CN110761734B - 一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置的密封方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置的密封方法，密封装置包括呈同心圆排布的加固支护层、密封层和抽采管，加固支护层包括第一囊袋、第一注浆管和第一回浆管，第一注浆管上设置有第一单向阀，第一注浆管的一端设置有第一快插接口，第一注浆管的另一端设置有第一爆破阀，第一回浆管上设置有第一截止阀，密封层包括第二囊袋、第三囊袋、第二注浆管和第二回浆管，第二注浆管上设置有第二单向阀、第三单向阀和第二爆破阀，第二注浆管的一端设置有第二快插接口，第二回浆管上设置有第二截止阀。本发明的密封装置结构简单，设计合理，实现方便，结合密封方法，能够有效应用在高瓦斯松软煤层钻孔的密封抽采中，使用效果好，便于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于瓦斯抽采钻孔密封技术领域，具体涉及一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置的密封方法。
背景技术
钻孔抽采是煤矿瓦斯治理的基础技术手段之一，应用范围广泛。而高瓦斯松软煤层由于在煤化过程中受到地质构造的破坏，普遍煤质松软，加上瓦斯压力的作用，在施工抽采钻孔后，封孔段易产生失稳、变形，致使钻孔难以密封，无法保证瓦斯抽采效果。除了封孔段的稳定性，封孔质量是影响瓦斯抽采浓度、孔口负压、甚至整个钻场抽采效果的又一重要因素。因此，开展高瓦斯松软煤层封孔段易失稳钻孔的动态密封技术研究，对提高钻孔抽采效率，遏制瓦斯突出、瓦斯爆炸等重大事故的发生，具有十分重要的现实意义。目前，煤矿使用的瓦斯抽采钻孔密封方法主要有：传统“两堵一注”密封、聚氨脂密封。其中传统“两堵一注”封孔法问题主要表现在：堵头在“两堵一注”工艺中为单独的一道工艺，首先需要堵，这就造成工序复杂，工作量增加的问题；“两堵”强度低，两端堵头封堵强度低、效果差，注浆压力上不去，甚至不带压封孔，不能对钻孔周边裂隙进行严密封堵，无法达到“注”的目的。聚氨酯密封则往往因密封长度不够、难以渗入钻孔裂隙而达不到理想的密封状态，密封材料有一定毒性，且价格高，造成密封成本高，煤矿难于承受。同时，许多高瓦斯矿井由于煤质较软，经常在向钻孔中送入瓦斯抽采管过程中出现塌孔问题，导致封孔段长度不足，达不到密封效果。因此，为了解决瓦斯抽采钻孔的密封难题，急需寻求全新的密封结构和方法，满足煤矿井下高质量钻孔密封要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，其结构简单，设计合理，实现方便且成本低，操作方便快捷，能够有效应用在高瓦斯松软煤层钻孔的密封抽采中，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，包括呈同心圆排布且直径由大到小排布的加固支护层、密封层和抽采管，所述加固支护层包括第一囊袋、第一注浆管和第一回浆管，所述第一注浆管和第一回浆管均穿过第一囊袋，所述第一注浆管位于第一囊袋内的一段上设置有第一单向阀，所述第一注浆管靠近煤层钻孔孔口的一端设置有第一快插接口，所述第一注浆管的另一端设置有第一爆破阀，所述第一回浆管上设置有位于煤层钻孔外的第一截止阀；所述密封层包括第二囊袋、第三囊袋、第二注浆管和第二回浆管，所述第二囊袋设置在煤层钻孔孔口处，所述第三囊袋设置在煤层钻孔内，所述第二注浆管穿过第二囊袋且伸入第三囊袋中，所述第二注浆管位于第二囊袋内的一段上设置有第二单向阀，所述第二注浆管位于第三囊袋内的一端设置有第三单向阀，所述第二注浆管靠近煤层钻孔孔口的一端设置有第二快插接口，所述第二注浆管位于第二囊袋和第三囊袋之间的一段上设置有第二爆破阀，所述第二回浆管穿过第二囊袋，所述第二回浆管上设置有位于煤层钻孔外的第二截止阀。
上述的一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，还包括用于盛放密封粘液的密封粘液罐，所述密封粘液罐上设置有连接管，所述连接管远离密封粘液罐的一端设置有与第二快插接口对应快接的第三快插接口。
上述的一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，所述第一快插接口、第二快插接口和第三快插接口均为C式快速接头。
上述的一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，所述第二囊袋和第三囊袋的形状均为环形，所述第二囊袋和第三囊袋之间形成封孔段。
本发明还公开了一种高瓦斯松软煤层钻孔的密封方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、在煤层钻孔位置处用直径为133mm的钻头进行打钻，打钻长度为8m，钻孔打好后退出钻头；
步骤二、将所述加固支护层送入钻孔内，通过第一快插接口将第一注浆管与注浆泵相连；
步骤三、注浆泵工作开始注浆，固化材料的浆液通过第一单向阀进入第一囊袋中；
步骤四、所述第一囊袋中固化材料的浆液注满后形成堵头，随着第一注浆管内注浆压力的增大，第一爆破阀打开，固化材料的浆液流入钻孔内；
步骤五、当所述第一回浆管中有浆液流出时，关闭注浆泵和第一截止阀；
步骤六、使用直径为94mm钻头在加固支护层上按照同心圆打钻，当钻孔打好后，利用直径为113mm钻头进行同心圆扩钻，扩钻长度为12m～16m，完成后退出钻头；
步骤七、将所述密封层和抽采管送入钻孔内，通过第二快插接口将第二注浆管与注浆泵相连；
步骤八、注浆泵工作开始注浆，固化材料的浆液通过第二单向阀进入第二囊袋中，同时，固化材料的浆液通过第三单向阀进入第三囊袋中；
步骤九、所述第二囊袋和第三囊袋中固化材料的浆液注满后形成两端堵头；
步骤十、在注浆泵中加入密封粘液；
步骤十一、随着第二注浆管内注浆压力的增大，第二爆破阀打开，密封粘液流入第二囊袋和第三囊袋之间的扩孔内；
步骤十二、当所述第二回浆管中有密封粘液流出时，关闭注浆泵和第二截止阀；
步骤十三、通过第二快插接口和第三快插接口快接，将所述第二注浆管与密封粘液罐相连。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的装置结构简单，设计合理，实现方便且成本低。
2、本发明通过设计同心圆排布的加固支护层、密封层和抽采管，能够有效解决松软煤层瓦斯抽采过程中的孔口密封段塌孔问题。
3、本发明的第一快插接口、第二快插接口和第三快插接口均采用C式快速接头，操作方便快捷。
4、本发明的同心圆式密封装置结合密封方法，能够有效阻隔外部空气的导入，增加裂隙种气体的流动阻力，减少孔内的漏风量，提高瓦斯抽采效果。
5、本发明能够有效应用在高瓦斯松软煤层钻孔的密封抽采中，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明的密封装置结构简单，设计合理，实现方便且成本低，操作方便快捷，能够有效应用在高瓦斯松软煤层钻孔的密封抽采中，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为本发明加固支护层的结构示意图；
图3为本发明密封层的结构示意图。
附图标记说明:
1—第一囊袋； 2—第一注浆管； 3—第一回浆管；
4—第一单向阀； 5—第一快插接口； 6—第一爆破阀；
7—第一截止阀； 8—抽采管； 9—第二囊袋；
10—第三囊袋； 11—第二注浆管； 12—第二回浆管；
13—第二单向阀； 14—第三单向阀； 15—第二快插接口；
16—第二爆破阀； 17—第二截止阀； 18—密封粘液罐；
19—连接管； 20—第三快插接口。
具体实施方式
如图1～图3所示，本发明的高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，包括呈同心圆排布且直径由大到小排布的加固支护层、密封层和抽采管8，所述加固支护层包括第一囊袋1、第一注浆管2和第一回浆管3，所述第一注浆管2和第一回浆管3均穿过第一囊袋1，所述第一注浆管2位于第一囊袋1内的一段上设置有第一单向阀4，所述第一注浆管2靠近煤层钻孔孔口的一端设置有第一快插接口5，所述第一注浆管2的另一端设置有第一爆破阀6，所述第一回浆管3上设置有位于煤层钻孔外的第一截止阀7；所述密封层包括第二囊袋9、第三囊袋10、第二注浆管11和第二回浆管12，所述第二囊袋9设置在煤层钻孔孔口处，所述第三囊袋10设置在煤层钻孔内，所述第二注浆管11穿过第二囊袋9且伸入第三囊袋10中，所述第二注浆管11位于第二囊袋9内的一段上设置有第二单向阀13，所述第二注浆管11位于第三囊袋10内的一端设置有第三单向阀14，所述第二注浆管11靠近煤层钻孔孔口的一端设置有第二快插接口15，所述第二注浆管11位于第二囊袋9和第三囊袋10之间的一段上设置有第二爆破阀16，所述第二回浆管12穿过第二囊袋9，所述第二回浆管12上设置有位于煤层钻孔外的第二截止阀17。
如图1所示，本发明的高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置，还包括用于盛放密封粘液的密封粘液罐18，所述密封粘液罐18上设置有连接管19，所述连接管19远离密封粘液罐18的一端设置有与第二快插接口15对应快接的第三快插接口20。
本实施例中，所述第一快插接口5、第二快插接口15和第三快插接口20均为C式快速接头。
具体实施时，通过C式快速接头，能够实现管路的快速对接。
本实施例中，所述第二囊袋9和第三囊袋10的形状均为环形，所述第二囊袋9和第三囊袋10之间形成封孔段。
本发明的高瓦斯松软煤层钻孔密封方法，包括以下步骤：
步骤一、在煤层钻孔位置处用直径为133mm的钻头进行打钻，打钻长度为8m，钻孔打好后退出钻头；
步骤二、将所述加固支护层送入钻孔内，通过第一快插接口5将第一注浆管2与注浆泵相连；
步骤三、注浆泵工作开始注浆，固化材料的浆液通过第一单向阀4进入第一囊袋1中；
步骤四、所述第一囊袋1中固化材料的浆液注满后形成堵头，随着第一注浆管2内注浆压力的增大，第一爆破阀6打开，固化材料的浆液流入钻孔内；
步骤五、当所述第一回浆管3中有浆液流出时，关闭注浆泵和第一截止阀7；
步骤六、使用直径为94mm钻头在加固支护层上按照同心圆打钻，当钻孔打好后，利用直径为113mm钻头进行同心圆扩钻，扩钻长度为12m～16m，完成后退出钻头；
步骤七、将所述密封层和抽采管8送入钻孔内，通过第二快插接口15将第二注浆管11与注浆泵相连；
步骤八、注浆泵工作开始注浆，固化材料的浆液通过第二单向阀13进入第二囊袋9中，同时，固化材料的浆液通过第三单向阀14进入第三囊袋10中；
步骤九、所述第二囊袋9和第三囊袋10中固化材料的浆液注满后形成两端堵头；
步骤十、在注浆泵中加入密封粘液；
步骤十一、随着第二注浆管11内注浆压力的增大，第二爆破阀16打开，密封粘液流入第二囊袋9和第三囊袋10之间的扩孔内；
步骤十二、当所述第二回浆管12中有密封粘液流出时，关闭注浆泵和第二截止阀17；
步骤十三、通过第二快插接口15和第三快插接口20快接，将所述第二注浆管11与密封粘液罐18相连。
具体实施时，随着瓦斯的抽出，煤层中裂隙的增大，封孔段内的密封粘液会逐渐渗入煤层中，此时，密封粘液罐18中的密封粘液会在外界空气的压力下注入封孔段，实现动态密封。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置的密封方法，所述密封装置包括呈同心圆排布且直径由大到小排布的加固支护层、密封层和抽采管（8），所述加固支护层包括第一囊袋（1）、第一注浆管（2）和第一回浆管（3），所述第一注浆管（2）和第一回浆管（3）均穿过第一囊袋（1），所述第一注浆管（2）位于第一囊袋（1）内的一段上设置有第一单向阀（4），所述第一注浆管（2）靠近煤层钻孔孔口的一端设置有第一快插接口（5），所述第一注浆管（2）的另一端设置有第一爆破阀（6），所述第一回浆管（3）上设置有位于煤层钻孔外的第一截止阀（7）；所述密封层包括第二囊袋（9）、第三囊袋（10）、第二注浆管（11）和第二回浆管（12），所述第二囊袋（9）设置在煤层钻孔孔口处，所述第三囊袋（10）设置在煤层钻孔内，所述第二注浆管（11）穿过第二囊袋（9）且伸入第三囊袋（10）中，所述第二注浆管（11）位于第二囊袋（9）内的一段上设置有第二单向阀（13），所述第二注浆管（11）位于第三囊袋（10）内的一端设置有第三单向阀（14），所述第二注浆管（11）靠近煤层钻孔孔口的一端设置有第二快插接口（15），所述第二注浆管（11）位于第二囊袋（9）和第三囊袋（10）之间的一段上设置有第二爆破阀（16），所述第二回浆管（12）穿过第二囊袋（9），所述第二回浆管（12）上设置有位于煤层钻孔外的第二截止阀（17），所述密封装置还包括用于盛放密封粘液的密封粘液罐（18），所述密封粘液罐（18）上设置有连接管（19），所述连接管（19）远离密封粘液罐（18）的一端设置有与第二快插接口（15）对应快接的第三快插接口（20），其特征在于，所述密封方法包括以下步骤：
步骤一、在煤层钻孔位置处用直径为133mm的钻头进行打钻，打钻长度为8m，钻孔打好后退出钻头；
步骤二、将所述加固支护层送入钻孔内，通过第一快插接口（5）将第一注浆管（2）与注浆泵相连；
步骤三、注浆泵工作开始注浆，固化材料的浆液通过第一单向阀（4）进入第一囊袋（1）中；
步骤四、所述第一囊袋（1）中固化材料的浆液注满后形成堵头，随着第一注浆管（2）内注浆压力的增大，第一爆破阀（6）打开，固化材料的浆液流入钻孔内；
步骤五、当所述第一回浆管（3）中有浆液流出时，关闭注浆泵和第一截止阀（7）；
步骤六、使用直径为94mm钻头在加固支护层上按照同心圆打钻，当钻孔打好后，利用直径为113mm钻头进行同心圆扩钻，扩钻长度为12m～16m，完成后退出钻头；
步骤七、将所述密封层和抽采管（8）送入钻孔内，通过第二快插接口（15）将第二注浆管（11）与注浆泵相连；
步骤八、注浆泵工作开始注浆，固化材料的浆液通过第二单向阀（13）进入第二囊袋（9）中，同时，固化材料的浆液通过第三单向阀（14）进入第三囊袋（10）中；
步骤九、所述第二囊袋（9）和第三囊袋（10）中固化材料的浆液注满后形成两端堵头；
步骤十、在注浆泵中加入密封粘液；
步骤十一、随着第二注浆管（11）内注浆压力的增大，第二爆破阀（16）打开，密封粘液流入第二囊袋（9）和第三囊袋（10）之间的扩孔内；
步骤十二、当所述第二回浆管（12）中有密封粘液流出时，关闭注浆泵和第二截止阀（17）；
步骤十三、通过第二快插接口（15）和第三快插接口（20）快接，将所述第二注浆管（11）与密封粘液罐（18）相连。
2.按照权利要求1所述的一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置的密封方法，其特征在于：所述第一快插接口（5）、第二快插接口（15）和第三快插接口（20）均为C式快速接头。
3.按照权利要求1所述的一种高瓦斯松软煤层钻孔用密封装置的密封方法，其特征在于：所述第二囊袋（9）和第三囊袋（10）的形状均为环形，所述第二囊袋（9）和第三囊袋（10）之间形成封孔段。
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| CN110761734A (zh) | 2020-02-07 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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