CN114278251B - 煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，包括下套管、初次注浆、二次注浆、三次注浆、封孔测压、数据观察记录等，本发明的优点在于：采用“三次注浆法”：初次注浆，固定孔口管。二次注浆、高压注浆填充钻孔周边围岩裂隙。三次注浆、封孔测压。设计的套管在高压注浆状态下固定牢固，防止封孔套管注浆过程中因承受不住高压而冲出伤人的情况，保证高压注浆状态下的安全施工，杜绝了操作过程中的安全隐患。采用三次注浆的方案，使用6MP的注浆压力有效填充了测试区域的岩层裂隙，避免了传统封孔工艺无法注实巷道围岩圈裂隙导致测压失败的情况，提高了封孔的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法。
背景技术
能否准确测试煤层瓦斯压力取决于封孔质量的优劣，目前国内煤层压力测试封孔主要有聚氨酯封孔、粘土-木塞封孔、套管-水泥封孔。聚氨酯、黏土-木塞封孔在操作过程中由于聚氨酯、粘土送不到位容易形成孔内空腔和空隙，造成测压失败。套管-水泥封孔对钻孔的封堵较前者封孔更为严密，但是在测试区域岩层内存在裂隙的情况下，不使用高压注浆对岩层内裂隙进行填充同样不能保证测压成功。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：
传统封孔工艺无法注实巷道围岩圈裂隙导致测压失败的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，包括如下步骤：
S1、下套管
在巷道岩壁钻孔，并将套管下入钻孔内，套管从孔口外露一部分，套管位于孔口以里的一部分使用聚氨酯包裹进行封孔；
在套管的侧边位置打锚杆，并将套管与锚杆连接；
S2、初次注浆
待聚氨酯凝固后，通过套管进行第一次注浆，注浆压力达到1.5MPa时停止注浆，进入保压阶段；
S3、二次注浆
浆液凝固后，对套管钻孔，钻孔施工到距煤层底板法距1m停止钻进，退出钻杆，进行第二次注浆充填钻孔围岩裂隙，注浆压力达到6MPa以上时，停止注浆，进入保压阶段；
S4、三次注浆
钻孔浆液凝固后，对套管钻孔，钻孔打穿煤层见顶板起钻，钻孔施工完成后，将测压管安装至其内端伸入钻孔见煤点以里、其外端从孔口外露一部分，并在孔中安装返浆管，测压管外端安装三通，三通分别连接测压管、压力表、球阀；
测压管孔口使用聚氨酯包裹封堵，待聚氨酯凝固后，通过测压管进行第三次注浆封孔，返浆管返浆后停止注浆；
S5、封孔测压
待返浆管内浆液流尽后，封孔结束，关闭测压管，通过压力表进行测压；
S6、数据观察记录
测瓦斯压力每班观察记录一次，当测定的瓦斯压力无上升趋势，且压力值稳定不少于一周，测压工作即可结束，最后稳定的瓦斯压力值为最终测定值，观测结束。
本发明中的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法在实际应用时，采用“三次注浆法”：初次注浆，固定孔口管。二次注浆、高压注浆填充钻孔周边围岩裂隙。三次注浆、封孔测压。设计的套管在高压注浆状态下固定牢固，防止封孔套管注浆过程中因承受不住高压而冲出伤人的情况，保证高压注浆状态下的安全施工，杜绝了操作过程中的安全隐患。采用三次注浆的方案，使用6MP的注浆压力有效填充了测试区域的岩层裂隙，避免了传统封孔工艺无法注实巷道围岩圈裂隙导致测压失败的情况，提高了封孔的成功率。
优化的，在进行步骤S1之前，在需钻孔位置附近30m段巷道进行喷浆处理。
喷浆处理能够有效避免封孔注浆浆液从巷道壁裂隙流出，确保封孔堵漏测压的正常进行。
优化的，步骤S1中，钻孔直径为145mm，孔深6m；
套管长度4m，套管孔口外露100mm，孔口以里800mm使用聚氨酯包裹进行封孔。
优化的，所述套管外端设置有固定把手，固定把手上设置把手孔眼；
所述套管通过固定把手与锚杆连接。
固定把手的设置方便将套管与锚杆进行连接，防止注浆压力过大时弹出伤人。
优化的，所述套管外端设置套管法兰；
初次注浆及二次注浆均采用注浆管组件进行，所述注浆管组件包括法兰盘、法兰盘球阀、法兰盘压力表、注浆管、连接管，连接管的两端分别连接至法兰盘、注浆管，法兰盘上与连接管对应的位置设置法兰盘孔，所述法兰盘球阀、法兰盘压力表设置在连接管上；
注浆时，将法兰盘与套管法兰连接，并将注浆管与注浆泵连接进行注浆，注浆结束时，关闭法兰盘球阀进行保压。
优化的，注浆液采用500号水泥加速凝剂。
优化的，步骤S4中，将测压管安装至钻孔见煤点往里2.5m、外露孔口0.3m位置，孔口聚氨酯包裹封堵长度为0.8m。
优化的，步骤S3、S4中，钻孔直径均为94mm。
优化的，所述测压管包括管体以及设置在管体端部的花管，花管端部设置尖头。
优化的，结束测压工作后，撤卸压力表，若孔内有水，应测量从钻孔中放出的水量，根据钻孔参数、封孔参数计算出钻孔水的静水压力，并从测定压力中扣除静水压力。
扣除静水压力能够减少其对最终结果的影响，确保测压准确性。
本发明的优点在于：
1.本发明中的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法在实际应用时，采用“三次注浆法”：初次注浆，固定孔口管。二次注浆、高压注浆填充钻孔周边围岩裂隙。三次注浆、封孔测压。设计的套管在高压注浆状态下固定牢固，防止封孔套管注浆过程中因承受不住高压而冲出伤人的情况，保证高压注浆状态下的安全施工，杜绝了操作过程中的安全隐患。采用三次注浆的方案，使用6MP的注浆压力有效填充了测试区域的岩层裂隙，避免了传统封孔工艺无法注实巷道围岩圈裂隙导致测压失败的情况，提高了封孔的成功率。
2.喷浆处理能够有效避免封孔注浆浆液从巷道壁裂隙流出，确保封孔堵漏测压的正常进行。
3.固定把手的设置方便将套管与锚杆进行连接，防止注浆压力过大时弹出伤人。
附图说明
图1为本发明实施例中套管的安装示意图；
图2为本发明实施例中测压管安装示意图；
图3为本发明实施例中法兰盘的示意图；
图4为本发明实施例中注浆管组件示意图；
图5为本发明实施例中套管示意图；
图6为本发明实施例中套管与注浆管组件的安装示意图；
图7为本发明实施例中测压管示意图；
图8为本发明实施例中锚杆与套管的连接示意图
其中，
法兰盘孔-1；法兰盘球阀-2；法兰盘压力表-3；注浆管-4；套管-5；固定把手-6；把手孔眼-7；球阀-8；压力表-9；测压管-10；花管-11；聚氨酯-12；巷道岩壁-13；返浆管-14；锚杆-15；钢制垫片-16；螺母-17。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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作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。
一种煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，包括如下步骤：
在需钻孔位置附近30m段巷道进行喷浆处理。
S1、下套管
如图1所示，在巷道岩壁钻孔，优选ZDY-3200型钻机，或选用其它扭矩不小于3200N.m且能够施工倾角范围0°～±90°型号钻机，选用直径145mm的复合片钻头，钻孔直径为145mm，孔深4-6m，本实施例孔深6m；并将套管5下入钻孔内，套管5采用四寸套管，套管5从孔口外露一部分，套管5位于孔口以里的一部分使用聚氨酯12包裹进行封孔；具体的，套管5长度4m，套管5孔口外露100mm，孔口以里800mm使用聚氨酯12包裹进行封孔，所述套管5外端设置套管法兰。
在套管5的侧边位置打1m长的锚杆15，并将套管5与锚杆15连接；具体的，如图5所示，所述套管5外端两侧对称设置有两个铁质的固定把手6，固定把手6距离套管5外端0.1m，固定把手6上设置把手孔眼7；所述套管5通过固定把手6与锚杆15连接，具体的，锚杆15设置两个，分别打在套管5两侧，如图8所示，锚杆15穿过把手孔眼7并打在巷道岩壁上，固定把手6的外侧设置有矩形的钢制垫片16，钢制垫片16套装在锚杆15外端，钢制垫片16外侧设置螺母17，锚杆15外端设置螺纹，用以安装螺母17。
S2、初次注浆
待聚氨酯12凝固后，通过套管5进行第一次注浆，注浆液采用500号水泥加速凝剂。注浆压力达到1.5MPa时停止注浆，进入保压阶段；
S3、二次注浆
步骤S2初次注浆操作结束后，等待24小时让孔内浆液凝固，再对套管5钻孔，采用Φ94mm的钻头透孔，钻孔直径为94mm。钻孔施工到距煤层底板法距1m停止钻进，退出钻杆，进行第二次注浆充填钻孔围岩裂隙，注浆压力达到6MPa以上时，停止注浆，进入保压阶段。优选的，注浆压力达到6-8MPa时，停止注浆，进入保压阶段。
初次注浆及二次注浆均采用注浆管组件进行，如图4所示，所述注浆管组件包括法兰盘、法兰盘球阀2、法兰盘压力表3、注浆管4、连接管，连接管的两端分别连接至法兰盘、注浆管4，连接管为0.2m长的4分空心铁管，其与法兰盘焊接。如图3所示，法兰盘上与连接管对应的位置设置法兰盘孔1，所述法兰盘球阀2、法兰盘压力表3设置在连接管上；如图6所示，注浆时，将法兰盘与套管法兰通过螺栓连接，二者之间设置密封圈，并将注浆管4与注浆泵连接进行注浆，注浆泵优选ZBQ-35/4型气动注浆泵，搅拌桶标注刻度便于配料，注浆结束时，关闭法兰盘球阀2进行保压。
S4、三次注浆
步骤S3二次注浆操作结束后，等待24小时让钻孔浆液凝固，再对套管5钻孔，使用Φ94mm的钻头进行扫孔，钻孔直径为94mm。钻孔打穿煤层见顶板起钻，如图2所示，钻孔施工完成后，将测压管10安装至其内端伸入钻孔见煤点以里2.5m、其外端从孔口外露0.3m，并在孔中安装返浆管14，如图7所示，测压管10外端安装三通，三通分别连接测压管10、压力表9、球阀8；所述测压管10包括管体以及设置在管体端部的花管11，管体为空心铁管，花管11为4分花管，花管11端部设置实心尖头，管体、花管11、尖头使用螺纹连接，连接处缠绕生胶带，确保连接紧密。
测压管10孔口使用聚氨酯12包裹封堵，封堵长度为0.8m，待聚氨酯12凝固后，通过测压管10进行第三次注浆封孔，返浆管14返浆后停止注浆；
S5、封孔测压
待返浆管14内浆液流尽后，封孔结束，关闭测压管10，通过压力表9进行测压；
S6、数据观察记录
测瓦斯压力每班观察记录一次，要求在每班固定时间段进行观察，观测人员将观测结果数据记录在瓦斯压力测定记录表中，并绘制在以时间(d)为横坐标，瓦斯压力(MPa)为纵坐标的坐标图上；当测定的瓦斯压力无上升趋势，且压力值稳定不少于一周，测压工作即可结束，最后稳定的瓦斯压力值为最终测定值，观测结束，压力值稳定指的是压力数值一直维持不变。结束测压工作后，撤卸压力表9，若孔内有水，应测量从钻孔中放出的水量，根据钻孔参数、封孔参数计算出钻孔水的静水压力，并从测定压力中扣除静水压力，静水压力的计算方式为现有技术。
本发明中的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法在实际应用时，采用“三次注浆法”：初次注浆，固定孔口管。二次注浆、高压注浆填充钻孔周边围岩裂隙。三次注浆、封孔测压。设计的套管在高压注浆状态下固定牢固，防止封孔套管注浆过程中因承受不住高压而冲出伤人的情况，保证高压注浆状态下的安全施工，杜绝了操作过程中的安全隐患。采用三次注浆的方案，使用6MP的注浆压力有效填充了测试区域的岩层裂隙，避免了传统封孔工艺无法注实巷道围岩圈裂隙导致测压失败的情况，提高了封孔的成功率。
喷浆处理能够有效避免封孔注浆浆液从巷道壁裂隙流出，确保封孔堵漏测压的正常进行。固定把手6的设置方便将套管5与锚杆15进行连接，防止注浆压力过大时弹出伤人。扣除静水压力能够减少其对最终结果的影响，确保测压准确性。
以上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精神和范围。
Claims (10)
1.一种煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、下套管
在巷道岩壁钻孔，并将套管(5)下入钻孔内，套管(5)从孔口外露一部分，套管(5)位于孔口以里的一部分使用聚氨酯(12)包裹进行封孔；
在套管(5)的侧边位置打锚杆(15)，并将套管(5)与锚杆(15)连接；
S2、初次注浆
待聚氨酯(12)凝固后，通过套管(5)进行第一次注浆，注浆压力达到1.5MPa时停止注浆，进入保压阶段；
S3、二次注浆
浆液凝固后，对套管(5)钻孔，钻孔施工到距煤层底板法距1m停止钻进，退出钻杆，进行第二次注浆充填钻孔围岩裂隙，注浆压力达到6MPa以上时，停止注浆，进入保压阶段；
S4、三次注浆
钻孔浆液凝固后，对套管(5)钻孔，钻孔打穿煤层见顶板起钻，钻孔施工完成后，将测压管(10)安装至其内端伸入钻孔见煤点以里、其外端从孔口外露一部分，并在孔中安装返浆管(14)，测压管(10)外端安装三通，三通分别连接测压管(10)、压力表(9)、球阀(8)；
测压管(10)孔口使用聚氨酯(12)包裹封堵，待聚氨酯(12)凝固后，通过测压管(10)进行第三次注浆封孔，返浆管(14)返浆后停止注浆；
S5、封孔测压
待返浆管(14)内浆液流尽后，封孔结束，关闭测压管(10)，通过压力表(9)进行测压；
S6、数据观察记录
测瓦斯压力每班观察记录一次，当测定的瓦斯压力无上升趋势，且压力值稳定不少于一周，测压工作即可结束，最后稳定的瓦斯压力值为最终测定值，观测结束。
2.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：在进行步骤S1之前，在需钻孔位置附近30m段巷道进行喷浆处理。
3.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：步骤S1中，钻孔直径为145mm，孔深6m；
套管(5)长度4m，套管(5)孔口外露100mm，孔口以里800mm使用聚氨酯(12)包裹进行封孔。
4.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：所述套管(5)外端设置有固定把手(6)，固定把手(6)上设置把手孔眼(7)；
所述套管(5)通过固定把手(6)与锚杆(15)连接。
5.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：所述套管(5)外端设置套管法兰；
初次注浆及二次注浆均采用注浆管组件进行，所述注浆管组件包括法兰盘、法兰盘球阀(2)、法兰盘压力表(3)、注浆管(4)、连接管，连接管的两端分别连接至法兰盘、注浆管(4)，法兰盘上与连接管对应的位置设置法兰盘孔(1)，所述法兰盘球阀(2)、法兰盘压力表(3)设置在连接管上；
注浆时，将法兰盘与套管法兰连接，并将注浆管(4)与注浆泵连接进行注浆，注浆结束时，关闭法兰盘球阀(2)进行保压。
6.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：注浆液采用500号水泥加速凝剂。
7.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：步骤S4中，将测压管(10)安装至钻孔见煤点往里2.5m、外露孔口0.3m位置，孔口聚氨酯(12)包裹封堵长度为0.8m。
8.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：步骤S3、S4中，钻孔直径均为94mm。
9.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：所述测压管(10)包括管体以及设置在管体端部的花管(11)，花管(11)端部设置尖头。
10.根据权利要求1所述的煤矿巷道围岩裂隙封孔堵漏测压方法，其特征在于：结束测压工作后，撤卸压力表(9)，若孔内有水，应测量从钻孔中放出的水量，根据钻孔参数、封孔参数计算出钻孔水的静水压力，并从测定压力中扣除静水压力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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