CN104763372A - 一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法 - Google Patents

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程健维
李思远
陈松
杜志杰
蒋敬成
赵增辉
陈顺
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices, or the like

Abstract

本发明公开了一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法，在注水孔打钻形成后，利用气体膨胀胶囊，人为制造处气室，然后利用压缩空气以一定压力将干细微膨胀粉料送入煤层注水孔内，干细微膨胀粉料在压缩空气的正压的作用下渗入孔周围的孔(裂)隙区域，干细微膨胀粉料进入裂隙之后，一方面增加裂隙内流体的流动阻力，另一面在后期注水后，粉料具有遇水膨胀的作用，从而有效阻隔了渗漏途径，使注水孔内的水的散失明显减少，从而大幅度提高煤体的湿润程度；在煤体被开采的时候，有效降低了产尘量，显著地改善了工作环境，保护了工人的生命健康。

Description

一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法
技术领域
本发明涉及一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法，能够提高矿井回采工作面等地点的煤层注水孔的密实性。
背景技术
煤层注水是煤矿井下最重要的防尘措施之一，尤其对于回采工作面的煤尘防治。它是在回采前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分和尘粒间的粘着力，并降低煤的强度和脆性，增加塑性，减少采煤时煤尘的生成量；同时将煤体中原生细尘粘结为较大的尘粒，使之失去飞扬能力。因此，注水孔的封孔质量是决定煤层注水降尘效果的关键因素。目前，煤层注水孔常用的方法是在打钻成孔后，直接灌注一定长度的水泥进行封孔，然后通过注水孔进行带压注水已达到湿润煤体的作用。然而，在打钻形成煤层注水孔的过程中，由于打钻活动对于煤体产生的破坏作用，往往在钻孔周围形成裂隙发育区，通过这些裂隙的存在与拓展，或达到煤壁处沟通外界，或与先前已经成孔的锚杆孔等周边的裂隙发育区沟通。导致在注水孔注水后，水体会通过这些裂隙通道而散失，使得煤体并不能够完全被湿润，严重削弱了煤体注水降尘的效果。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法，该方法简单有效，能够延长煤层注水孔对煤体的湿润时间，从而提高降尘效果。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法，适用于煤矿回采工作面、煤巷掘进工作面、煤巷道等地点的煤层注水孔，当煤层注水孔打钻成孔以后，采用如下步骤进行煤层注水孔的预处理：
(1)第一气体膨胀胶囊与第一压气管连接，通过第一压气管将第一气体膨胀胶囊送入到煤层注水孔内设定深度，打开第一压气管上的阀门，对第一气体膨胀胶囊加压使其膨胀封孔；
(2)花管与压缩空气连接，将花管插入到煤层注水孔内；
(3)第二气体膨胀胶囊与第二压气管连接，将第二气体膨胀胶囊布置在煤层注水孔的孔口位置，打开第二压气管上的阀门，对第二气体膨胀胶囊加压使其膨胀封孔；这样第一气体膨胀胶囊和第二气体膨胀胶囊之间形成一个气室，花管插入在气室内；
(4)打开花管上的阀门，压缩空气以一定的压力将干细微膨胀粉料吹入到气室内；在压缩空气正压的作用下，干细微膨胀粉料会自动填堵裂隙群并进行堵塞；
(5)在步骤(4)完成后，将花管抽出取回，同时迅速对第一气体膨胀胶囊和第二气体膨胀胶囊进行泄压回收；
(6)对煤层注水孔进行正常的封孔(比如水泥砂浆进行封孔)。
采用本发明方法能够有效解决煤层注水孔在注水后的漏水问题，确保煤层注水孔的降尘效果。
优选的，所述步骤(4)中，压缩空气的压力根据操作经验和现场的情况确定，一般以1～2MPa的压力将干细微膨胀粉料吹入到气室内，压缩空气的吹入持续时间一般在10min左右。
优选的，所述干细微膨胀粉料为：质量比为1:1的水泥和淀粉的混合料，或者质量比为1:1的膨润土和水泥的混合料，或者质量比为1:2:3的细沙、膨润土和水泥的混合料，或者质量比为1:2:3的细沙、淀粉和水泥的混合料。
优选的，所述步骤(1)中，将第一气体膨胀胶囊送入到煤层注水孔内6～8m深度。
有益效果：本发明提供的提高煤层注水孔密实性的预处理方法，在注水孔打钻形成后，利用气体膨胀胶囊，人为制造处气室，然后利用压缩空气以一定压力将干细微膨胀粉料送入煤层注水孔内，干细微膨胀粉料在压缩空气的正压的作用下渗入孔周围的孔(裂)隙区域，干细微膨胀粉料进入裂隙之后，一方面增加裂隙内流体的流动阻力，另一面在后期注水后，粉料具有遇水膨胀的作用，从而有效阻隔了渗漏途径，使注水孔内的水的散失明显减少，从而大幅度提高煤体的湿润程度；在煤体被开采的时候，有效降低了产尘量，显著地改善了工作环境，保护了工人的生命健康。
附图说明
图1为本发明实施时的结构示意图；
图中：1-煤层注水孔，2-第一气体膨胀胶囊，3-第一压气管，4-阀门，5-花管，6-干细微膨胀粉料，7-裂隙群，8-第二气体膨胀胶囊，9-第二压气管，10-锚杆孔，11-煤体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，在煤体11打钻形成煤层注水孔1后,由于在打钻过程中造成的煤体11损伤，使得煤层变形、位移，导致煤层注水孔1周边煤层的裂隙群7扩张、发育，有的发育到煤壁位置同外界沟通，有的同之前已经成型的锚杆孔10发生沟通，所以在下一步的注水过程中，水体会通过这些裂隙而散失，使得煤层注水润湿煤体的效果明显下降。本发明的预处理方法具体为：
(1)第一气体膨胀胶囊2与第一压气管3连接，通过第一压气管3将第一气体膨胀胶囊2送入到煤层注水孔1内设定深度(6～8m)，打开第一压气管3上的阀门4，对第一气体膨胀胶囊2加压使其膨胀封孔；
(2)花管5与压缩空气连接，将花管5插入到煤层注水孔1内；
(3)第二气体膨胀胶囊8与第二压气管9连接，将第二气体膨胀胶囊8布置在煤层注水孔1的孔口位置，打开第二压气管9上的阀门4，对第二气体膨胀胶囊8加压使其膨胀封孔；这样第一气体膨胀胶囊2和第二气体膨胀胶囊8之间形成一个气室，花管5插入在气室内；
(4)打开花管5上的阀门4，压缩空气以1～2MPa的压力将干细微膨胀粉料6吹入到气室内；在压缩空气正压的作用下，干细微膨胀粉料6会自动填堵裂隙群7并进行堵塞；根据气室的长度，该该步骤可持续10～15min；
(5)在步骤(4)完成后，将花管5抽出取回，同时迅速对第一气体膨胀胶囊2和第二气体膨胀胶囊8进行泄压回收；
(6)对煤层注水孔1进行正常的封孔。
所述干细微膨胀粉料6为：质量比为1:1的水泥和淀粉的混合料，或者质量比为1:1的膨润土和水泥的混合料，或者质量比为1:2:3的细沙、膨润土和水泥的混合料，或者质量比为1:2:3的细沙、淀粉和水泥的混合料。
干细微膨胀粉料6在压缩空气的正压的作用下渗入孔周围的孔(裂)隙区域，干细微膨胀粉料6进入裂隙之后，一方面增加裂隙内流体的流动阻力，另一面在后期注水后，粉料具有遇水膨胀的作用，从而有效阻隔了渗漏途径，使注水孔内的水的散失明显减少，从而大幅度提高煤体的湿润程度。经过上述煤层注水孔预处理后，在煤体被开采的时候，有效降低了产尘量，显著地改善了工作环境，保护了工人的生命健康。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种提高煤层注水孔密实性的预处理方法，其特征在于：当煤层注水孔(1)打钻成孔以后，采用如下步骤进行煤层注水孔(1)的预处理：
(1)第一气体膨胀胶囊(2)与第一压气管(3)连接，通过第一压气管(3)将第一气体膨胀胶囊(2)送入到煤层注水孔(1)内设定深度，打开第一压气管(3)上的阀门(4)，对第一气体膨胀胶囊(2)加压使其膨胀封孔；
(2)花管(5)与压缩空气连接，将花管(5)插入到煤层注水孔(1)内；
(3)第二气体膨胀胶囊(8)与第二压气管(9)连接，将第二气体膨胀胶囊(8)布置在煤层注水孔(1)的孔口位置，打开第二压气管(9)上的阀门(4)，对第二气体膨胀胶囊(8)加压使其膨胀封孔；这样第一气体膨胀胶囊(2)和第二气体膨胀胶囊(8)之间形成一个气室，花管(5)插入在气室内；
(4)打开花管(5)上的阀门(4)，压缩空气以一定的压力将干细微膨胀粉料(6)吹入到气室内；在压缩空气正压的作用下，干细微膨胀粉料(6)会自动填堵裂隙群(7)并进行堵塞；
(5)在步骤(4)完成后，将花管(5)抽出取回，同时迅速对第一气体膨胀胶囊(2)和第二气体膨胀胶囊(8)进行泄压回收；
(6)对煤层注水孔(1)进行封孔。
2.根据权利要求1所述的提高煤层注水孔密实性的预处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中，压缩空气以1～2MPa的压力将干细微膨胀粉料(6)吹入到气室内。
3.根据权利要求1所述的提高煤层注水孔密实性的预处理方法，其特征在于：所述干细微膨胀粉料(6)为：质量比为1:1的水泥和淀粉的混合料，或者质量比为1:1的膨润土和水泥的混合料，或者质量比为1:2:3的细沙、膨润土和水泥的混合料，或者质量比为1:2:3的细沙、淀粉和水泥的混合料。
4.根据权利要求1所述的提高煤层注水孔密实性的预处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将第一气体膨胀胶囊(2)送入到煤层注水孔(1)内6～8m深度。
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