层采动及瓦斯抽采的影响，煤矿井下瓦斯抽采钻孔14周围的煤岩体中存在不同发育程度、不同空间尺度的原位及次生网络裂隙12，且随煤层采动呈现出动态扩展的演化趋势。根据钻场所在巷道的结构及煤岩体的地质信息，按常规通过直接测定或力学计算方法确定钻场煤壁内部的破碎区I、塑性区II、弹性区III的分布及各区距离巷道煤壁的深度。在进行瓦斯抽采过程中，在瓦斯抽采钻孔14孔群之间实施若干深度达钻场煤壁塑性区Ⅱ的粘液加注钻孔11；在实施的若干粘液加注钻孔11中分别设置二次注浆封堵装置，开启砂浆加注管1上的截止阀二2，向弹性胶囊4内注入水泥砂浆5，当压力表二3显示注浆压力趋于稳定时，停止注浆；待加注的水泥砂浆凝固后，开启粘液加注管10上的截止阀一9，向塑性区Ⅱ内的原位及次生网络裂隙12内注入粘性液体，当压力表一8显示注液压力趋于稳定时，停止注液。采用粘性液体在原位及次生网络裂隙12中的渗流，对瓦斯抽采钻孔14周围煤岩体中相互连通的原位及次生的网络裂隙12进行区域性的有效封堵，阻断在瓦斯抽采负压作用下由于原位及次生网络裂隙12的存在而导致的空气向瓦斯抽采钻孔14的泄漏，提高了瓦斯的抽采浓度，也避免了由于空气通过原位及次生网络裂隙12的渗漏所造成的瓦斯抽采钻孔14内发生火灾事故，其中所注的粘性液体为植物淀粉粘液、海藻类发酵粘液或添加化学增稠剂改性的粘性液体，如采用90%～95%的沸水与5%～10%的玉米淀粉共制粘液、或采用88%～95%的冷水、5%～10%玉米淀粉并添加2%～3%的聚丙烯酰胺增稠剂共制粘液、或采用海藻（如海带）磨制并发酵1～2天所制的粘液。

Claims

1.一种瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵装置，其特征在于：它包括粘液加注管（10）、套装在粘液加注管（10）上的弹性胶囊（4），弹性胶囊（4）的两端分别设有将其固定的前档板（6）和后挡板（7），弹性胶囊（4）的后部设有穿过后挡板（7）进入其内的砂浆加注管（1）；所述的粘液加注管（10）上依次安装有截止阀一（9）和压力表一（8）；所述的砂浆加注管（1）上依次安装有截止阀二（2）和压力表二（3）；所述的弹性胶囊（4）上布有针刺微孔。

2.一种如权利要求1所述装置的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法，其特征在于包括如下步骤：

a．在进行瓦斯抽采过程中，在瓦斯抽采钻孔（15）孔群之间实施若干深度达钻场煤壁塑性区Ⅱ的粘液加注钻孔（11）；

b．在实施的若干粘液加注钻孔（11）中分别设置二次注浆封堵装置；

c．开启砂浆加注管（1）上的截止阀二（2），向弹性胶囊（4）内注入水泥砂浆（5），当压力表二（3）显示注浆压力趋于稳定时，停止注浆；

d．待加注的水泥砂浆凝固后，开启粘液加注管（10）上的截止阀一（9），向塑性区Ⅱ内注入粘性液体，当压力表一（8）显示注液压力趋于稳定时，停止注液。

3.根据权利要求2所述的瓦斯抽采钻孔群区域性裂隙场二次注浆封堵方法，其特征在于：所述粘性液体为植物淀粉浆液、海藻类发酵粘液或添加化学增稠剂改性的粘性液体。