CN108119094A - 深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置及其使用方法，装置包括设置在钻孔内的外封堵囊袋、内封堵囊袋、抽采管和注浆管，还设置有排浆管，排浆管穿过外封堵囊袋，排浆管的内口位于注浆段内；使用方法为：(1)利用注浆管注浆；(2)当注浆压力超过爆破阀的开启压力时，爆破阀被开启，浆液向注浆段注浆，注浆段内的气体通过排浆管排出；(3)当浆液充满整个注浆段时，多余的浆液通过排浆管排出；封堵排浆管，继续注浆，浆液进入钻孔周边的煤体裂隙。本发明中的排浆管在注浆封堵过程中可以及时排出封堵段内的气体，使封孔质量得以保证，提高抽釆浓度。
Description
技术领域
本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置及使用方法。
背景技术
随着矿井开采技术的迅速发展，开采强度不断提高，开采水平不断延伸，国内许多大型矿区的开采或开拓延伸的深度目前均已超过800m，进入深部开采阶段。深部矿井矿压相比浅部显著提高，抽釆钻孔裂隙发育。深部煤层钻孔应用现有封孔技术，在抽釆过程中存在封孔不严、抽釆漏气的现象，会导致钻孔瓦斯抽釆浓度下降，工作面瓦斯抽采率低，不能满足深部煤层瓦斯高效抽釆的需求。
现有的矿井“两堵一注”注浆封孔器，是在一根瓦斯抽放管的外端和里端各固定一个封堵囊袋，与抽放管平行安装一根注浆管，注浆管从外封堵囊袋前端密封穿过后端插入内封堵囊袋内，在里外封堵囊袋内的注浆管上设有出浆口和单向阀，在两个封堵囊袋连接注浆管的中间位置设有爆破阀；利用注浆管对两封堵囊袋注浆，当注浆压力大于爆破阀的开启压力时，爆破阀打开对两囊袋之间的注浆段注浆，通过调节注浆泵的压力来控制注浆管对钻孔的注浆情况。
传统“两堵一注”封孔器在使用过程中利用注浆压力评判注浆状态，不能直观说明钻孔内是否注满浆液；在里外封堵囊袋膨胀达到理想封堵状态时，钻孔两封堵囊袋之间形成密闭空间，随着注浆泵压力逐渐增大，内部气体压力增大阻碍注浆泵注浆，当内外压力达到平衡时，注浆段内的气体不能完全排出，浆料凝固不密实，上行钻孔、下行钻孔的有效封堵长度降低，水平钻孔注浆段内易形成气穴；在瓦斯抽釆过程中存在封孔不严、抽釆漏气的现象，会导致钻孔瓦斯抽釆浓度下降，工作面瓦斯抽采率低，不能满足深部煤层瓦斯高效抽釆的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置及使用方法，通过在两个封堵囊袋之间设置排浆管，消除钻孔封孔段中的气体，提高封孔质量，降低注浆压力。
本发明的深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置包括设置在钻孔内的外封堵囊袋、内封堵囊袋、抽采管和注浆管，所述的钻孔为上行钻孔、下行钻孔或水平钻孔；钻孔内的外封堵囊袋和内封堵囊袋之间的空间为注浆段；抽采管穿过外封堵囊袋和内封堵囊袋；注浆管穿过外封堵囊袋和内封堵囊袋，并且与抽采管的轴线平行；注浆管位于外封堵囊袋和内封堵囊袋内部的管路中，管道内分别设置有一个单向阀，管壁上分别设置有一个出浆口，使浆液在注浆管内经过单向阀后，经出浆口流入外封堵囊袋和内封堵囊袋内部；注浆管位于注浆段的部分设置有爆破阀，爆破阀将注浆管内部与注浆段连通；注浆管与抽采管平行设置；排浆管穿过外封堵囊袋，排浆管的外口延伸至钻孔外部，排浆管的内口位于注浆段内。
上述装置中，排浆管与抽采管的轴线平行。
上述装置中，排浆管通过卡箍密封固定在外封堵囊袋上。
上述装置中，当钻孔为上行钻孔时，排浆管的内口靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离5～10cm；爆破阀靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离20～30cm。
上述装置中，当钻孔为下行钻孔时，排浆管的内口靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离5～10cm；爆破阀靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离20～30cm。
上述装置中，当钻孔为水平钻孔时，排浆管的内口靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离5～10cm；爆破阀靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离10～20cm。
上述装置中，注浆管分别通过卡箍密封固定在外封堵囊袋和内封堵囊袋上。
本发明的深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置的使用方法包括以下步骤：
1、利用注浆管向外封堵囊袋和内封堵囊袋注浆，外封堵囊袋和内封堵囊袋膨胀后，与钻孔壁紧密接触；
2、当注浆压力超过爆破阀的开启压力时，爆破阀被开启，浆液通过注浆管向注浆段注浆，注浆段内的气体随着浆液的注入被挤压，通过排浆管排出；
3、当浆液充满整个注浆段时，多余的浆液通过排浆管排出；然后将排浆管封堵，继续注浆，浆液进入钻孔周边的煤体裂隙，实现抽采钻孔的封孔。
本发明中的排浆管在注浆封堵过程中可以及时排出封堵段内的气体，同时对注浆孔内注浆状态起到检验作用，使封孔质量得以保证，解决“两堵一注”封孔器封孔在瓦斯抽釆过程中存在封孔不严、抽釆漏气的现象，提高抽釆浓度。
本发明能有效解决深部煤层瓦斯抽釆钻孔封孔不严、抽釆漏气的问题，显著提高钻孔瓦斯抽釆浓度和工作面瓦斯抽采率，相比“两堵一注”注浆封孔器具有以下优点：
1)在注浆过程中使用“两堵一注一排”封孔器可有效消除钻孔封孔段中的气体，使浆液完全充满封孔段，提高封孔质量；
2)“两堵一注一排”封孔器能够通过排浆管直接检验钻孔浆液的充满度，克服了传统“两堵一注”封孔器仅凭注浆压力指标来判断钻孔浆液充满度的不足，有效提高了钻孔注浆质量现场检验的可靠性；
3)可以针对钻孔不同布置方位，通过调节爆破阀的位置来有效降低注浆泵的注浆压力；
附图说明
图1为本发明实施例1中的深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置结构示意图；
图2为本发明实施例2中的深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置结构示意图；
图3为本发明实施例3中的深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置结构示意图；
图中，1、抽采管，2、注浆管，3、排浆管，4、钻孔(矿井钻孔)，5、外封堵囊袋，6、内封堵囊袋，7、卡箍，8、单向阀，9、爆破阀。
具体实施方式
本发明的深部煤层是指煤层所在位置距地表800m以上。
本发明实施例中排浆管的直径与注浆管的直径相同。
本发明实施例中深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置的安装方法为：用PVC-U专用黏胶连接抽釆管后，把外封堵囊袋和内封堵囊袋绑在固定位置，根据钻孔的不同方位调节排浆管与爆破阀的位置，保证注浆段的注浆管和排浆伸直并紧贴抽釆管；把该封孔装置顺入钻孔，顺入过程中保证囊袋完好不被划漏。
本发明实施例中的注浆过程为：开启注浆泵，注浆管向里外封堵囊袋注浆，囊袋膨胀后，囊袋与钻孔壁紧密接触，当注浆压力超过爆破阀的开启压力时，爆破阀打开向两个囊袋之间的注浆段注浆；注浆段注浆过程中，排浆管经历排气、返浆现象，当排浆管有浆液流出时，封堵排浆管，注浆继续，直至注浆压力达到规定值，注浆完成，实现抽釆钻孔封孔。
实施例1
深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置结构如图1所示，包括设置在钻孔4内的外封堵囊袋5、内封堵囊袋6、抽采管1和注浆管2，所述的钻孔4为上行钻孔；钻孔4内的外封堵囊袋5和内封堵囊袋6之间的空间为注浆段；抽采管1穿过外封堵囊袋5和内封堵囊袋6；注浆管2穿过外封堵囊袋5和内封堵囊袋6，并且与抽采管1的轴线平行；
注浆管2位于外封堵囊袋5和内封堵囊袋6内部的管路中，管道内分别设置有一个单向阀8，管壁上分别设置有一个出浆口，使浆液在注浆管2内经过单向阀8后，经出浆口分别流入外封堵囊袋5和内封堵囊袋6内部；
注浆管2位于注浆段的部分设置有爆破阀9，爆破阀9将注浆管2内部与注浆段连通；注浆管2与抽采管1平行设置；排浆管3穿过外封堵囊袋5，排浆管3的外口延伸至钻孔4外部，排浆管3的内口位于注浆段内；
排浆管3与抽采管1的轴线平行；
排浆管3通过卡箍7密封固定在外封堵囊袋5上；
排浆管3的内口靠近内封堵囊袋6一侧，与内封堵囊袋6之间的距离5cm；爆破阀9靠近外封堵囊袋5一侧，与外封堵囊袋5之间的距离20cm；
注浆管2分别通过卡箍7密封固定在外封堵囊袋5和内封堵囊袋6上；
使用方法为：
利用注浆管向外封堵囊袋和内封堵囊袋注浆，外封堵囊袋和内封堵囊袋膨胀后，与钻孔壁紧密接触；
当注浆压力超过爆破阀的开启压力时，爆破阀被开启，浆液通过注浆管向注浆段注浆，注浆段内的气体随着浆液的注入被挤压，通过排浆管排出；
当浆液充满整个注浆段时，多余的浆液通过排浆管排出；然后将排浆管封堵，继续注浆，使浆液进入钻孔周边的煤体裂隙，实现抽采钻孔的封孔。
实施例2
深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置结构如图2所示，所述的钻孔4为下行钻孔；排浆管的内口靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离8cm；爆破阀靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离25cm；其余同实施例1；
方法同实施例1。
实施例3
深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置结构如图3所示，所述的钻孔4为水平钻孔；排浆管的内口靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离10cm；爆破阀靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离15cm；排浆管位于抽采管上方，注浆管位于抽采管下方。其余同实施例1；
方法同实施例1。
Claims (8)
1.一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，包括设置在钻孔内的外封堵囊袋、内封堵囊袋、抽采管和注浆管，所述的钻孔为上行钻孔、下行钻孔或水平钻孔；钻孔内的外封堵囊袋和内封堵囊袋之间的空间为注浆段；抽采管穿过外封堵囊袋和内封堵囊袋；注浆管穿过外封堵囊袋和内封堵囊袋，并且与抽采管的轴线平行；注浆管位于外封堵囊袋和内封堵囊袋内部的管路中，管道内分别设置有一个单向阀，管壁上分别设置有一个出浆口，使浆液在注浆管内经过单向阀后，经出浆口流入外封堵囊袋和内封堵囊袋内部；注浆管位于注浆段的部分设置有爆破阀，爆破阀将注浆管内部与注浆段连通；注浆管与抽采管平行设置；其特征在于：还设置有排浆管，排浆管穿过外封堵囊袋，排浆管的外口延伸至钻孔外部，排浆管的内口位于注浆段内。
2.根据权利要求1所述的一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，其特征在于所述的排浆管与抽采管的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，其特征在于所述的排浆管通过卡箍密封固定在外封堵囊袋上。
4.根据权利要求1所述的一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，其特征在于当钻孔为上行钻孔时，排浆管的内口靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离5～10cm；爆破阀靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离20～30cm。
5.根据权利要求1所述的一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，其特征在于当钻孔为下行钻孔时，排浆管的内口靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离5～10cm；爆破阀靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离20～30cm。
6.根据权利要求1所述的一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，其特征在于当钻孔为水平钻孔时，排浆管的内口靠近外封堵囊袋一侧，与外封堵囊袋之间的距离5～10cm；爆破阀靠近内封堵囊袋一侧，与内封堵囊袋之间的距离10～20cm。
7.根据权利要求1所述的一种深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置，其特征在于所述的注浆管分别通过卡箍密封固定在外封堵囊袋和内封堵囊袋上。
8.一种权利要求1所述的深部煤层瓦斯抽采钻孔两堵一注一排封孔装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)利用注浆管向外封堵囊袋和内封堵囊袋注浆，外封堵囊袋和内封堵囊袋膨胀后，与钻孔壁紧密接触；
(2)当注浆压力超过爆破阀的开启压力时，爆破阀被开启，浆液通过注浆管向注浆段注浆，注浆段内的气体随着浆液的注入被挤压，通过排浆管排出；
(3)当浆液充满整个注浆段时，多余的浆液通过排浆管排出；然后将排浆管封堵，继续注浆，浆液进入钻孔周边的煤体裂隙，实现抽采钻孔的封孔。
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