CN109973047B - 一种低浓度穿层抽采钻孔回收式封孔器及修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低浓度穿层抽采钻孔回收式封孔器及修复方法，包括孔口密封器、抽采管，孔口密封器包括水管快速接头、三通、电缆防水接头、注液阀门，三通一端与水管快速接头相连接，三通另一端与电缆防水接头相连接，三通的中部安装注液阀门并与旁通的输液装置相连接，抽采管包括外层的注液管以及内层的细直径抽采管，注液管与水管快速接头密封连接，细直径抽采管与电缆防水接头密封连接。该修复方法通过所述孔口密封器中三通上的注液阀门向所述注液管与细直径抽采管之间注入封孔修复粘液。能够多次重复钻孔漏气通道进行封堵修复，从而增强抽采钻孔封孔质量，提高钻孔瓦斯抽采效率。
Description
技术领域
本发明涉及煤层瓦斯抽采设备技术领域，具体是一种低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法和一种回收式封孔器，尤其适用于上行穿层抽采钻孔，可多次修复抽采钻孔的漏气通道。
背景技术
煤层瓦斯既是影响煤矿安全高效生产的主要因素，也是一种宝贵的能源资源。瓦斯抽采能够保证高瓦斯矿井、突出矿井安全生产，消除煤矿瓦斯事故，还是获取清洁能源、增加能源供给、减少环境污染的重要举措。
煤层瓦斯抽采是降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力、防治矿井瓦斯事故、保障矿井安全生产的重要技术手段。特别是近年来，随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量显著升高，煤与瓦斯突出危险性增大，突出矿井安全生产形势严峻。为了防治煤与瓦斯突出事故，底板巷上行穿层抽采钻孔抽采煤层瓦斯在突出矿井得到了广泛应用，成为煤层瓦斯抽采的主要布孔方式。
上行穿层抽采钻孔密封后，由于底板巷围岩的变形破坏作用，抽采钻孔遭受围岩离层、错动、挤压等变形，导致抽采钻孔围岩、抽采管、封孔密封材料破坏形成漏气通道，降低了瓦斯抽采浓度，减小了抽采钻孔的运行效率。为了提升漏气抽采钻孔的瓦斯抽采效果，目前常用的低浓度抽采钻孔二次修复方法主要有重新施工抽采钻孔、重新封堵漏气钻孔，这些方法一是修复工程量大，需要重新施工抽采钻孔，二是仅能进行一次修复，不能多次重复修复，且封孔器不能回收利用，修复成本高。
发明内容
为了解决上述低浓度穿层抽采钻孔修复存在的问题，本发明提供一种低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法及回收式封孔器，可多次重复对抽采钻孔漏气通道进行封堵修复，从而增强抽采钻孔封孔质量，提高瓦斯抽采效果。
为达到上述目的，采用以下技术方案。
一种低浓度穿层抽采钻孔回收式封孔器，包括孔口密封器、抽采管，所述孔口密封器包括水管快速接头、三通、电缆防水接头、注液阀门，所述三通一端与所述水管快速接头相连接，所述三通另一端与所述电缆防水接头相连接，所述三通的中部安装注液阀门并与旁通的输液装置相连接，所述抽采管包括外层的注液管以及内层的细直径抽采管，所述注液管与所述水管快速接头密封连接，所述细直径抽采管从水管快速接头以及电缆防水接头中穿过并与电缆防水接头连接密封。
穿层抽采钻孔注浆封孔段固化后，因地应力作用，导致所述穿层抽采钻孔的围岩、封孔段、注液管形成漏气通道，通过所述孔口密封器中三通上的注液阀门向所述注液管与细直径抽采管之间注入封孔修复粘液，至细直径抽采管有返浆现象出现，停止注液，关闭注液阀门，使封孔修复粘液充满抽采所述钻孔内所述注液管筛管吸气孔以下和所述注液管与细直径抽采管之间的封孔修复粘液段，再将所述细直径抽采管接入井下压风，通过所述细直径抽采管顶端吸气孔向封孔修复粘液段加压，使封孔修复粘液进入所述抽采钻孔漏气通道，实现对所述抽采钻孔漏气通道的封堵修复，还可根据需要循环进行带压注液及加压操作，实现对抽采钻孔漏气通道更完善的封堵修复。
所述水管快速接头包括索母、卡环、第一密封圈、快速接头本体、密封垫；所述水管快速接头的索母、卡环、第一密封圈依次套在所述注液管上，再与水管快速接头本体通过丝扣连接；拧紧丝扣过程中所述卡环收束，其内侧的楔形条纹勒紧所述注液管；所述第一密封圈设置在所述快速接头本体与三通之间使其二者紧密连接。
所述电缆防水接头包括防水接头本体、第二密封圈、迫紧头，防水接头本体上设有固定爪，所述细直径抽采管穿过孔口密封器伸入到穿层抽采钻孔的注液管内；所述防水接头本体与迫紧头拧紧使固定爪收束，所述防水接头本体上的固定爪与第二密封圈固定并使其与细直径抽采管密封。
所述细直径抽采管与注液管同轴设置，二者的前端部均设有带有若干通气孔的筛管段，所述细直径抽采管顶端设有抽采管堵头，所述注液管的筛管段内设有注液管堵头，所述注液管堵头位于细直径抽采管实管段和筛管段邻接处。
所述细直径抽采管顶端超过注液管的实管段和筛管段邻接处1m。
一种低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法，包括以下步骤，①煤层穿层抽采钻孔封孔并联网抽采后，当原注液管在抽采钻孔孔口处抽采瓦斯浓度下降至5%时，启动对抽采钻孔进行漏气通道封堵修复操作；
②断开原注液管和抽采管网，原注液管作为孔口密封器的注液管；
③将孔口密封器的水管快速接头的索母、卡环、密封垫依次套在注液管上，拧紧水管快速接头的索母和快速接头本体固定，使二者与三通固定连接；
④将孔口密封器中防水接头本体与迫紧头拧松，将细直径抽采管穿过电缆防水接头插入到注液管内，至细直径抽采管顶端超出注液管的实管段和筛管段邻接处0.5～1.5m，拧紧防水接头本体与迫紧头的丝扣；
⑤将孔口密封器中的三通上的注液阀门连接输送修复粘液的输液装置；
⑥打开注液阀门，向注液管和细直径抽采管之间带压注入封孔修复粘液，至细直径抽采管出现返浆现象，停止注液，关闭注液阀门；
⑦将细直径抽采管与井下压风连接；开启井下压风控制阀门，通过细直径抽采管顶端通气孔向抽采钻孔注入压风，向封孔修复粘液上表面加压，迫使其进入穿层抽采钻孔的围岩、封孔段、漏气通道，对其进行封堵修复；
所述步骤⑦中，循环带压注液及加压，直至进行注液时，细直径抽采管立即出现返浆现象，进行最后一次加压操作，完成对漏气通道的封堵修复。
⑧完成对漏气通道封堵修复后，将细直径抽采管与抽采管网连接进行瓦斯抽采。
当细直径抽采管在抽采钻孔孔口处抽采瓦斯浓度再次下降至5%时，重复步骤②~⑧，实现对抽采钻孔漏气通道的重复封堵修复。
本发明的有益效果是：该低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法及回收式封孔器通过孔口密封器上的注液阀门向注液管与细直径抽采管之间注入封孔修复粘液，再由细直径抽采管顶部吸气孔向穿层抽采钻孔注入压风，在封孔修复粘液上表面加压，使封孔修复粘液进入抽采钻孔封孔后因矿山压力作用，穿层抽采钻孔围岩、封孔段、注液管形成的漏气通道，如有需要一次封堵修复可循环带压注液及加压，实现对穿层抽采钻孔漏气通道更完善的封堵修复，还可根据需要重复进行第二次或多次封堵修复，此方法能够多次重复钻孔漏气通道进行封堵修复，从而增强抽采钻孔封孔质量，提高钻孔瓦斯抽采效率，还因粘液处于半液化状态，抽采管可回收重复使用，降低了成本。
附图说明
图1是回收式封孔器在穿层抽采钻孔中布置的结构示意图；
图2是回收式封孔器结构示意图；
图3为图2中孔口密封器结构示意图；
在图中，1.细直径抽采管；2.孔口密封器；3.围岩；4.封孔修复粘液段；5.通气孔；6.煤层；7.穿层抽采钻孔；8. 注液管实管段与筛管段邻接处；9.封孔段；10.注液管；11.底板岩石巷道；12.注液管堵头、14.抽采管堵头；15.卡环；16.索母；17.第一密封圈；18.快速接头本体；19.密封垫；20.三通；21.防水接头本体；22.固定爪；23.迫紧头；24.第二密封圈；25. 电缆防水接头；26.注液阀门；27. 水管快速接头。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图2、图3所示，一种低浓度穿层抽采钻孔7回收式封孔器，包括孔口密封器2、抽采管，所述孔口密封器2包括水管快速接头27、三通20、电缆防水接头25、注液阀门26，所述三通20一端与所述水管快速接头27相连接，所述三通20另一端与所述电缆防水接头25相连接，所述三通20的中部安装注液阀门26并与旁通的输液装置相连接，所述抽采管包括外层的注液管10以及内层的细直径抽采管1，所述注液管10与所述水管快速接头27密封连接，所述细直径抽采管1从水管快速接头27以及电缆防水接头25中穿过并与电缆防水接头25连接密封。
穿层抽采钻孔7注浆封孔段9固化后，因地应力作用，导致所述穿层抽采钻孔7的围岩3、封孔段9、注液管10形成漏气通道，通过所述孔口密封器2中三通20上的注液阀门26向所述注液管10与细直径抽采管1之间注入封孔修复粘液，至细直径抽采管1有返浆现象出现，停止注液，关闭注液阀门26，使封孔修复粘液充满抽采所述钻孔内所述注液管10筛管吸气孔以下和所述注液管10与细直径抽采管1之间的封孔修复粘液段4，再将所述细直径抽采管1接入井下压风，通过所述细直径抽采管1顶端吸气孔向封孔修复粘液段4加压，使封孔修复粘液进入所述抽采钻孔漏气通道，实现对所述抽采钻孔漏气通道的封堵修复，还可根据需要循环进行带压注液及加压操作，实现对抽采钻孔漏气通道更完善的封堵修复。
所述水管快速接头27包括索母16、卡环15、第一密封圈17、快速接头本体18、密封垫19；所述水管快速接头27的索母16、卡环15、第一密封圈17依次套在所述注液管10上，再与水管快速接头27本体18通过丝扣连接；拧紧丝扣过程中所述卡环15收束，其内侧的楔形条纹勒紧所述注液管10；所述第一密封圈17设置在所述快速接头本体18与三通20之间使其二者紧密连接。
所述电缆防水接头25包括防水接头本体21、第二密封圈24、迫紧头23，防水接头本体21上设有固定爪22，所述细直径抽采管1穿过孔口密封器2伸入到穿层抽采钻孔7的注液管10内；所述防水接头本体21与迫紧头23拧紧使固定爪22收束，所述防水接头本体21上的固定爪22与第二密封圈24固定并使其与细直径抽采管1密封。
所述细直径抽采管1与注液管10同轴设置，二者的前端部均设有带有若干通气孔5的筛管段，所述细直径抽采管1顶端设有抽采管堵头14，所述注液管10的筛管段内设有注液管堵头12，所述注液管堵头12位于细直径抽采管1实管段和筛管段邻接处。
所述细直径抽采管1顶端超过注液管10的实管段与筛管段邻接处8的距离为1m。
如图1所示，煤层穿层抽采钻孔7的下方是底板岩石巷道11，该钻孔的方向还是自下向上，抽采管从下方插入到钻孔中。一种低浓度穿层抽采钻孔7带压注液修复方法，包括以下步骤，①煤层6穿层抽采钻孔7封孔并联网抽采后，当原注液管在抽采钻孔孔口处抽采瓦斯浓度下降至5%时，启动对抽采钻孔进行漏气通道封堵修复操作；
②断开原注液管和抽采管网，原注液管作为孔口密封器2的注液管10；
③将孔口密封器2的水管快速接头27的索母16、卡环15、密封垫19依次套在注液管10上，拧紧水管快速接头27的索母16和快速接头本体18，使二者与三通20固定；
④将孔口密封器2中防水接头本体21与迫紧头23拧松，将细直径抽采管1穿过电缆防水接头25插入到注液管10内，至细直径抽采管1顶端超出注液管10的实管段和筛管段邻接处1m，拧紧防水接头本体21与迫紧头23的丝扣；
⑤将孔口密封器2中的三通20上的注液阀门26连接输送修复粘液的输液装置；
⑥打开注液阀门26，向注液管10和细直径抽采管1之间带压注入封孔修复粘液，至细直径抽采管1出现返浆现象，停止注液，关闭注液阀门26；
⑦将细直径抽采管1与井下压风连接；开启井下压风控制阀门，通过细直径抽采管1顶端通气孔5向抽采钻孔注入压风，形成封孔修复粘液段4，向封孔修复粘液上表面加压，迫使其进入穿层抽采钻孔7的围岩3、封孔段9、漏气通道，对其进行封堵修复；
所述步骤⑦中，循环带压注液及加压，直至进行注液时，细直径抽采管1立即出现返浆现象，进行最后一次加压操作，完成对漏气通道的封堵修复。
⑧完成对漏气通道封堵修复后，将细直径抽采管1与抽采管网连接进行瓦斯抽采。
当细直径抽采管1在抽采钻孔孔口处抽采瓦斯浓度再次下降至5%时，重复步骤②~⑧，实现对抽采钻孔漏气通道的重复封堵修复。
该低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法及回收式封孔器通过孔口密封器2上的注液阀门26向注液管10与细直径抽采管1之间注入封孔修复粘液，再由细直径抽采管1顶部吸气孔向穿层抽采钻孔7注入压风，在封孔修复粘液上表面加压，使封孔修复粘液进入抽采钻孔封孔后因矿山压力作用，穿层抽采钻孔7围岩3、封孔段9、注液管10形成的漏气通道，如有需要一次封堵修复可循环带压注液及加压，实现对穿层抽采钻孔7漏气通道更完善的封堵修复，还可根据需要重复进行第二次或多次封堵修复，此方法能够多次重复钻孔漏气通道进行封堵修复，从而增强抽采钻孔封孔质量，提高钻孔瓦斯抽采效率，还因粘液处于半液化状态，抽采管可回收重复使用，降低了成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法，基于低浓度穿层抽采钻孔回收式封孔器，其特征在于：
低浓度穿层抽采钻孔回收式封孔器，包括孔口密封器、抽采管，所述孔口密封器包括水管快速接头、三通、电缆防水接头、注液阀门，所述三通一端与所述水管快速接头相连接，所述三通另一端与所述电缆防水接头相连接，所述三通的中部安装注液阀门并与旁通的输液装置相连接，所述抽采管包括外层的注液管以及内层的细直径抽采管，所述注液管与所述水管快速接头密封连接，所述细直径抽采管从水管快速接头以及电缆防水接头中穿过并与电缆防水接头密封连接；
所述水管快速接头包括索母、卡环、第一密封圈、快速接头本体、密封垫；所述水管快速接头的索母、卡环、第一密封圈依次套在所述注液管上，再与水管快速接头本体通过丝扣连接；拧紧丝扣过程中所述卡环收束，其内侧的楔形条纹勒紧所述注液管；所述密封垫设置在所述快速接头本体与三通之间使其二者连接紧密；
所述电缆防水接头包括防水接头本体、第二密封圈、迫紧头，防水接头本体上设有固定爪，所述细直径抽采管穿过孔口密封器伸入到穿层抽采钻孔的注液管内；所述防水接头本体与迫紧头拧紧使固定爪收束，所述防水接头本体上的固定爪与第二密封圈固定并使其与细直径抽采管密封；
所述细直径抽采管与注液管同轴设置，二者的前端部均设有带有若干通气孔的筛管段，所述细直径抽采管顶端设有抽采管堵头，所述注液管的筛管段内设有注液管堵头，所述注液管堵头位于细直径抽采管实管段和筛管段邻接处；
低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法包括以下步骤，
①煤层穿层抽采钻孔封孔并联网抽采后，当原注液管在抽采钻孔孔口处抽采瓦斯浓度下降至5%时，启动对抽采钻孔进行漏气通道封堵修复操作；
②断开原注液管和抽采管网，原注液管作为孔口密封器的注液管；
③将孔口密封器的水管快速接头的索母、卡环、密封垫依次套在注液管上，拧紧水管快速接头的索母和快速接头本体，使二者与三通固定连接；
④将孔口密封器中防水接头本体与迫紧头拧松，将细直径抽采管穿过电缆防水接头插入到注液管内，至细直径抽采管顶端超出注液管的实管段和筛管段邻接处0.5～1.5m，拧紧防水接头本体与迫紧头的丝扣；
⑤将孔口密封器中的三通上的注液阀门连接输送修复粘液的输液装置；
⑥打开注液阀门，向注液管和细直径抽采管之间带压注入封孔修复粘液，至细直径抽采管出现返浆现象，停止注液，关闭注液阀门；
⑦将细直径抽采管与井下压风连接；开启井下压风控制阀门，通过细直径抽采管顶端通气孔向抽采钻孔注入压风，向封孔修复粘液上表面加压，迫使其进入穿层抽采钻孔的围岩、封孔段、漏气通道，对其进行封堵修复；
⑧完成对漏气通道封堵修复后，将细直径抽采管与抽采管网连接进行瓦斯抽采。
2.根据权利要求1所述低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法，其特征在于：所述细直径抽采管顶端超过注液管的实管段和筛管段邻接处1m。
3.根据权利要求1所述低浓度穿层抽采钻孔带压注液修复方法，其特征在于：当细直径抽采管在抽采钻孔孔口处抽采瓦斯浓度再次下降至5%时，重复步骤②~⑧，实现对抽采钻孔漏气通道的重复封堵修复。
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