CN110080717B - 一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法 - Google Patents
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Abstract
一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，尤其适用于本煤层中水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定。采用测压管测压方式，将AB胶固定于测压管表面，胶体混合后膨胀凝固，将钻孔分隔为测压气室段、注浆封堵段和孔口段；测压管前端为筛管，固定在测压气室内，并向外依次通过测压气室封堵段、注浆封堵段和孔口封堵段，在孔口与压力表相连；注浆封堵段内的测压管表面依次固定吸水囊袋，囊袋采用溶水膜包裹高分子吸水材料加工而成，注浆过程中溶水膜吸收浆液内水分后破裂溶解，释放出囊袋内的高分子吸水材料，从而快速吸收浆液水分，随着注浆过程进行，吸水材料被搅拌，浆液加速凝固，大大节省注浆封堵的时间，同时避免平行钻孔中出现的月牙形通道。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速封孔测压的方法，尤其是一种适用于本煤层中水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，属于煤矿开采技术领域。
背景技术
目前国内煤层瓦斯压力测定的方法通常是从石门或围岩钻场向煤层打钻孔，在钻孔内放入测压装置后，将钻孔封闭，用压力表进行直接测定，按封孔方式分为封孔器法和填料法。常用封孔器有胶囊、胶圈、胶囊-粘液、胶圈-粘液等几种类型，适用于具有完整致密的穿层岩石钻孔条件的压力测定，简便易行并可重复回收利用，但是受开孔位置和钻孔完整性影响较大，不适用于缺乏穿层钻孔条件的本煤层瓦斯压力测定。填料法即向孔内放入连接有压力表的测压管后，采用填充材料进行封孔的测压技术，不需要特殊装置，密封长度大，密封质量可靠，但是填充材料易受围岩裂隙水影响导致凝固时间过长，或是由于水泥砂浆等填充材料凝固时析水收缩，在平行钻孔上部容易出现月牙形通道，密封性不一定达到理想效果，密封性受材料性质影响较大，费时费力。因此对于不具备穿层钻孔条件的本煤层瓦斯压力测定，在保证钻孔深度可以反映原始煤层瓦斯压力的基础上，设计一种适用于煤巷中水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法是最便捷的解决方案。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有测压技术中开孔位置要求严格、测压装置复杂昂贵、填料法封孔耗时较长，平行钻孔容易造成封孔不满等缺陷，提供一种简单可靠、适用于煤巷中水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法。
技术方案：本发明是一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，包括在测压钻孔内采用防水堵漏AB胶袋中A液和B液沟通混合后膨胀凝固所形成的测压气室封堵段和孔口封堵段，以及由测压气室封堵段和孔口封堵段将测压钻孔分隔而成的测压气室段、注浆封堵段和孔口段，所述的测压钻孔内设有测压管、回浆管和注浆管，测压管从测压气室内依次向外通过测压气室封堵段、注浆封堵段和孔口封堵段，并在孔口段外经三通管与压力表相连；其特征在于：具体步骤如下：
a.钻孔施工之前，制备每米钻孔所需的吸水材料，按高分子吸水材料、速凝膨胀水泥和水的质量配比：1.3：100：90，称量并均匀封装入每米所需的溶水膜条袋中，制成吸水囊袋，将测压管前部位于测压气室内的管段加工为筛管，作为测压气室内的测压管筛孔段，用纱网包裹筛孔段，避免煤粉堵塞筛孔；
b.按现有技术施工测压钻孔，先钻进4～6m后退钻，安放孔口管并注浆固定孔口管，然后向内继续施工测压钻孔至预定测压深度前2～3m后，取出钻杆，连接注浆泵向测压钻孔内进行带压注浆，封堵钻孔周围的裂隙；等带压注浆的水泥砂浆凝固后，再次钻进，直至到达预定测压深度后退出钻杆；
c.将吸水囊袋间隔固定于筛孔段后方的测压管外壁上，然后将防水堵漏AB胶袋用棉纱包裹固定于筛孔段后方约30cm的测压管上，将防水堵漏AB胶袋中的A液和B液沟通混合后，迅速随测压管送入测压钻孔内，直至距离测压钻孔孔底部空白段处，空白段与筛孔段相加的距离为测压气室的长度，混合后的防水堵漏AB胶膨胀凝固并堵塞钻孔，形成测压气室封堵段，并隔离出测压气室，吸水囊袋所在的孔段为注浆封堵段；
d.向注浆封堵段内插入回浆管和注浆管，注浆管位于测压管的下部，回浆管位于测压管的上部，将防水堵漏AB胶袋用棉纱包裹，将袋内A液和B液沟通混合后，塞入孔口内，对测压钻孔孔口处进行封堵，待防水堵漏AB胶袋中的胶体沟通混合后膨胀凝固，形成孔口封堵段；
e.将注浆管外露端与注浆泵连接，向测压钻孔内注入提前搅拌好的水灰质量比为9:10的速凝膨胀水泥砂浆。注浆过程中，速凝膨胀水泥砂浆液逐渐充填进入注浆封堵段，与间隔固定在测压管外壁上的吸水囊袋接触，此时吸水囊袋外部的溶水膜遇到浆液后溶解并破裂，逐渐释放出囊袋内部包裹的高分子吸水材料，高分子吸水材料随水泥浆液的持续注入，逐渐与流动的水泥浆液混合，扩散至测压钻孔的各个角落，并开始快速、大量地吸收浆液内水分，降低浆液水灰比，从而加速浆液凝固，消除因为水泥浆液凝固时间过长，而导致的浆液内固液分离，最终在钻孔内形成上部中空的月牙形通道；
f.待回浆管有稳定持续浆液流出后，或注浆压力突然提高时，停止注浆，将注浆管和回浆管封闭，保证封闭严密无漏气，完成注浆封堵，将测压管孔口端用三通分别连接压力表和双阀门排水管后，封孔完毕。
所述的测压钻孔为下向孔时，回浆管短于注浆管并接近孔口封堵段。
所述的测压钻孔为上向孔、或上下倾角小于5°的平孔条件下，回浆管长于注浆管且接近测压气室封堵段。
所述测压管位于测压气室内顶端距离钻孔底部的长度为0.5-2m。
所述测压管位于测压气室内的筛管长度为0.5-1.5m。
有益效果：本发明利用吸水胶囊袋的外包装袋在水泥浆液中会吸水破裂，并释放大量吸水性更强的高分子吸水材料(SAP之类)的特点，将吸水囊袋绑定在测压管外壁，并送入孔内，用来吸收封堵段浆液内的水分，降低水灰比。从而加速浆液凝固，消除因为水泥浆凝固时间过长，而导致的浆液内固液分离，最终在钻孔内形成上部中空的月牙形通道。更快速，封孔更严密，同时可以应用于本煤层平孔测压。用AB胶混合后膨胀凝固的封堵效果，将钻孔分隔为测压气室段、注浆封堵段和孔口段，其中，形成测压气室的测压气室封堵段可以保证注浆时浆液不会流入测压气室，孔口封堵段可以避免注浆时浆液从孔口流出。注浆封堵段的吸水囊袋囊袋采用溶水膜包裹高分子吸水材料加工而成，注浆过程中溶水膜吸收浆液内水分后破裂溶解，释放出囊袋内的高分子吸水材料，从而快速吸收浆液水分，随着注浆过程进行，吸水材料被搅拌，浆液加速凝固，大大节省注浆封堵的时间，同时避免平行钻孔中出现的月牙形通道。回浆管的设置可以使孔内空气排出，方便浆液从回浆管流出，从而实现浆液充满钻孔封堵段的目的，保证封堵质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的吸水囊袋效果图。
图中：1-测压气室段，2-测压气室封堵段，3-注浆封堵段，4-测压钻孔，5-回浆管，6-孔口封堵段，7-孔口段，8-压力表，9-三通，10-1号排水阀门，11-2号排水阀门，12-注浆泵，13-注浆管，14-速凝膨胀水泥砂浆，15-测压管，16-吸水囊袋，17-测压管筛孔段。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明的水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，包括在测压钻孔4内采用防水堵漏AB胶袋中A液和B液沟通混合后膨胀凝固后所形成的测压气室封堵段2和孔口封堵段6，以及由测压气室封堵段2和孔口封堵段6将测压钻孔4分隔而成的测压气室段1、注浆封堵段3和孔口段7，所述的测压钻孔4内设有测压管15、回浆管5和注浆管13，测压管15从测压气室1内依次向外通过测压气室封堵段2、注浆封堵段3和孔口封堵段6，并在孔口段7外经三通管9与压力表8相连；其特征在于：具体步骤如下：
a.钻孔施工之前，制备每米钻孔所需的吸水材料，按高分子吸水材料、速凝膨胀水泥和水的质量配比：1.3：100：90，称量并均匀封装入每米所需的溶水膜条袋中，制成吸水囊袋16，将测压管15前部位于测压气室1内的管段加工为筛管，作为测压气室1内的测压管筛孔段17，用纱网包裹筛孔段，避免煤粉堵塞筛孔；所述测压管15位于测压气室1内顶端距离钻孔底部的长度为0.5-2m；所述测压管15位于测压气室1内的筛管长度为0.5-1.5m；
b.按现有技术施工测压钻孔4，先钻进4～6m后退钻，安放孔口管并注浆固定孔口管，然后向内继续施工测压钻孔4至预定测压深度前2～3m后，取出钻杆，连接注浆泵12向测压钻孔内进行带压注浆，封堵钻孔周围的裂隙；等带压注浆的水泥砂浆凝固后，再次钻进，直至到达预定测压深度后退出钻杆；
c.将吸水囊袋16间隔固定于筛孔段17后方的测压管15外壁上，吸水囊袋16尽量交错分布，避免在同一直线上，然后将防水堵漏AB胶袋用棉纱包裹固定于筛孔段17后方约30cm的测压管15上，将防水堵漏AB胶袋沟通混合后，迅速随测压管15送入测压钻孔4内，直至距离测压钻孔4孔底部空白段处，空白段与筛孔段17相加的距离为测压气室1的长度，混合后的防水堵漏AB胶带膨胀凝固并堵塞钻孔，形成测压气室封堵段2，并隔离出测压气室1，吸水囊袋16所在的孔段为注浆封堵段3；
d.向注浆封堵段3内插入回浆管5和注浆管13，注浆管13位于测压管15的下部，回浆管5位于测压管15的上部，将防水堵漏AB胶袋用棉纱包裹，将袋内A液和B液沟通混合后，塞入孔口内，对测压钻孔孔口处进行封堵，待防水堵漏AB胶袋中的胶体沟通混合后膨胀凝固，形成孔口封堵段6；
e.待测压气室封堵段2和孔口封堵段6膨胀固定后，将注浆管13外露端与注浆泵12连接，向测压钻孔4内注入提前搅拌好的水灰质量比为9:10的速凝膨胀水泥砂浆14。注浆过程中，水泥浆液逐渐充填进入注浆封堵段3，与间隔固定在测压管15外壁上的吸水囊袋16接触，此时吸水囊袋16外部的溶水膜遇到浆液后溶解并破裂，逐渐释放出囊袋内部包裹的高分子吸水材料，高分子吸水材料随水泥浆液的持续注入，逐渐与流动的水泥浆液混合，扩散至测压钻孔4的各个角落，并开始快速、大量地吸收浆液内水分，降低浆液水灰比，从而加速浆液凝固，消除因为水泥浆液凝固时间过长，而导致的浆液内固液分离，最终在钻孔内形成上部中空的月牙形通道；
f.待回浆管5有稳定持续浆液流出后，或注浆压力突然提高时，停止注浆，将注浆管15和回浆管5封闭，保证封闭严密无漏气，完成注浆封堵，将测压管15孔口端用三通分别连接压力表8和双阀门排水管后，封孔完毕。
所述的测压钻孔4为下向孔时，回浆管5短于注浆管13并接近孔口封堵段6；所述的测压钻孔4为上向孔、或上下倾角小于5°的平孔条件下，回浆管5长于注浆管13且接近测压气室封堵段2。同时注浆管13的浆液出口端固定于注浆封堵段3内且靠近孔壁下部，回浆管5的回浆入口固定于注浆封堵段3内且靠近孔壁上部。位于测压气室段1内的测压管15前端为均匀布满小直径孔的筛管段17，并用纱网包裹，位于注浆封堵段3内的测压管15表面依次固定吸水囊袋16，吸水囊袋16是采用溶水膜将与水泥砂浆14成比例的一定数量高分子吸水材料包裹加工而成。注浆过程中，注浆管13与注浆泵12相连，将水泥砂浆14泵入注浆封堵段内，吸水囊袋16遇到水泥砂浆14浆液后溶水膜破裂并释放出吸水囊袋16内的高分子吸水材料，材料大量吸水并加速浆液凝固，空气通过回浆管5排出，当注浆封堵段3被浆液充满后，浆液也通过回浆管5排出，至回浆管有稳定持续浆液留出，或注浆压力提高时，停止注浆，封闭注浆管13和回浆管5，将压力表8与测压管15连接，封孔结束。
所述测压气室封堵段2和孔口封堵段6除采用AB胶袋外，还可采用其它快速膨胀凝固封堵材料，如建筑装修中使用的发泡胶等；注浆封堵段中浆液不仅限于速凝膨胀水泥砂浆14，还可以是其他起到凝固封堵作用的材料，只要满足可以封堵钻孔，并且密闭性较好，与水混合而形成的材料都可以，例如可以仅仅是普通膨胀水泥。所述吸水囊袋还可以采用其他材料和其他制作工艺加工，不局限于溶水膜和高分子吸水材料。可以使用医学常用溶水肠衣，包裹药剂胶囊的封皮材料等，以及最新的其他吸水性较好的吸水材料，丙烯酸酯类，聚乙烯类等吸水树脂，结合成本和吸水效果来确定，使用SAP是考虑了成本和制作工艺比较简单。
Claims (5)
1.一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，包括在测压钻孔(4)内采用防水堵漏AB胶袋中A液和B液沟通混合后膨胀凝固所形成的测压气室封堵段(2)和孔口封堵段(6)，以及由测压气室封堵段(2)和孔口封堵段(6)将测压钻孔(4)分隔而成的测压气室段(1)、注浆封堵段(3)和孔口段(7)，所述的测压钻孔(4)内设有测压管(15)、回浆管(5)和注浆管(13)，测压管(15)从测压气室(1)内依次向外通过测压气室封堵段(2)、注浆封堵段(3)和孔口封堵段(6)，并在孔口段(7)外经三通管(9)与压力表(8)相连；其特征在于：具体步骤如下：
a.钻孔施工之前，制备每米钻孔所需的吸水材料，按高分子吸水材料、速凝膨胀水泥和水的质量配比：1.3：100：90，称量并均匀封装入每米所需的溶水膜条袋中，制成吸水囊袋(16)，将测压管(15)前部位于测压气室(1)内的管段加工为筛管，作为测压气室(1)内的测压管筛孔段(17)，用纱网包裹筛孔段，避免煤粉堵塞筛孔；
b.按现有技术施工测压钻孔(4)，先钻进4～6m后退钻，安放孔口管并注浆固定孔口管，然后向内继续施工测压钻孔(4)至预定测压深度前2～3m后，取出钻杆，连接注浆泵(12)向测压钻孔内进行带压注浆，封堵钻孔周围的裂隙；等带压注浆的水泥砂浆凝固后，再次钻进，直至到达预定测压深度后退出钻杆；
c.将吸水囊袋(16)间隔固定于筛孔段(17)后方的测压管(15)外壁上，然后将防水堵漏AB胶袋用棉纱包裹固定于筛孔段(17)后方约30cm的测压管(15)上，将防水堵漏AB胶袋中的A液和B液沟通混合后，迅速随测压管(15)送入测压钻孔(4)内，直至距离测压钻孔(4)孔底部空白段处，空白段与筛孔段相加的距离为测压气室(1)的长度，混合后的防水堵漏AB胶膨胀凝固并堵塞钻孔，形成测压气室封堵段(2)，并隔离出测压气室(1)，吸水囊袋(16)所在的孔段为注浆封堵段(3)；
d.向注浆封堵段(3)内插入回浆管(5)和注浆管(13)，注浆管(13)位于测压管(15)的下部，回浆管(5)位于测压管(15)的上部，将防水堵漏AB胶袋用棉纱包裹，将袋内A液和B液沟通混合后，塞入孔口内，对测压钻孔孔口处进行封堵，待防水堵漏AB胶袋中的胶体沟通混合后膨胀凝固，形成孔口封堵段(6)；
e.将注浆管(13)外露端与注浆泵(12)连接，向测压钻孔(4)内注入提前搅拌好的水灰质量比为9:10的速凝膨胀水泥砂浆(14)；注浆过程中，速凝膨胀水泥砂浆液逐渐充填进入注浆封堵段(3)，与间隔固定在测压管(15)外壁上的吸水囊袋(16)接触，此时吸水囊袋(16)外部的溶水膜遇到浆液后溶解并破裂，逐渐释放出囊袋内部包裹的高分子吸水材料，高分子吸水材料随水泥浆液的持续注入，逐渐与流动的水泥浆液混合，扩散至测压钻孔(4)的各个角落，并开始快速、大量地吸收浆液内水分，降低浆液水灰比，从而加速浆液凝固，消除因为水泥浆液凝固时间过长，而导致的浆液内固液分离，最终在钻孔内形成上部中空的月牙形通道；
f.待回浆管(5)有稳定持续浆液流出后，或注浆压力突然提高时，停止注浆，将注浆管(13)和回浆管(5)封闭，保证封闭严密无漏气，完成注浆封堵，将测压管(15)孔口端用三通分别连接压力表(8)和双阀门排水管后，封孔完毕。
2.根据权利要求1所述的一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，其特征在于：所述的测压钻孔(4)为下向孔时，回浆管(5)短于注浆管(13)并接近孔口封堵段(6)。
3.根据权利要求1所述的一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，其特征在于：所述的测压钻孔(4)为上向孔、或上下倾角小于5°的平孔条件下，回浆管(5)长于注浆管(13)且接近测压气室封堵段(2)。
4.根据权利要求1所述一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，其特征在于：所述测压管(15)位于测压气室(1)内顶端距离钻孔底部的长度为0.5-2m。
5.根据权利要求1所述一种水平钻孔快速封孔的瓦斯压力测定方法，其特征在于：所述测压管(15)位于测压气室(1)内的筛管长度为0.5-1.5m。
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