CN105317397A - 一种双布袋式注浆封孔装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种双布袋式注浆封孔装置及其方法，它由注浆装置和双布袋封孔装置构成，注浆装置包括双液等量注浆泵、搅拌桶、混合器和胶管，双布袋封孔装置包括浅部注浆布袋，深部注浆布袋，胶管等组合而成；将两个注浆布袋穿套在瓦斯抽采管上，连接好注浆、出浆管路，通过快速接头将各部件连接起来，然后注入混合均匀的高水材料浆液浆，停止注浆后向钻孔浅部注浆布袋中注高水材料浆液浆，当两布袋中的浆液凝固、密闭封孔后，最后通过中空注浆管向两布袋之间的中空钻孔继续注高水材料浆液浆。施工步骤简单、操作方便，成本低，封孔效果好。

Description

一种双布袋式注浆封孔装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种注浆封孔装置及其方法，尤其是适用煤矿井下本煤层顺层抽采钻孔永久性封孔使用的双布袋式注浆封孔装置及其方法。

背景技术

为遏制煤矿瓦斯事故的发生，我国高瓦斯矿井主要采取钻孔抽采治理瓦斯灾害，其关键技术在于钻孔的密封效果，封孔质量的好坏直接影响着瓦斯抽放的浓度、孔口负压、甚至整个钻场的抽放效果，制约着抽放钻孔作用的发挥。据统计，我国约有2/3的瓦斯抽放钻孔存在密封质量差的现象。目前，国内外矿井采用的封孔方法主要有聚氨酯封孔和“两堵一注”封孔，其中，聚氨酯材料初期密封效果较好，后期伴随钻孔裂隙的扩展及材料体积收缩，极易产生次生漏气通道，无法实现钻孔的长期密封且成本较高；“两堵一注”封孔法一定程度上延长了抽放钻孔的服务周期，但其难以克服封孔速度慢、材料需求量大、封孔工艺复杂、封孔定位困难等问题，同时存在封孔装备性能与施工工艺参数要求不匹配的问题。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，成本低，封孔效果好的双布袋式注浆封孔装置及其方法。

本发明的采用高水材料双布袋式注浆封孔装置，包括注浆装置和双布袋封孔装置；

所述注浆装置包括高水材料甲料搅拌桶和高水材料乙料搅拌桶，高水材料甲料搅拌桶和高水材料乙料搅拌桶通过管路连接有双液等量注浆泵，双液等量注浆泵的出浆口通过管路与双布袋封孔装置相连接，双液等量注浆泵的出浆口与双布袋封孔装置之间设有混合器；

所述双布袋封孔装置包括前后串在瓦斯抽采管上的浅部注浆布袋和深部注浆布袋，在浅部注浆布袋上位于瓦斯抽采管的下方平行设有两个通孔，位于瓦斯抽采管的一侧和上方分别设有两个通孔，所述四个通孔不与浅部注浆布袋内部连通，其中瓦斯抽采管下方的两个通孔中分别设有穿过浅部注浆布袋的深部注浆布袋出浆管和深部注浆布袋注浆管，瓦斯抽采管一侧的通孔中设有中空段注浆管，瓦斯抽采管上方的通孔中设有中空段出浆管；瓦斯抽采管上方位于中空段出浆管通孔两侧还平行设有与浅部注浆布袋内部连通的浅部注浆布袋出浆管和浅部注浆布袋注浆管；深部注浆布袋上位于瓦斯抽采管的上方平行设有两个与深部注浆布袋内部相通的接口，两个接口分别与深部注浆布袋出浆管和深部注浆布袋注浆管相连接。

所述深部注浆管内径大于深部出浆管直径为0~5mm，用于排净深部注浆布袋中的空气和监测深部注浆布袋中是否注满注浆情况；浅部注浆布袋出浆管、深部注浆布袋出浆管及中空段出浆管上设有或部分设有压力控制阀；所述压力控制阀出浆压力不大于2MPa。

一种采用高水材料双布袋式注浆封孔方法，其步骤如下：

a.首先将浅部注浆布袋和深部注浆布袋先后串在瓦斯抽采管上，浅部注浆布袋和深部注浆布袋之间留有一段距离，将串过浅部注浆布袋的深部注浆布袋出浆管和深部注浆布袋注浆管与深部注浆布袋上的两个接口相连接；

b.将深部注浆布袋随瓦斯抽采管送入待抽煤层处钻孔深部，并保证深部注浆布袋上与深部注浆布袋出浆管和深部注浆布袋注浆管连接的接口位于瓦斯抽采管的正上方；

c.将深部注浆布袋送入钻孔后，再将浅部注浆布袋随瓦斯抽采管送入钻孔，同时确保设有深部注浆布袋出浆管、深部注浆布袋注浆管的通孔位于瓦斯抽采管的正下方位置，深部注浆布袋出浆管、深部注浆布袋注浆管、中空段出浆管位于瓦斯抽采管的正上方位置；

d.将注浆装置的混合器输出口通过胶管连接到浅部注浆布袋的深部注浆布袋注浆管上，分别在搅拌桶和搅拌桶中制作高水材料甲料浆和乙料浆，通过双液等量注浆等量泵送；

e.经混合器将双液等量注浆泵输出的两股浆液混合后通过深部注浆布袋注浆管最终注入深部注浆布袋，并通过深部注浆布袋出浆管排出深部注浆布袋中的气体，当深部注浆布袋出浆管均匀排出浆液时，封住深部注浆布袋出浆管、深部注浆布袋注浆管；

f.将注浆装置的混合器输出口通过胶管接到浅部注浆布袋的浅部注浆布袋注浆管上开始注浆，通过浅部注浆布袋出浆管排出浅部注浆布袋内的气体，当浅部注浆布袋均匀排出浆液时，封住浅部注浆布袋出浆管和浅部注浆布袋注浆管；

g.待浅部注浆布袋和深部注浆布袋中的浆液凝固后，利用胶管将注浆装置的混合器的输出口安装在中腔注浆管上向浅部注浆布袋和深部注浆布袋与钻孔壁之间形成的中空段空腔注浆，并通过中空段出浆管排出气体并达到设定压力出浆后，封闭中空段出浆管和中空段注浆管，完成一个封孔操作。

所述浅部注浆布袋和深部注浆布袋之间预留距离后在钻孔内形成的空腔长度不少于3000mm。

有益效果：在注浆管上分别设有浅部注浆布袋和深部注浆布袋，在两端封孔之后，再对浅部注浆布袋和深部注浆布袋之间形成的中空段注入高水材料注浆封孔，封堵效果好。

采用高水材料作为封孔材料，不仅可以密闭钻孔周边的裂隙，有效降低了封孔周围破碎围岩的透气性，而且通过注浆压力和材料的微膨胀性提高了钻孔围岩的自承能力，其施工步骤简单、操作方便，成本低，封孔效果好。

附图说明

图1为本发明采用高水材料双布袋式注浆封孔装置的结构示意图图

图2为浅部注浆布袋断面结构示意图

图3为深部注浆布袋断面结构示意图

图中：1-高水材料甲料搅拌桶，2-高水材料乙料搅拌桶，3-双液等量注浆泵，4-混合器，5-深部注浆布袋出浆管，6-深部注浆布袋注浆管，7-浅部注浆布袋，8-深部注浆布袋，9-浅部注浆布袋出浆管，10-浅部注浆布袋注浆管，11-中空段出浆管，12-中空段注浆管，13-瓦斯抽采管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例做进一步描述：

如图1所示，本发明的一种采用高水材料双布袋式注浆封孔装置，它包括注浆装置和双布袋封孔装置；

所述注浆装置包括高水材料甲料搅拌桶1和高水材料乙料搅拌桶2，高水材料甲料搅拌桶1和高水材料乙料搅拌桶2通过管路连接有双液等量注浆泵3，双液等量注浆泵3的出浆口通过管路与双布袋封孔装置相连接，双液等量注浆泵3的出浆口与双布袋封孔装置之间设有混合器4；

所述双布袋封孔装置包括前后串在瓦斯抽采管13上的浅部注浆布袋7和深部注浆布袋8，在浅部注浆布袋7上位于瓦斯抽采管13的下方平行设有两个通孔，位于瓦斯抽采管13的一侧和上方分别设有两个通孔，所述四个通孔不与浅部注浆布袋7内部连通，其中瓦斯抽采管13下方的两个通孔中分别设有穿过浅部注浆布袋7的深部注浆布袋出浆管5和深部注浆布袋注浆管6，所述深部注浆管6内径大于深部出浆管5直径0~5mm，用于排净深部注浆布袋8中的空气和监测深部注浆布袋8中是否注满注浆情况，瓦斯抽采管13一侧的通孔中设有中空段注浆管12，瓦斯抽采管13上方的通孔中设有中空段出浆管11；瓦斯抽采管13上方位于中空段出浆管11通孔两侧还平行设有与浅部注浆布袋7内部连通的浅部注浆布袋出浆管9和浅部注浆布袋注浆管10；深部注浆布袋8上位于瓦斯抽采管13的上方平行设有两个与深部注浆布袋8内部相通的接口，两个接口分别与深部注浆布袋出浆管5和深部注浆布袋注浆管6相连接。

所述浅部注浆布袋出浆管9、深部注浆布袋出浆管5及中空段出浆管11上设有或部分设有压力控制阀，所述压力控制阀出浆压力不大于2MPa。

一种采用高水材料双布袋式注浆封孔方法，其步骤如下：

a.首先将浅部注浆布袋7和深部注浆布袋8先后串在瓦斯抽采管13上，浅部注浆布袋7和深部注浆布袋8之间留有一段距离，所述浅部注浆布袋7和深部注浆布袋8之间预留距离后在钻孔内形成的空腔长度不少于3000mm，将串过浅部注浆布袋7的深部注浆布袋出浆管5和深部注浆布袋注浆管6与深部注浆布袋8上的两个接口相连接；

b.将深部注浆布袋8随瓦斯抽采管13送入待抽煤层处钻孔深部，并保证深部注浆布袋8上与深部注浆布袋出浆管5和深部注浆布袋注浆管6连接的接口位于瓦斯抽采管13的正上方；

c.将深部注浆布袋8送入钻孔后，再将浅部注浆布袋7随瓦斯抽采管13送入钻孔，同时确保设有深部注浆布袋出浆管5、深部注浆布袋注浆管6的通孔位于瓦斯抽采管13的正下方位置，深部注浆布袋出浆管5、深部注浆布袋注浆管6、中空段出浆管11位于瓦斯抽采管13的正上方位置；

d.将注浆装置的混合器4输出口通过胶管连接到浅部注浆布袋7的深部注浆布袋注浆管6上，分别在搅拌桶1和搅拌桶2中制作高水材料甲料浆和乙料浆，通过双液等量注浆3等量泵送；

e.经混合器4将双液等量注浆泵3输出的两股浆液混合后通过深部注浆布袋注浆管6最终注入深部注浆布袋8，并通过深部注浆布袋出浆管5排出深部注浆布袋8中的气体，当深部注浆布袋出浆管5均匀排出浆液时，封住深部注浆布袋出浆管5、深部注浆布袋注浆管6；

f.将注浆装置的混合器4输出口通过胶管接到浅部注浆布袋7的浅部注浆布袋注浆管10上开始注浆，通过浅部注浆布袋出浆管9排出浅部注浆布袋7内的气体，当浅部注浆布袋7均匀排出浆液时，封住浅部注浆布袋出浆管9和浅部注浆布袋注浆管10；

g.待浅部注浆布袋7和深部注浆布袋8中的浆液凝固后，利用胶管将注浆装置的混合器4的输出口安装在中腔注浆管12上向浅部注浆布袋7和深部注浆布袋8与钻孔壁之间形成的中空段空腔注浆，并通过中空段出浆管11排出气体并达到设定压力出浆后，封闭中空段出浆管11和中空段注浆管12，完成一个封孔操作。

循环上述步骤，完成其它抽采管封孔操作。

Claims (6)

1.一种采用高水材料双布袋式注浆封孔装置，其特征是：它包括注浆装置和双布袋封孔装置；

所述注浆装置包括高水材料甲料搅拌桶（1）和高水材料乙料搅拌桶（2），高水材料甲料搅拌桶（1）和高水材料乙料搅拌桶（2）通过管路连接有双液等量注浆泵（3），双液等量注浆泵（3）的出浆口通过管路与双布袋封孔装置相连接，双液等量注浆泵（3）的出浆口与双布袋封孔装置之间设有混合器（4）；

所述双布袋封孔装置包括前后串在瓦斯抽采管（13）上的浅部注浆布袋（7）和深部注浆布袋（8），在浅部注浆布袋（7）上位于瓦斯抽采管（13）的下方平行设有两个通孔，位于瓦斯抽采管（13）的一侧和上方分别设有两个通孔，所述四个通孔不与浅部注浆布袋（7）内部连通，其中瓦斯抽采管（13）下方的两个通孔中分别设有穿过浅部注浆布袋（7）的深部注浆布袋出浆管（5）和深部注浆布袋注浆管（6），瓦斯抽采管（13）一侧的通孔中设有中空段注浆管（12），瓦斯抽采管（13）上方的通孔中设有中空段出浆管（11）；瓦斯抽采管（13）上方位于中空段出浆管（11）通孔两侧还平行设有与浅部注浆布袋（7）内部连通的浅部注浆布袋出浆管（9）和浅部注浆布袋注浆管（10）；深部注浆布袋（8）上位于瓦斯抽采管（13）的上方平行设有两个与深部注浆布袋（8）内部相通的接口，两个接口分别与深部注浆布袋出浆管（5）和深部注浆布袋注浆管（6）相连接。

2.根据权利要求1所述的采用高水材料双布袋式注浆封孔装置，其特征是：所述深部注浆管（6）内径大于深部出浆管（5）直径0~5mm，用于排净深部注浆布袋（8）中的空气和监测深部注浆布袋（8）中是否注满注浆情况。

3.根据权利要求1所述的采用高水材料双布袋式注浆封孔装置，其特征是：浅部注浆布袋出浆管（9）、深部注浆布袋出浆管（5）及中空段出浆管（11）上设有或部分设有压力控制阀。

4.根据权利要求3所述的采用高水材料双布袋式注浆封孔装置，其特征是：所述压力控制阀出浆压力不大于2MPa。

5.一种使用权利要求1所述装置的采用高水材料双布袋式注浆封孔方法，其特征是步骤如下：

a.首先将浅部注浆布袋（7）和深部注浆布袋（8）先后串在瓦斯抽采管（13）上，浅部注浆布袋（7）和深部注浆布袋（8）之间留有一段距离，将串过浅部注浆布袋（7）的深部注浆布袋出浆管（5）和深部注浆布袋注浆管（6）与深部注浆布袋（8）上的两个接口相连接；

b.将深部注浆布袋（8）随瓦斯抽采管（13）送入待抽煤层处钻孔深部，并保证深部注浆布袋（8）上与深部注浆布袋出浆管（5）和深部注浆布袋注浆管（6）连接的接口位于瓦斯抽采管（13）的正上方；

c.将深部注浆布袋（8）送入钻孔后，再将浅部注浆布袋（7）随瓦斯抽采管（13）送入钻孔，同时确保设有深部注浆布袋出浆管（5）、深部注浆布袋注浆管（6）的通孔位于瓦斯抽采管（13）的正下方位置，深部注浆布袋出浆管（5）、深部注浆布袋注浆管（6）、中空段出浆管（11）位于瓦斯抽采管（13）的正上方位置；

d.将注浆装置的混合器（4）输出口通过胶管连接到浅部注浆布袋（7）的深部注浆布袋注浆管（6）上，分别在搅拌桶（1）和搅拌桶（2）中制作高水材料甲料浆和乙料浆，通过双液等量注浆（3）等量泵送；

e.经混合器（4）将双液等量注浆泵（3）输出的两股浆液混合后通过深部注浆布袋注浆管（6）最终注入深部注浆布袋（8），并通过深部注浆布袋出浆管（5）排出深部注浆布袋（8）中的气体，当深部注浆布袋出浆管（5）均匀排出浆液时，封住深部注浆布袋出浆管（5）、深部注浆布袋注浆管（6）；

f.将注浆装置的混合器（4）输出口通过胶管接到浅部注浆布袋（7）的浅部注浆布袋注浆管（10）上开始注浆，通过浅部注浆布袋出浆管（9）排出浅部注浆布袋（7）内的气体，当浅部注浆布袋（7）均匀排出浆液时，封住浅部注浆布袋出浆管（9）和浅部注浆布袋注浆管（10）；

g.待浅部注浆布袋（7）和深部注浆布袋（8）中的浆液凝固后，利用胶管将注浆装置的混合器（4）的输出口安装在中腔注浆管（12）上向浅部注浆布袋（7）和深部注浆布袋（8）与钻孔壁之间形成的中空段空腔注浆，并通过中空段出浆管（11）排出气体并达到设定压力出浆后，封闭中空段出浆管（11）和中空段注浆管（12），完成一个封孔操作。

6.根据权利要求4所述的采用高水材料双布袋式注浆封孔方法，其特征是：所述浅部注浆布袋（7）和深部注浆布袋（8）之间预留距离后在钻孔内形成的空腔长度不少于3000mm。