CN103075127A - 一种柔性充填材料钻孔封孔装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，包括瓦斯抽采管、褶皱膨胀袋、注浆管、回浆管、金属固定套。将瓦斯抽采管穿过褶皱膨胀袋和与其两端连接的金属固定套，并将两个金属固定套固定在瓦斯抽采管上。然后将瓦斯抽采管与其他瓦斯抽采管连接送到钻孔内。通过注浆管向褶皱膨胀袋内注入柔性充填材料，待回浆管回浆时，停止注入。褶皱膨胀袋含有若干小孔，柔性充填材料可以通过小孔渗入褶皱膨胀袋周围煤壁，与煤壁充分结合，渗入到钻孔周围裂隙。从而实现对抽采钻孔的有效封孔。

Description

一种柔性充填材料钻孔封孔装置及方法
 
技术领域
本发明涉及一种柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，属于煤矿井下区域瓦斯治理技术及装备领域，尤其适用于在含水量较大的瓦斯抽采钻孔内进行钻孔封孔作业。
背景技术
瓦斯抽采钻孔的有效封孔是煤矿井下瓦斯抽采的关键。目前我国煤矿普遍使用聚氨酯、有机树脂材料或水泥类封孔材料，这些材料通过手工搅拌混合多种化学浆液，搅拌后利用棉布进行吸附并包裹在瓦斯抽采管道上，随瓦斯抽采管道一起插入抽采孔。或通过注浆泵直接注入抽采孔，由于这些材料在抽采孔内推进过程中混合浆液已经开始发泡膨胀，反应完全后，生成的钻孔封孔材料均是固体材料，生成固体封孔材料体内会有大量孔隙和裂隙，在抽采瓦斯过程中，影响瓦斯抽采效果。且现有的瓦斯抽采钻孔封孔装置或方法，都是假设钻孔无水或含水较少时，忽略水的钻孔封孔材料的影响进行钻孔封孔。然而，现有多数钻孔采用水力排渣的方式打钻，钻孔形成后里面积水，聚氨酯类、有机树脂类高分子材料遇水后容易收缩变形，无法有效封堵钻孔；此外钻孔内水的影响导致水泥类材料封孔质量差，容易导致封孔失败。因此，为了解决以上瓦斯抽采钻孔的各项封孔技术难题，急需寻求全新的瓦斯抽采钻孔封孔方法，特别是解决钻孔内水对封孔效果的影响，以满足煤矿井下钻孔封孔的要求。
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，提供一种结构简单、操作方便、成本低、效果好的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法。
技术方案：本发明的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，包括套装在在瓦斯抽采管上的褶皱膨胀袋，褶皱膨胀袋的两端均设有前、后金属固定套，褶皱膨胀袋内位于瓦斯抽采管上方插装有进入到褶皱膨胀袋底部的回浆管，褶皱膨胀袋内位于瓦斯抽采管下方插装有进入到褶皱膨胀袋前部的注浆管；所述的褶皱膨胀袋的袋壁上开有若干小孔；所述前金属固定套上钻有使瓦斯抽采管穿过的孔，后金属固定套上分别钻有使瓦斯抽采管、注浆管、回浆管穿过的三个孔。
所述褶皱膨胀袋的由橡胶制成，其长度为1.5-5m；所述褶皱膨胀袋的袋壁上开设的若干小孔直径为1cm。
本发明的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，包括如下步骤：
a. 将袋壁上开有若干小孔的褶皱膨胀袋套装在瓦斯抽采管上，褶皱膨胀袋的两端分别用前、后金属固定套固定；
b. 分别将注浆管和回浆管穿过褶皱膨胀袋的前金属固定套，插入到长度为1.5-5m的褶皱膨胀袋内，注浆管插入褶皱膨胀袋内的长度为0.2m，回浆管插入褶皱膨胀袋内的长度为1.2m~4.5m；
c. 将装有褶皱膨胀袋的瓦斯抽采管送入钻孔内，通过注浆管向褶皱膨胀袋内柔性充填材料，待回浆管回浆时，停止注入，完成对抽采钻孔的封孔；所述注入的柔性充填材料由质量百分比为1:10的无机吸水材料和水混合反应而成。
所注入的无机吸水材料为粉煤灰、粘土。
有益效果：本发明解决了现有瓦斯抽采钻孔封孔材料反应生成的固体材料内部存在大量孔洞和裂隙，反应迅速不可控、将封孔材料装入钻孔，不容易实现搅拌混合、瓦斯抽采孔内部存在大量的水，极大地影响了现有瓦斯抽采钻孔封孔方法的封孔效果等钻孔封孔技术难题，能实现封孔过程的远程控制，且不需要搅拌机等装备对材料混合。通过无机吸水材料的吸水特性，就能使材料完全反应，生成的柔性充填材料实现了液体封孔气体的钻孔封孔原理。褶皱膨胀袋表面布满褶皱，能够适应钻孔内部凸凹不平表面；褶皱膨胀袋上面开有若干小孔，袋子注满后柔性充填材料能够从小孔渗透入钻孔壁面，和钻孔能够结合为一体，褶皱膨胀袋注满材料后最大膨胀率可达到30%。其方法简单、封孔效果好、瓦斯抽采浓度高、抽采时间长、操作简单、成本低，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的钻孔封孔实施例示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图中：1－钻孔，2－瓦斯抽采管，3－注浆管，4－回浆管，5－褶皱膨胀袋，6－前金属固定套，7－后金属固定套，8－褶皱，9－小孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
在图1中，本发明的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，包括套装在在瓦斯抽采管2上的褶皱膨胀袋5，褶皱膨胀袋5的两端均设有前金属固定套6、后金属固定套7，褶皱膨胀袋5内位于瓦斯抽采管2上方插装有进入到褶皱膨胀袋5底部的回浆管4，褶皱膨胀袋5内位于瓦斯抽采管2下方插装有进入到褶皱膨胀袋5前部的注浆管3，所述的褶皱膨胀袋5的袋壁上开有若干直径为1cm的小孔9；褶皱膨胀袋5的长度为1.5-5m，袋子由具有膨胀性、柔韧性的橡胶做成，褶皱膨胀袋注满材料后最大膨胀率可达到30%。所述前金属固定套7上钻有使瓦斯抽采管2穿过的孔，后金属固定套6上分别钻有使瓦斯抽采管2、注浆管3、回浆管4穿过的三个孔。
利用上述装置实现的柔性充填材料钻孔封孔方法如下：
a. 按常规施工好钻孔1，先将袋壁上开有若干小孔9的褶皱膨胀袋5套装在瓦斯抽采管2上，褶皱膨胀袋5袋壁上的小孔9直径为1cm，褶皱膨胀袋5的直径略大于钻孔1的直径；褶皱膨胀袋5的两端分别用前金属固定套6、后金属固定套7固定在瓦斯抽采管2上，瓦斯抽采管2的前端露出金属固定套7的长度为1m，瓦斯抽采管2直径为60mm，回浆管4和注浆管3直径均为19mm；
b. 将注浆管3和回浆管4分别穿过褶皱膨胀袋5后端连接的金属固定套6，插入到长度为1.5-5m的褶皱膨胀袋5内，注浆管3插入褶皱膨胀袋5内的长度为0.2m，回浆管4插入褶皱膨胀袋5内的长度为1.2m~4.5m；
c. 将装有褶皱膨胀袋5的瓦斯抽采管2送入钻孔1内，通过注浆管3向褶皱膨胀袋5内柔性充填材料，待回浆管4回浆时，停止注入，完成对抽采钻孔1的封孔；所述注入的柔性充填材料由质量百分比为1:10的无机吸水材料和水混合反应而成。所注的无机吸水材料包括粉煤灰、粘土。
由于褶皱膨胀袋5含有若干小孔9，柔性充填材料可以从小孔9渗出，渗入到钻孔1周围裂隙，与煤壁充分结合，从而实现对抽采钻孔1的有效封孔。

Claims (5)

1.一种柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，其特征在于：它包括套装在在瓦斯抽采管（2）上的褶皱膨胀袋（5），褶皱膨胀袋（5）的两端均设有前、后金属固定套（6、7），褶皱膨胀袋（5）内位于瓦斯抽采管（2）上方插装有进入到褶皱膨胀袋（5）底部的回浆管（4），褶皱膨胀袋（5）内位于瓦斯抽采管（2）下方插装有进入到褶皱膨胀袋（5）前部的注浆管（3）；所述的褶皱膨胀袋（5）的袋壁上开有若干小孔（9）；所述前金属固定套（7）上钻有使瓦斯抽采管（2）穿过的孔，后金属固定套（6）上分别钻有使瓦斯抽采管（2）、注浆管（3）、回浆管（4）穿过的三个孔。
2.根据权利要求1所述的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，其特征在于：所述褶皱膨胀袋（5）的由橡胶制成，其长度为1.5-5m。
3.根据权利要求1或2所述的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，其特征在于：所述褶皱膨胀袋（5）的袋壁上开设的若干小孔（9）直径为1cm。
4.一种如权利要求1、2、3所述装置的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，其特征在于，包括如下步骤：
a. 将袋壁上开有若干小孔（9）的褶皱膨胀袋（5）套装在瓦斯抽采管（2）上，褶皱膨胀袋（5）的两端分别用前、后金属固定套（6、7）固定；
b. 分别将注浆管（3）和回浆管（4）穿过褶皱膨胀袋（5）的前金属固定套（6），插入到长度为1.5-5m的褶皱膨胀袋（5）内，注浆管（3）插入褶皱膨胀袋（5）内的长度为0.2m，回浆管（4）插入褶皱膨胀袋（5）内的长度为1.2m~4.5m；
c. 将装有褶皱膨胀袋（5）的瓦斯抽采管（2）送入钻孔（1）内，通过注浆管（3）向褶皱膨胀袋（5）内柔性充填材料，待回浆管（4）回浆时，停止注入，完成对抽采钻孔（1）的封孔；所述注入的柔性充填材料由质量百分比为1:10的无机吸水材料和水混合反应而成。
5.根据权利要求4所述的柔性充填材料钻孔封孔装置及方法，其特征在于：所注的无机吸水材料为粉煤灰、粘土。
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