CN111058797A - 一种扩孔封孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及瓦斯抽采技术领域，尤其是涉及一种扩孔封孔方法。该扩孔封孔方法包括：根据注浆段长度、钻孔直径设计扩孔参数；先施工抽采钻孔，然后在抽采钻孔的内部进行扩孔；安置封孔器，使扩孔段处于注浆段内，注浆封孔；待浆液凝固后，联管抽放瓦斯。该注浆液封堵扩孔段，浆液会在注浆段径向渗透，封闭周围裂隙，同时浆液在扩孔位置可以进径向和轴向的双向渗透扩散，增强在孔壁裂隙的封堵作用。

Description

一种扩孔封孔方法
技术领域
本发明涉及瓦斯抽采技术领域，尤其是涉及一种扩孔封孔方法。
背景技术
目前，瓦斯是一种非常规天然气，在煤矿生产过程中同时释放出来，处理不当容易引发严重的生产事故，严重制约着煤矿的生产，瓦斯抽采是解决瓦斯问题的必要措施。瓦斯抽采采用负压抽采，使煤层内的瓦斯解析出来并沿着抽采管路排出，在抽采过程中封孔技术是瓦斯抽采的关键，封孔不严会使大量外界空气进入孔内，降低抽采效果，煤层内的瓦斯难以抽出，引发事故；同时会使抽采出的瓦斯浓度大大降低，失去利用价值。现有的封孔技术一般为两堵一注，注浆液沿着孔壁裂隙径向渗入煤层，封闭孔壁裂隙。由于缝隙内空气的存在，依靠现有技术很难完全堵塞孔壁裂隙。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩孔封孔方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种扩孔封孔方法，其包括如下步骤：
根据注浆段长度、钻孔直径设计扩孔参数；
先施工抽采钻孔，然后在抽采钻孔的内部进行扩孔；
安置封孔器，使扩孔段处于注浆段内，注浆封孔；
待浆液凝固后，联管抽放瓦斯。
作为一种进一步的技术方案，设计扩孔参数包括：扩孔段的数量、扩孔段的直径、扩孔段的位置。
作为一种进一步的技术方案，所述扩孔段的数量根据注浆段长度设计所得：当注浆段长度为5m-8m时，采取单段扩孔；当注浆段长度大于8m时，采取多段扩孔，两个扩孔位置间距不小于1m。
作为一种进一步的技术方案，所述扩孔段的直径根据钻孔直径设计所得：扩孔段的直径不小于抽采钻孔直径的2倍。
作为一种进一步的技术方案，扩孔段的位置根据钻孔深度和封孔位置设计所得：扩孔段的位置与封孔位置距离为2-3m。
作为一种进一步的技术方案，采用多段扩孔包括：依次在钻孔内进行扩孔形成第一扩孔段和第二扩孔段，同时将第一扩孔段和第二扩孔段均位于注浆段内。
作为一种进一步的技术方案，所述第一扩孔段和第二扩孔段均包括：一级扩孔区和二级扩孔区，所述一级扩孔区为基于原始钻孔进行扩孔所得；所述二级扩孔区为基于一级扩孔区进行二次扩孔所得。
作为一种进一步的技术方案，所述一级扩孔区的长度大于所述二级扩孔区。
作为一种进一步的技术方案，在所述第一扩孔段靠近钻孔孔口的一端设置有第一个封孔器；在所述第一扩孔段与第二扩孔段之间设置有第二个封孔器；在第一个封孔器与第二个封孔器之间形成第一注浆段的密封腔，对第一注浆段的密封腔进行注浆；待第一注浆段的浆液凝固后，联管抽放瓦斯，其中，当出现第一次抽采的瓦斯特征参数值Q1低于预定值Q0时，停止抽采；在间隔时间t后继续抽采，直至出现第二次抽采的瓦斯特征参数值Q1低于预定值Q0时，停止抽采；
停止抽采期间，在所述第二扩孔段远离钻孔孔口的一端设置有第三个封孔器；在第二个封孔器与第三个封孔器之间形成第二注浆段的密封腔，对第二注浆段的密封腔进行注浆；待第二注浆段的浆液凝固后，联管抽放瓦斯，其中，当出现第一次抽采的瓦斯特征参数值Q2低于预定值Q0时，停止抽采；间隔时间t后继续抽采，直至出现第二次抽采的瓦斯特征参数值Q2低于预定值Q0时，停止抽采。
作为一种进一步的技术方案，扩孔后的一级扩孔区的直径不小于钻孔直径的2倍；扩孔后的二级扩孔区的直径不小于钻孔直径的3倍。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的扩孔封孔方法，该注浆液封堵扩孔段，浆液会在注浆段径向渗透，封闭周围裂隙，同时浆液在扩孔位置可以进径向和轴向的双向渗透扩散，增强在孔壁裂隙的封堵作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一个实施例提供的扩孔封孔的状态示意图；
图2为本发明第二个实施例提供的扩孔封孔的状态示意图；
图3为本发明第三个实施例提供的扩孔封孔的状态示意图。
图标：1-封孔器；2-抽采管；3-注浆管；4-注浆段；5-煤层；6-扩孔段；7-抽采钻孔；8-封孔段；61-二级扩孔区；62-一级扩孔区。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
结合图1至图3所示，本实施例一提供一种扩孔封孔方法，其包括如下步骤：
S1、根据注浆段4长度、钻孔直径设计扩孔参数。
作为一种进一步的技术方案，设计扩孔参数包括：扩孔段6的数量、扩孔段6的直径、扩孔段6的位置。
作为一种进一步的技术方案，所述扩孔段6的数量根据注浆段4长度设计所得：当注浆段4长度为5m-8m时，采取单段扩孔；当注浆段4长度大于8m时，采取多段扩孔，两个扩孔位置间距不小于1m。
作为一种进一步的技术方案，所述扩孔段6的直径根据钻孔直径设计所得：扩孔段6的直径不小于抽采钻孔7直径的2倍。
作为一种进一步的技术方案，扩孔段6的位置根据钻孔深度和封孔位置设计所得：扩孔段6的位置与封孔位置距离为2-3m。
S2、先施工抽采钻孔7，然后在抽采钻孔7的内部进行扩孔。
其中，对于多段扩孔时，采用多段扩孔包括：依次在钻孔内进行扩孔形成第一扩孔段和第二扩孔段，同时将第一扩孔段和第二扩孔段均位于注浆段4内。作为一种进一步的技术方案，所述第一扩孔段和第二扩孔段均包括：一级扩孔区62和二级扩孔区61，所述一级扩孔区62为基于原始钻孔进行扩孔所得；所述二级扩孔区61为基于一级扩孔区62进行二次扩孔所得。作为一种进一步的技术方案，所述一级扩孔区62的长度大于所述二级扩孔区61。这种采用双扩孔的方式，可比传统的方式而言，扩大了煤层5径向的注浆面积，同时，增强了浆液在扩孔位置进径向和轴向的双向渗透扩散，相当于变相增长了注浆段4长度。
S3、安置封孔器1(形成封孔段8)，使扩孔段6处于注浆段4内，注浆封孔。
S4、待浆液凝固后，联管抽放瓦斯。
作为一种进一步的技术方案，在所述第一扩孔段靠近钻孔孔口的一端设置有第一个封孔器；在所述第一扩孔段与第二扩孔段之间设置有第二个封孔器；在第一个封孔器与第二个封孔器之间形成第一注浆段的密封腔，对第一注浆段的密封腔进行注浆(通过预先设置的注浆管3)；待第一注浆段的浆液凝固后，联管抽放瓦斯(通过预先设置的抽采管2)，其中，当出现第一次抽采的瓦斯特征参数值Q1低于预定值Q0时，停止抽采；在间隔时间t后继续抽采，直至出现第二次抽采的瓦斯特征参数值Q1低于预定值Q0时，停止抽采；
停止抽采期间，在所述第二扩孔段远离钻孔孔口的一端设置有第三个封孔器；在第二个封孔器与第三个封孔器之间形成第二注浆段的密封腔，对第二注浆段的密封腔进行注浆(通过预先设置的注浆管3)；待第二注浆段的浆液凝固后，联管抽放瓦斯(通过预先设置的抽采管2)，其中，当出现第一次抽采的瓦斯特征参数值Q2低于预定值Q0时，停止抽采；间隔时间t后继续抽采，直至出现第二次抽采的瓦斯特征参数值Q2低于预定值Q0时，停止抽采。
优选地，扩孔后的一级扩孔区62的直径不小于钻孔直径的2倍；扩孔后的二级扩孔区61的直径不小于钻孔直径的3倍。增强了浆液在扩孔位置进径向和轴向的双向渗透扩散，相当于变相增长了注浆段4长度。
本发明提供的扩孔封孔方法，该注浆液封堵扩孔段6，浆液会在注浆段4径向渗透，封闭周围裂隙，同时浆液在扩孔位置可以进径向和轴向的双向渗透扩散，增强在孔壁裂隙的封堵作用。
实施例二
该实施例是在实施例一的基础上增加了一种针对第一扩孔段和第二扩孔段的另一技术方案，实施例一所公开的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的技术特征不再重复描述。
该实施例采用多段扩孔包括：依次在钻孔内进行扩孔形成第一扩孔段和第二扩孔段，同时将第一扩孔段和第二扩孔段均位于注浆段4内。其中，第一扩孔段的直径小于第二扩孔的直径。优选地，所述第一扩孔段和第二扩孔段均包括：一级扩孔区62和二级扩孔区61，所述一级扩孔区62为基于原始钻孔进行扩孔所得；所述二级扩孔区61为基于一级扩孔区62进行二次扩孔所得。作为一种进一步的技术方案，所述一级扩孔区62的长度大于所述二级扩孔区61。这种采用双扩孔的方式，可比传统的方式而言，扩大了径向的注浆面积，同时，增强了浆液在扩孔位置进径向和轴向的双向渗透扩散，相当于变相增长了注浆段4长度。优选地，第一扩孔段的一级扩孔区62的直径≥第二扩孔段的一级扩孔区62的直径≥第一扩孔段的二级扩孔区61的直径≥第二扩孔段的二级扩孔区61的直径。
实施例三
该实施例是在实施例一的基础上增加了一种针对第一注浆段和第二注浆段的另一技术方案，实施例一所公开的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的技术特征不再重复描述。
第一注浆段的浆液成分为：水泥100份、水50份、早强减水剂2-4份、聚丙烯纤维0.08-0.5份。聚丙烯纤维属惰性材料，与Ms早强减水剂配伍，具有很好的相容性，不影响浆体的其他性能，Ms早强减水剂直接加入拌合水中，聚丙烯纤维先与水泥干拌，混合均匀后，再加入水中，使其均匀的分布在浆体中，不会堵塞管线等设备；聚丙烯纤维长度3-15mm，通过选择不同长度的纤维可以提高了界面的胶结质量，纤维在浆体中起到桥接作用，可以部分或者全部渗入到钻孔周边裂隙，压裂时，阻止微裂纹的产生和扩张，同时阻止开裂，从而达到钻孔的高压密封性能
第二注浆段的浆液成分为：水泥100份、水50份、早强减水剂2-4份、聚丙烯纤维0.08-0.5份、膨胀剂2-5份，水泥膨胀剂后，能一定程度上提高水泥的力学强度，显著提高水泥的抗渗性，并降低水泥的收缩性。聚丙烯纤维属惰性材料，与Ms早强减水剂配伍，具有很好的相容性，不影响浆体的其他性能，Ms早强减水剂直接加入拌合水中，聚丙烯纤维先与水泥干拌，混合均匀后，再加入水中，使其均匀的分布在浆体中，不会堵塞管线等设备；聚丙烯纤维长度3-15mm，通过选择不同长度的纤维可以提高了界面的胶结质量，纤维在浆体中起到桥接作用，可以部分或者全部渗入到钻孔周边裂隙，压裂时，阻止微裂纹的产生和扩张，同时阻止开裂，从而达到钻孔的高压密封性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种扩孔封孔方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据注浆段长度、钻孔直径设计扩孔参数；
先施工抽采钻孔，然后在抽采钻孔的内部进行扩孔；
安置封孔器，使扩孔段处于注浆段内，注浆封孔；
待浆液凝固后，联管抽放瓦斯。
2.根据权利要求1所述的扩孔封孔方法，其特征在于，设计扩孔参数包括：扩孔段的数量、扩孔段的直径、扩孔段的位置。
3.根据权利要求2所述的扩孔封孔方法，其特征在于，所述扩孔段的数量根据注浆段长度设计所得：
当注浆段长度为5m-8m时，采取单段扩孔；
当注浆段长度大于8m时，采取多段扩孔，两个扩孔位置间距不小于1m。
4.根据权利要求2所述的扩孔封孔方法，其特征在于，所述扩孔段的直径根据钻孔直径设计所得：
扩孔段的直径不小于抽采钻孔直径的2倍。
5.根据权利要求2所述的扩孔封孔方法，其特征在于，扩孔段的位置根据钻孔深度和封孔位置设计所得：
扩孔段的位置与封孔位置距离为2-3m。
6.根据权利要求3所述的扩孔封孔方法，其特征在于，采用多段扩孔包括：依次在钻孔内进行扩孔形成第一扩孔段和第二扩孔段，同时将第一扩孔段和第二扩孔段均位于注浆段内。
7.根据权利要求6所述的扩孔封孔方法，其特征在于，所述第一扩孔段和第二扩孔段均包括：一级扩孔区和二级扩孔区，
所述一级扩孔区为基于原始钻孔进行扩孔所得；
所述二级扩孔区为基于一级扩孔区进行二次扩孔所得。
8.根据权利要求7所述的扩孔封孔方法，其特征在于，所述一级扩孔区的长度大于所述二级扩孔区。
9.根据权利要求7所述的扩孔封孔方法，其特征在于，
在所述第一扩孔段靠近钻孔孔口的一端设置有第一个封孔器；在所述第一扩孔段与第二扩孔段之间设置有第二个封孔器；在第一个封孔器与第二个封孔器之间形成第一注浆段的密封腔，对第一注浆段的密封腔进行注浆；待第一注浆段的浆液凝固后，联管抽放瓦斯，其中，当出现第一次抽采的瓦斯特征参数值Q1低于预定值Q0时，停止抽采；在间隔时间t后继续抽采，直至出现第二次抽采的瓦斯特征参数值Q1低于预定值Q0时，停止抽采；
停止抽采期间，在所述第二扩孔段远离钻孔孔口的一端设置有第三个封孔器；在第二个封孔器与第三个封孔器之间形成第二注浆段的密封腔，对第二注浆段的密封腔进行注浆；待第二注浆段的浆液凝固后，联管抽放瓦斯，其中，当出现第一次抽采的瓦斯特征参数值Q2低于预定值Q0时，停止抽采；间隔时间t后继续抽采，直至出现第二次抽采的瓦斯特征参数值Q2低于预定值Q0时，停止抽采。
10.根据权利要求9所述的扩孔封孔方法，其特征在于，扩孔后的一级扩孔区的直径不小于钻孔直径的2倍；扩孔后的二级扩孔区的直径不小于钻孔直径的3倍。
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