CN103912238A - 一种被动式上行孔注浆封孔逆止塞及注浆封孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被动式上行孔注浆封孔逆止塞，包括用于穿过测压管的连接管和用于封堵上行孔的圆盘，圆盘上设有注浆通孔、回浆通孔和连接通孔，连接管的第一端与连接通孔的孔壁连接，连接管上靠近其第二端的管壁上对称设置有两个与连接管同轴向的楔缝。本发明还公开了一种采用逆止塞进行注浆封孔的方法，在向被动式上行孔内均匀填入涂有聚氨酯的织物后，将逆止塞的圆盘通过其通孔对应套在测压管、注浆管和回浆管上，然后立即将连接管与测压管相互绑定连接。由于楔缝使连接管具有一定的“弹性”，利用该“弹性”能够将连接管与测压管迅速而稳固地连接在一起，利用测压管稳固安装于孔内的本身特性使连接管强力压住圆盘，从而使孔内聚氨酯无法溢出。

Description

一种被动式上行孔注浆封孔逆止塞及注浆封孔方法

技术领域

本发明涉及一种上行孔注浆封孔装置及封孔方法，尤其涉及一种被动式上行孔注浆封孔逆止塞及注浆封孔方法。

背景技术

瓦斯爆炸、瓦斯突出等是目前煤矿生产中的重大矿井灾害。《煤矿安全规程》要求在高瓦斯揭露煤层前，需对该煤层瓦斯压力进行测定，另外，根据《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）第十八条：“突出矿井开采的非突出煤层和高瓦斯矿井的开采煤层，在延深达到或超过50m或开拓新采区时，必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其它与突出危险性相关的参数。

瓦斯压力测定目前现场普遍采用被动式测压方法。国家安全生产监督管理总局发布的煤炭标准“煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法（AQ/T 1047-2007），按测压方法和封孔方式进行分类。其中根据测压钻孔与水平面的夹角不同分为上向钻孔和下向钻孔。采用上向钻孔测试方法比较时，成功率高，应用较多。即选择好钻孔位置后，利用钻机沿煤层倾斜方向或穿岩层施工上向钻孔，然后向测压钻孔安设测压管等设备，对孔口进行密封后，采用注浆泵向钻孔注入浆液，等浆液凝固并产生一定强度后安装压力表进行压力测试的方法。

上向钻孔的孔由于方向向上，所以也称为上行孔，在整个施工过程中，上行孔注浆后的封孔是否快速、牢固是一个重要的环节。

为了更清楚说明封孔的重要性，下面具体说明传统的上向钻孔测试方法的整个施工过程：

1、测压钻孔施工

（1）施工钻机为150型以上功率钻机、现场必须接通钻机施工所需的风、水、电，施工钻孔到见煤后采用干式钻进(风排粉)，钻孔直径75mm；

（2）参加施工人员不得少于5人，配备专职机电工；

（3）钻机安装要求稳当可靠、钻场内有洒水降尘装置，保持钻场内风路畅通；

（4）施工过程中出现煤层赋存情况与设计不符时，穿层钻孔要求施工到见煤且穿过煤层为止。

2、封孔步骤

（1）准备工作

①用风管将钻孔内煤屑吹干净，保证钻孔无煤屑、钻孔通畅；

②最里面的一节侧压管上打一些不对称的小孔做测压室，然后用细扎丝把窗纱固定在筛孔管上用于防止气室堵塞；

③准备好封孔用的材料和设备，钻孔施工24小时内进行封孔注浆工作。

（2）封孔

①先将毛巾、布条用细扎丝固定一段测压钢管并留2m做测压室，然后一边插入到钻孔内一边用接头连接测压钢管，并使之插到底；接压力测试管的同时向钻孔输送检查管和注浆管；

②调整测压钢管长度，预留适当的长度在钻孔外边用来安装压力表，同时确保检查管和注浆管超过钻孔孔口不小于0.3m；

③向钻孔内均匀填入涂有聚氨酯的细面纱团或者毛巾，使钻孔封实，封孔长度大于1m；

④向孔口打入木塞和木楔，以便紧密地堵住钻孔，防止聚胺脂发泡膨胀压力过大而蹩出孔口，从而使封孔失败；

⑤封孔材料达到一定强度后，便可进行注浆工作。

3．注浆

（1）准备好注浆泵，联接好风水管路，连接注浆管；

（2）调制水泥浆，将水、水泥、膨胀剂倒入搅拌桶，其中水灰比2：1，膨胀剂与水泥的比例12%，要不停地搅拌，防止结团、凝固；

（3）开动风动注浆泵，进行注浆工作，当检查管有水泥浆流出时，继续注浆约10s后停止注浆；

（4）注浆工作24小时后连接测压表。

以上施工过程中，孔口封孔是一个重要环节，孔口封孔质量好坏直接决定注浆质量，也是压力测试成功与否的关键。目前用的比较多的方法是向上行孔内均匀填入涂有聚氨酯的细面纱团或者毛巾，封孔长度大于1m，然后向孔口打入木塞，以便紧密地堵住上行孔，防止聚胺脂发泡膨胀压力过大而蹩出孔口，从而使封孔失败。

现场操作中，木塞的稳固程度往往达不到要求，木塞之间的缝隙也会较大，上行孔孔内的聚氨酯膨胀后经常从孔口溢出，导致孔口封孔失败而不能进行下一步注浆工作。所以需要研制一种能阻止聚氨酯膨胀从孔口溢出的设备。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够有效封堵上行孔孔口的被动式上行孔注浆封孔逆止塞及注浆封孔方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞包括连接管和圆盘，所述连接管用于穿过测压管并与测压管连接，所述圆盘用于封堵所述上行孔，所述圆盘上设有三个通孔，三个所述通孔分别为用于穿过向所述上行孔内注浆的注浆管的注浆通孔、用于穿过由所述上行孔内回浆的回浆管的回浆通孔和与所述连接管相通的连接通孔，所述连接管的第一端与所述连接通孔的孔壁连接，所述连接管上靠近其第二端的管壁上对称设置有两个与所述连接管同轴向的楔缝，所述楔缝的外端止于所述连接管的第二端端口。

楔缝的作用在于：使连接管位于楔缝两侧的管壁之间具有一定“弹性”，该“弹性”使连接管能够向内收缩，由于实际应用时的连接管内径略大于测试管外径，所以，在连接管适度收缩后技能稳固地与测试管相互连接，而实现连接管收缩功能只需采用常规紧扣即可，安装速度快，适用于施工现场。圆盘的形状和尺寸则与上行孔的孔口相适应，圆盘作为一个整体，其封堵孔口的严密性和稳固性远远超过传统的木塞，所以能够达到理想的封口效果。

作为优选，所述连接管为钢管，所述圆盘为圆形钢盘；所述连接管与所述圆盘之间焊接连接。

作为优选，所述连接管的总长度是所述楔缝的长度的1.5～3倍；更优选为2倍。

具体地，所述连接管的总长度为1米，所述楔缝的长度为0.5米。所述连接管的管壁厚1～2毫米，所述圆盘厚5毫米，所述楔缝宽5毫米。

本发明中，采用所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞进行注浆封孔的方法为：在向所述上行孔内均匀填入涂有聚氨酯的织物后，将所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的圆盘通过其通孔对应套在测压管、注浆管和回浆管上，其中，测压管穿过所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的连接管，然后立即将连接管与测压管相互绑定连接，在楔缝的作用下，连接管与测压管能够快速稳固连接；随着所述上行孔内的聚氨酯的膨胀，所述上行孔的孔口将被圆盘严密堵塞。

具体地，所述将连接管与测压管相互绑定连接过程中，采用铁丝或紧扣连接。

本发明的有益效果在于：

由于楔缝使连接管具有一定的“弹性”，利用该“弹性”能够将连接管与测压管迅速而稳固地连接在一起，利用测压管稳固安装于上行孔内的本身特性使连接管强力压住圆盘，从而使上行孔内聚氨酯无法溢出；采用本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞，并按照本发明所述封孔方法进行注浆封孔，能够快速、稳固地实现封孔，避免了封孔失败而致的施工进度慢、成本高的问题，显著提高了封孔及整个测试工程的效率。

附图说明

图1是本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的连接管的主视图；

图2是本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的圆盘的侧视图；

图3是本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的主视图；

图4是图3中的A-A剖视图；

图5是本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞应用时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体描述：

如图1-图4所示，本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞包括连接钢管1和圆形钢盘3，连接钢管1用于穿过测压管（见图5中的测压管8）并与测压管连接，圆形钢盘3用于封堵上行孔，圆形钢盘3上设有三个通孔，三个通孔分别为用于穿过向上行孔内注浆的注浆管（见图5中的注浆管14）的注浆通孔4、用于穿过由所述上行孔内回浆的回浆管（见图5中的回浆管15）的回浆通孔6和与连接钢管1相通的连接通孔5，连接钢管1的第一端与连接通孔5的孔壁焊接连接，连接钢管1上靠近其第二端的管壁上对称设置有两个与连接钢管1同轴向的楔缝2，楔缝2的外端止于连接钢管1的第二端端口。根据实际应用情况，上述连接钢管1和圆形钢盘3也可以采用其它材料如工程塑料制作，连接钢管1和圆形钢盘3之间的连接也可以采用其它连接方式如直接一体化成型。

如图1-图4所示，根据实际应用情况，连接钢管1的总长度为1米，楔缝2的长度为0.5米；连接钢管1的管壁厚1～2毫米，圆形钢盘3厚5毫米，楔缝2宽5毫米。

如图1-图5所示，测压设备中的注浆管14的外径为25mm，内径为20.0 mm，回浆管15的外径为20.0 mm，内径为15.0 mm ，测压管8的内径12.5 mm，外径15.0 mm，圆形钢盘3中的三个通孔的直径稍大于注浆管14、回浆管15和测压管8的外径，注浆通孔4、回浆通孔6和连接通孔5分别的直径分别为30.0 mm、25.0 mm、20.0 mm；圆形钢盘3的直径为70.0 mm，厚度为5.0mm。

如图5所示，采用本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞进行注浆封孔的过程如下（说明：由于本发明的封孔方法与传统的封孔方法相比，区别仅在于向上行孔内均匀填入涂有聚氨酯的织物后的封堵孔口的方法不同，所以下面重点说明封堵孔口的过程，其它过程祥见本说明书上述背景技术中的内容）：

（1）先将毛巾、布条制作的筛孔管毛巾马尾辫17用细扎丝固定在测压管8的挡板处，并留2m做测压气室18，然后一边插入到上行孔内一边用接头连接测压管8，并使之插到底，测压管8置于测压气室18内的部分为测压花管19；接测压管8的同时向上行孔输送注浆管14和回浆管15；然后在孔口对测压管8进行回拔，重复几次，直到筛孔管毛巾马尾辫17把挡板与上行孔挤紧，拔不动为止；图5中测压气室18的外面为煤层20。

（2）调整测压管8的长度，预留适当的长度在上行孔外边用来安装压力表7，同时确保注浆管14和回浆管15超过上行孔孔口不小于0.3m；

（3）向上行孔内均匀填入涂有聚氨酯13的细面纱团或者毛巾，使上行孔封实，封孔长度大于1m；

（4）将本发明所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的圆形钢盘3通过其通孔对应套在测压管8、注浆管14和回浆管15上，其中，测压管8穿过所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的连接钢管1，然后立即将连接钢管1与测压管8用紧扣9（或铁丝）相互绑定连接，在楔缝2的作用下，连接钢管1与测压管8能够快速稳固连接；随着上行孔内的聚氨酯13的膨胀，上行孔的孔口将被圆形钢盘3严密堵塞。图5中还示出了安装在注浆管14上的注浆管球阀12和安装在回浆管15上的回浆管球阀11。

如图5所示，之后进行注浆及测试工作，过程如下：

准备好注浆泵10，联接好注浆泵10入料端的风、水管路，在其出料端连接注浆管14；

调制水泥浆：将水、水泥、膨胀剂倒入搅拌桶，不停地搅拌，防止结团、凝固；

开动注浆泵10，进行注浆工作，水泥浆16填充于上行孔内，当回浆管15有水泥浆16流出时，继续注浆约10s后停止注浆；

注浆结束24小时后连接测压表7，进行测压工作。

Claims (8)

1.一种被动式上行孔注浆封孔逆止塞，其特征在于：包括连接管和圆盘，所述连接管用于穿过测压管并与测压管连接，所述圆盘用于封堵所述上行孔，所述圆盘上设有三个通孔，三个所述通孔分别为用于穿过向所述上行孔内注浆的注浆管的注浆通孔、用于穿过由所述上行孔内回浆的回浆管的回浆通孔和与所述连接管相通的连接通孔，所述连接管的第一端与所述连接通孔的孔壁连接，所述连接管上靠近其第二端的管壁上对称设置有两个与所述连接管同轴向的楔缝，所述楔缝的外端止于所述连接管的第二端端口。

2.根据权利要求1所述的被动式上行孔注浆封孔逆止塞，其特征在于：所述连接管为钢管，所述圆盘为圆形钢盘；所述连接管与所述圆盘之间焊接连接。

3.根据权利要求1或2所述的被动式上行孔注浆封孔逆止塞，其特征在于：所述连接管的总长度是所述楔缝的长度的1.5～3倍。

4.根据权利要求3所述的被动式上行孔注浆封孔逆止塞，其特征在于：所述连接管的总长度是所述楔缝的长度的2倍。

5.根据权利要求1或2所述的被动式上行孔注浆封孔逆止塞，其特征在于：所述连接管的总长度为1米，所述楔缝的长度为0.5米。

6.根据权利要求1或2所述的被动式上行孔注浆封孔逆止塞，其特征在于：所述连接管的管壁厚1～2毫米，所述圆盘厚5毫米，所述楔缝宽5毫米。

7.一种采用如权利要求1所述的被动式上行孔注浆封孔逆止塞进行注浆封孔的方法，其特征在于：在向所述上行孔内均匀填入涂有聚氨酯的织物后，将所述被动式上行孔注浆封孔逆止塞的圆盘通过其通孔对应套在测压管、注浆管和回浆管上，其中，测压管穿过所述上行孔注浆封孔逆止塞的连接管，然后立即将连接管与测压管相互绑定连接，在楔缝的作用下，连接管与测压管能够快速稳固连接；随着所述上行孔内的聚氨酯的膨胀，所述上行孔的孔口将被圆盘严密堵塞。

8.根据权利要求7所述的进行注浆封孔的方法，其特征在于：所述将连接管与测压管相互绑定连接过程中，采用铁丝或紧扣连接。