CN103470212B - 一种主动式钻孔封孔装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种主动式钻孔封孔装置及方法，包括瓦斯抽采管、注浆管、回浆管、内堵浆盘、外堵浆盘、密封活塞、重力锤、储浆罐，储浆罐的底部设有由注浆阀门控制的注浆口和由补浆阀门控制的补浆口。通过注浆管向两个堵浆盘之间的钻孔空间注入无机柔性膏体，待回浆管回浆时，将回浆管与储浆罐连接，打开接注浆阀门，重力锤向储浆罐内的无机柔性膏体施加持续压力，将无机柔性膏体挤出，封堵钻孔周围增加的裂隙，实现钻孔的主动式钻孔封孔。其结构简单，操作方便，成本低、使用效果好。

Description

一种主动式钻孔封孔装置及方法
技术领域
本发明涉及一种主动式钻孔封孔方法，属于煤矿井下钻孔封孔及区域瓦斯治理领域，尤其适用于在煤层动力现象较严重和钻孔周围裂隙较多的区域的钻孔内进行封孔作业。
背景技术
瓦斯抽采钻孔的有效密封是煤矿井下瓦斯抽采的关键。目前我国煤矿普遍采用聚氨酯、水泥类等钻孔封孔材料，主要通过手工搅拌混合多种化学浆液，搅拌后利用棉布、塑料袋等附着物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。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。而且在煤层采动过程中，钻孔周围和钻孔封孔材料本身也会产生大量孔隙和裂隙，在抽采瓦斯过程中，影响瓦斯抽采效果。然而，现有的封孔方法均为被动注浆形式，通过一次注浆，或二次注浆很难封堵钻孔周围随时可能产生的裂隙。而且，封孔材料凝固后为固体材料，无法提供再次注浆通道。因此，为了解决以上瓦斯抽采钻孔的各项封孔技术难题，急需寻求全新的主动式瓦斯抽采钻孔封孔方法，特别是对于煤层动力现象较严重和钻孔周围裂隙较多的区域的钻孔封孔作业。
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无法封堵钻孔新产生的孔隙和裂隙问题，提供一种结构简单、操作方便、成本低、效果好的主动式钻孔封孔方法。
技术方案：本发明的主动式钻孔封孔装置，包括设在钻孔内的瓦斯抽采管、注浆管、回浆管、内堵浆盘、外堵浆盘，在所述的回浆管上连接有储浆罐，储浆罐内设有密封活塞，密封活塞上部设有重力锤；储浆罐的底部设有由注浆阀门控制的注浆口和由补浆阀门控制的补浆口。
所述的储浆罐由透明的玻璃钢管制成。
使用上所述装置的主动式钻孔封孔方法，包括施工钻孔，向钻孔内送入注浆管、瓦斯抽采管和回浆管，在瓦斯抽采管上间隔设置内堵浆盘和外堵浆盘，注浆管和回浆管进入两个堵浆盘所形成的空间内，还包括如下步骤：
a、通过注浆管向内堵浆盘和外堵浆盘之间的钻孔空间内注入无机柔性膏体，待回浆管出现回浆时，停止注浆；
b、将回浆管与装有无机柔性膏体的储浆罐出料口相连接，打开补浆阀门，储浆罐内的密封活塞在重力锤的作用下向下移动，将无机柔性膏体挤出，经回浆管向注浆钻孔内进行补浆；
c、随着注浆钻孔周围的裂隙不断增加，储浆罐内的无机柔性膏体被压入注浆钻孔周围的裂隙中；
d.当储浆罐内的无机柔性膏体全部压入注浆钻孔内，打开注浆阀门向储浆罐内注入无机柔性膏体，根据需要再次向注浆钻孔内补浆，实现钻孔的主动式钻孔封孔。
所注的无机柔性膏体由粉煤灰、吸水树脂、黄土、水按照1:2:1:10的质量比组成。
有益效果：由于在煤层采动过程中，钻孔周围和钻孔封孔材料本身也会产生大量孔隙和裂隙，因此在抽采瓦斯过程中，极大影响了瓦斯抽采效果。发明通过向二次注浆，解决了钻孔内的封孔材料内存有大量孔隙和裂隙的问题，利用无机柔性膏体的流动且不凝固性，利用井下风压，持续向封孔材料加压，使其持续填充钻孔周围随时可能产生的裂隙。该方法操作简单、封孔效果好、提高了瓦斯抽采浓度，不仅抽采时间长，而且成本低，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的主动式钻孔封孔装置及方法示意图。
图中：1－钻孔，2－注浆管，3－瓦斯抽采管，4－回浆管，5－补浆阀门，6－无机柔性膏体，7-1－内堵浆盘，7-2—外堵浆盘，8－密封活塞，9－储浆罐，10—重力锤，11—注浆阀门。
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：
在图1中，本发明的主动式钻孔封孔装置，主要由瓦斯抽采管3、注浆管2、回浆管4、储浆罐9、内堵浆盘7-1、外堵浆盘7-2构成，瓦斯抽采管3、注浆管2、回浆管4、内堵浆盘7-1、外堵浆盘7-2设在钻孔1内，在所述的回浆管4上连接有储浆罐9，储浆罐9内设有密封活塞8，密封活塞8上部设有重力锤10；储浆罐9的底部设有由注浆阀门11控制的注浆口和由补浆阀门5控制的补浆口。所述的储浆罐9由透明的玻璃钢管制成，其高度为0.5~1m，直径为0.5m。
本发明的主动式钻孔封孔方法：
首先向煤层中施工钻孔1，向钻孔1内送入注浆管2、瓦斯抽采管3和回浆管4，在瓦斯抽采管3上间隔设置内堵浆盘7-1和外堵浆盘7-2，注浆管2和回浆管4进入两个堵浆盘所形成的空间内，即在距离瓦斯抽采管3前端1m处连接内堵浆盘7-1，将瓦斯抽采管3送入钻孔1内；在瓦斯抽采管3上距离内堵浆盘7-1的10m处连接外堵浆盘7-2，同时分别捆绑注浆管2和回浆管4；继续将瓦斯抽采管3送入钻孔1内，使外堵浆盘7-2在钻孔1内且距离孔口1m处；
通过注浆管2向内堵浆盘7-1和外堵浆盘7-2之间的钻孔空间内注入无机柔性膏体6，待回浆管4出现回浆时，停止注浆，所注的无机柔性膏体6由粉煤灰、吸水树脂、黄土、水按照1:2:1:10的质量比组成；
将回浆管4与装有无机柔性膏体6的储浆罐9出料口相连接，打开补浆阀门5，储浆罐9内的密封活塞8在重力锤10的作用下向下移动，将无机柔性膏体6挤出，经回浆管4向注浆钻孔内进行补浆；
随着注浆钻孔周围的裂隙不断增加，储浆罐9内的无机柔性膏体6被压入注浆钻孔周围的裂隙中；当储浆罐9内的无机柔性膏体6全部压入注浆钻孔内，打开注浆阀门11向储浆罐（9）内注入无机柔性膏体6，根据需要再次向注浆钻孔内补浆，实现钻孔1的主动式钻孔封孔。

Claims (3)

1.一种主动式钻孔封孔装置，包括设在钻孔（1）内的瓦斯抽采管（3）、注浆管（2）、回浆管（4）、内堵浆盘（7-1）、外堵浆盘（7-2），其特征在于：在所述的回浆管（4）上连接有储浆罐（9），储浆罐（9）内设有密封活塞（8），密封活塞（8）上部设有重力锤（10）；储浆罐（9）的底部设有由注浆阀门（11）控制的注浆口和由补浆阀门（5）控制的补浆口；所述的储浆罐（9）由透明的玻璃钢管制成。
2.一种使用权利要求1所述装置的主动式钻孔封孔方法，包括施工钻孔（1），向钻孔（1）内送入注浆管（2）、瓦斯抽采管（3）和回浆管（4），在瓦斯抽采管（3）上间隔设置内堵浆盘（7-1）和外堵浆盘（7-2），注浆管（2）和回浆管（4）进入两个堵浆盘所形成的空间内，其特征在于，还包括如下步骤：
a、通过注浆管（2）向内堵浆盘（7-1）和外堵浆盘（7-2）之间的钻孔空间内注入无机柔性膏体（6），待回浆管（4）出现回浆时，停止注浆；
b、将回浆管（4）与装有无机柔性膏体（6）的储浆罐（9）出料口相连接，打开补浆阀门（5），储浆罐（9）内的密封活塞（8）在重力锤（10）的作用下向下移动，将无机柔性膏体（6）挤出，经回浆管（4）向注浆钻孔内进行补浆；
c、随着注浆钻孔周围的裂隙不断增加，储浆罐（9）内的无机柔性膏体（6）被压入注浆钻孔周围的裂隙中；
d.当储浆罐（9）内的无机柔性膏体（6）全部压入注浆钻孔内，打开注浆阀门（11）向储浆罐（9）内注入无机柔性膏体（6），根据需要再次向注浆钻孔内补浆，实现钻孔（1）的主动式钻孔封孔。
3.根据权利要求2所述的一种主动式钻孔封孔方法，其特征在于：所注的无机柔性膏体（6）由粉煤灰、吸水树脂、黄土、水按照1:2:1:10的质量比组成。
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