CN115478826A - 一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的装置及方法，包括煤层钻孔、注液管/注浆管、囊袋、压力传感器和抽采管，沿着抽采管轴向由内至外分别布置第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋，其中在第三囊袋两侧安装有第一压力传感器和第二压力传感器，分别用于测定井下巷道和二次封孔段内的压力值，P2和P1，同时对钻孔抽采管路中的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化进行监测；按照由内至外的顺序逐渐调整第三囊袋的位置，对比三个位置的压力值变化情况，进而确定第三囊袋二次封孔的最佳位置。该方法结构合理、操作简单、成本低廉，显著地提高了钻孔封孔效果，为解决当前因漏气导致抽采速率慢、纯度低等问题提供了强有力的技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的装置及方法。
背景技术
随着我国煤炭资源逐渐走向深部开采阶段，煤层“三高一低”赋存禀性使得抽采难度增加，抽采效果不佳。为提高煤层瓦斯抽采效果，水力压裂、水力割缝、水力挤出等水利化措施被广泛应用于煤层增透过程中。其中，水力压裂作为重要的强化措施，在封闭空间利用高压注液装置进行注液，使其压力超过煤体自身强度，发生破坏失稳，形成相互贯通的孔隙-裂隙网络，以达到增加煤层透气性的目的。除了煤层透气性之外，钻孔封孔效果同样影响着煤层瓦斯抽采效果。若封孔效果差，一方面，导致钻孔内部抽采负压不足，产生的压力梯度小，影响煤层瓦斯的渗流速率；另一方面，钻孔外部空气在负压作用下进入钻孔内部，进而引起瓦斯抽采纯度下降。
在进行水力压裂增加煤层透气性的同时，也会对原本封孔段周围造成挤压破坏作用，产生新生裂隙，在抽采过程中降低了瓦斯抽采速率和抽采浓度。为避免因水力压裂进而导致钻孔封孔效果下降，当前主要采用增加封孔段的长度，使得因水力压裂而产生的破坏区域小于封孔长度，进而起到防止钻孔漏气的目的。然而增加封孔长度存在以下不足：首先，采用“两堵一注”方式进行封孔时，即两侧气囊注液、中间注浆，增加了封孔成本；其次，注入的浆液会污染该封孔段周围的煤体，影响煤质；最后，当封孔长度过长则会导致压裂间距布置过大，在抽采过程中容易产生“抽采空白带”，导致部分区域抽采不达标，影响后期煤矿安全生产。因此，亟待提出一种新的封孔方法以解决当前水力压裂后钻孔封孔效果差、成本高、抽采速率慢、纯度低的窘境，进而实现煤层瓦斯高效抽采，为助力绿色、清洁、环保的“双碳目标”提供强有力的技术支撑。
发明内容
针对上述现有煤层瓦斯抽采速率慢、纯度低等问题，本发明提出了一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的装置及方法。
为解决上述问题，本发明提供了如下的技术方案：
本方案提供的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，包括如下三个步骤：
S1钻孔实施“两堵一注”封孔作业，并开展煤层增透措施：在煤层中实施钻孔，采用“两堵一注”的封孔方式对钻孔封孔段进行封孔作业；在良好密封效果的基础上，通过注液泵注入高压压裂液进行水力压裂，实现低渗煤层压裂增透；
S2根据压力值变化，确定二次封孔位置：在第三囊袋两侧安装有第一压力传感器和第二压力传感器，分别用于测定井下巷道和二次封孔段内的压力值，P1和P2，同时对钻孔抽采管路中的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化进行监测；按照由内至外的顺序逐渐调整第三囊袋的位置，对比三个位置的压力值变化情况，进而确定二次封孔的最佳位置；
S3提高封孔效果，实现煤层瓦斯高效抽采：通过对钻孔的二次封孔，有效地阻挡了巷道中的空气窜入钻孔内，进而使得瓦斯抽采浓度上升，实现煤层瓦斯的高效抽采。
所述的在步骤S1中的“两堵一注”封孔作业及煤层增透措施包括如下步骤：
S11将注液管路和囊袋输送至预定封孔位置，依次向第一囊袋和第二囊袋中注液，使其体积膨胀，在两囊袋之间形成密闭空间；
S12利用注浆管向两个囊袋之间进行注浆液，待凝固后与钻孔壁周围煤体粘结成为一个整体，实现钻孔有效封孔；
S13通过注液泵向钻孔内注入高压压裂液进行水力压裂，使得煤体发生损伤破坏，进而提高煤层透气性。
所述的在步骤S2中的确定二次封孔位置包括如下步骤：
S21将封孔段前方的第三气囊进行注液，使得气囊膨胀紧贴钻孔壁面；
S22观察钻孔抽采管路的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化；同时对第三气囊两侧的第一压力传感器和第二压力传感器的压力值P1和P2进行的监测与记录，并通过对比压力值的大小，第三气囊位置是按照由内到外的顺序逐渐进行移动和调整；
S23当P0<P1＝P2时，表明第三气囊所处的封孔位置有大量贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要向钻孔外侧移动；
S24当P0<P1<P2时，表明第三气囊所处的封孔位置有较少贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要继续向钻孔外侧移动；
S25当P0＝P1<P2时，表明第三气囊所处的封孔位置无贯通钻孔与巷道之间的裂隙，即为二次封孔最终的位置。
所述的提供的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的装置，包括煤层钻孔、注液管/注浆管、囊袋、压力传感器和抽采管，沿着抽采管轴向由内至外分别布置第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋，其中在第三囊袋两侧安装有第一压力传感器和第二压力传感器，分别用于测定井下巷道和二次封孔段内的压力值，P1和P2，同时对钻孔抽采管路中的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化进行监测；按照由内至外的顺序逐渐调整第三囊袋的位置，对比三个位置的压力值变化情况，进而确定第三囊袋二次封孔的最佳位置。
所述的囊袋包括第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋，在进行水力压裂前的钻孔封孔时，仅对第一囊袋和第二囊袋进行注液，使其膨胀充填钻孔空间，便于中间注浆过程中浆液的聚集和定型；而第三囊袋则用于二次封孔，在开展水力压裂后，钻孔封孔段周围产生大量裂隙，且部分裂隙联通了巷道空气，降低封孔效果；通过调整第三囊袋位置使其位于压裂未受影响区域，进行钻孔的二次封孔。
优选地，所述的第一囊袋在进行压裂作业后，其钻孔周围产生大量联通裂隙，作为封孔段的第一囊袋已无密封效果，且因其占据钻孔空间，不利于该封孔段周围煤体内瓦斯的解吸与运移；利用注液管将第一囊袋内的液体抽出，减小囊袋体积，进而增加钻孔抽采段空间，有助于煤层瓦斯的抽采。
优选地，所述的第三囊袋在煤层水力压裂时，囊袋未进行注液处理，处于收缩状态；而在压裂后的抽采过程中，通过注液使得囊袋膨胀充填钻孔空间，起到二次封孔作用；在囊袋两侧依次安装有第一压力传感器和第二压力传感器，分别监测初始封孔段与二次封孔段之间的压力P1和钻孔外侧连通巷道的井下大气压P2。
优选地，所述的第三囊袋的位置采用由内至外的顺序逐渐调整，以保证二次封孔的封孔效果；通过观察钻孔抽采管路的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化；同时对第三气囊两侧的第一压力传感器和第二压力传感器的压力值P1和P2进行的监测与记录，对比分析各个压力点数值之间的差异，进而确定二次封孔的最佳位置；若二次封孔距离较近，裂隙仍存在联通现象，则封孔效果不佳；若二次封孔距离较远，则会产生抽采间距过大，增加抽采达标所需时间。
优选地，当P0<P1＝P2时，井下大气压与二次封孔内的压力相等，表明第三气囊的封孔位置有大量贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要向钻孔外侧移动；
优选地，当P0<P1<P2时，井下大气压大于二次封孔内的压力，表明第三气囊的封孔位置有较少贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要继续向钻孔外侧移动；
优选地，当P0＝P1<P2时，二次封孔内的压力与抽采钻孔内部压力相等，而均小于井下大气压，表明第三气囊的封孔位置无贯通钻孔与巷道之间的裂隙，即为二次封孔最终的位置。
所述的第三气囊在进行二次封孔后，巷道中的空气被阻断进入钻孔内部，而钻孔周围煤体内的瓦斯在高压力梯度作用下向抽采管口附近运移，进而提高瓦斯抽采速率和抽采纯度。
所述的钻孔抽采管路的瓦斯浓度c和瓦斯速率v可以作为煤层二次封孔效果的定性验证与补充；在调整第三气囊的封孔位置时，当瓦斯浓度c和瓦斯速率v提高时，则表征二次封孔效果有所提高，进一步验证了压力传感器的测定结果。
由于采用上述的技术方案，本发明专利的有益效果是：
(1)本发明采用二次封孔的方式对压裂后的煤层钻孔进行封孔作业，相较于采用增加封孔段注浆长度来提高钻孔密封性的传统工艺，降低了钻孔的封孔成本，同时缩小了浆液对封孔段周围煤体的污染范围，减少了后期采煤的分选工作量。
(2)本发明通过对压力传感器各个测点位置的压力值进行记录与对比，进而确定二次封孔的最佳位置，从定量的角度开展二次封孔效果验证，为钻孔防止漏气、提高煤层瓦斯抽采效果定量分析提供强有力的技术支撑。
(3)本发明利用注液管将第一囊袋内的液体抽出，清除已无密封效果第一囊袋所占据的体积，增加钻孔抽采段空间，同时有利于原本第一囊袋封孔段周围煤体内部的瓦斯从压裂裂隙中解吸与运移，进而提高煤层瓦斯抽采效果。
附图说明
图1为本发明钻孔二次封孔方法的流程示意图；
图2为本发明煤层定向水力压裂的结构示意图；
图3为本发明钻孔二次封孔的结构示意图；
图4为本发明钻孔二次封孔后瓦斯/空气运移方向的示意图；
图5为本发明第三囊袋的结构示意图；
图中：1、注液/注浆管；2、抽采管；3、第一囊袋；4、压裂液；5、注浆出口；6、第二囊袋注液口；7、第二囊袋；8、第三囊袋；9、第三囊袋注液口；10、第一压力传感器；11、第三囊袋袋体；12、第二压力传感器。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。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，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
下面将结合附图进一步说明本发明的具体实施方法。
本方案提供的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，包括如下三个步骤：
S1钻孔实施“两堵一注”封孔作业，并开展煤层增透措施：在煤层中实施钻孔，采用“两堵一注”的封孔方式对钻孔封孔段进行封孔作业；在良好密封效果的基础上，通过注液泵注入高压压裂液4进行水力压裂，实现低渗煤层压裂增透；
S2根据压力值变化，确定二次封孔位置：在第三囊袋8两侧安装有第一压力传感器10和第二压力传感器12，分别用于测定井下巷道和二次封孔段内的压力值，P1和P2，同时对钻孔抽采管路中的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化进行监测；按照由内至外的顺序逐渐调整第三囊袋8的位置，对比三个位置的压力值变化情况，进而确定二次封孔的最佳位置；
S3提高封孔效果，实现煤层瓦斯高效抽采：通过对钻孔的二次封孔，有效地阻挡了巷道中的空气窜入钻孔内，进而使得瓦斯抽采浓度上升，实现煤层瓦斯的高效抽采。
所述的在步骤S1中的“两堵一注”封孔作业及煤层增透措施包括如下步骤：
S11将注液管路和囊袋输送至预定封孔位置，依次向第一囊袋3和第二囊袋7中注液，使其体积膨胀，在两囊袋之间形成密闭空间；
S12利用注浆管1向两个囊袋之间进行注浆液，待凝固后与钻孔壁周围煤体粘结成为一个整体，实现钻孔有效封孔；
S13通过注液泵向钻孔内注入高压压裂液4进行水力压裂，使得煤体发生损伤破坏，进而提高煤层透气性。
所述的在步骤S2中的确定二次封孔位置包括如下步骤：
S21将封孔段前方的第三气囊8进行注液，使得气囊膨胀紧贴钻孔壁面；
S22观察钻孔抽采管路的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化，同时对第三气囊8两侧的第一压力传感器10和第二压力传感器12的压力值P1和P2进行的监测与记录，并通过对比压力值的大小，第三气囊8位置是按照由内到外的顺序逐渐进行移动和调整；
S23当P0<P1＝P2时，表明第三气囊8所处的封孔位置有大量贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要向钻孔外侧移动；
S24当P0<P1<P2时，表明第三气囊8所处的封孔位置有较少贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要继续向钻孔外侧移动；
S25当P0＝P1<P2时，表明第三气囊8所处的封孔位置无贯通钻孔与巷道之间的裂隙，即为二次封孔最终的位置。
所述的提供的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的装置，包括煤层钻孔、注液管/注浆管1、囊袋、压力传感器和抽采管2，沿着抽采管2轴向由内至外分别布置第一囊袋3、第二囊袋7和第三囊袋8，其中在第三囊袋8两侧安装有第一压力传感器10和第二压力传感器12，分别用于测定井下巷道和二次封孔段内的压力值，P1和P2，同时对钻孔抽采管路中的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化进行监测；按照由内至外的顺序逐渐调整第三囊袋8的位置，对比三个位置的压力值变化情况，进而确定第三囊袋8二次封孔的最佳位置。
所述的囊袋包括第一囊袋3、第二囊袋7和第三囊袋8，在进行水力压裂前的钻孔封孔时，仅对第一囊袋3和第二囊袋7进行注液，使其膨胀充填钻孔空间，便于中间注浆过程中浆液的聚集和定型；而第三囊袋8则用于二次封孔，在开展水力压裂后，钻孔封孔段周围产生大量裂隙，且部分裂隙联通了巷道空气，降低封孔效果；通过调整第三囊袋8位置使其位于压裂未受影响区域，进行钻孔的二次封孔。
优选地，所述的第一囊袋3在进行压裂作业后，其钻孔周围产生大量联通裂隙，作为封孔段的第一囊袋3已无密封效果，且因其占据钻孔空间，不利于该封孔段周围煤体内瓦斯的解吸与运移；利用注液管1将第一囊袋3内的液体抽出，减小囊袋体积，进而增加钻孔抽采段空间，有助于煤层瓦斯的抽采。
优选地，所述的第三囊袋8在煤层水力压裂时，囊袋未进行注液处理，处于收缩状态；而在压裂后的抽采过程中，通过注液使得囊袋膨胀充填钻孔空间，起到二次封孔作用；在囊袋两侧依次安装有第一压力传感器10和第二压力传感器12，分别监测初始封孔段与二次封孔段之间的压力P1和钻孔外侧连通巷道的井下大气压P2。
优选地，所述的第三囊袋8的位置采用由内至外的顺序逐渐调整，以保证二次封孔的封孔效果；通过观察钻孔抽采管路的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化；同时对第三气囊8两侧的第一压力传感器10和第二压力传感器12的压力值P1和P2进行的监测与记录，对比分析各个压力点数值之间的差异，进而确定二次封孔的最佳位置；若二次封孔距离较近，裂隙仍存在联通现象，则封孔效果不佳；若二次封孔距离较远，则会产生抽采间距过大，增加抽采达标所需时间。
优选地，当P0<P1＝P2时，井下大气压与二次封孔内的压力相等，表明第三气囊8的封孔位置有大量贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要向钻孔外侧移动；
优选地，当P0<P1<P2时，井下大气压大于二次封孔内的压力，表明第三气囊8的封孔位置有较少贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要继续向钻孔外侧移动；
优选地，当P0＝P1<P2时，二次封孔内的压力与抽采钻孔内部压力相等，而均小于井下大气压，表明第三气囊8的封孔位置无贯通钻孔与巷道之间的裂隙，即为二次封孔最终的位置。
所述的第三气囊8在进行二次封孔后，巷道中的空气被阻断进入钻孔内部，而钻孔周围煤体内的瓦斯在高压力梯度作用下向抽采管2口附近运移，进而提高瓦斯抽采速率和抽采纯度。
所述的钻孔抽采管路的瓦斯浓度c和瓦斯速率v可以作为煤层二次封孔效果的定性验证与补充；在调整第三气囊8的封孔位置时，当瓦斯浓度c和瓦斯速率v提高时，则表征二次封孔效果有所提高，进一步验证了压力传感器的测定结果。
至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (6)
1.一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，其特征在于：包括如下三个步骤：
S1钻孔实施“两堵一注”封孔作业，并开展煤层增透措施：在煤层中实施钻孔，采用“两堵一注”的封孔方式对钻孔封孔段进行封孔作业；在良好密封效果的基础上，通过注液泵注入高压压裂液进行水力压裂，实现低渗煤层压裂增透；
S2根据压力值变化，确定二次封孔位置：在第三囊袋两侧安装有第一压力传感器和第二压力传感器，分别用于测定井下巷道和二次封孔段内的压力值，P1和P2，同时对钻孔抽采管路中的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化进行监测；按照由内至外的顺序逐渐调整第三囊袋的位置，对比三个位置的压力值变化情况，进而确定二次封孔的最佳位置；
S3提高封孔效果，实现煤层瓦斯高效抽采：通过对钻孔的二次封孔，有效地阻挡了巷道中的空气窜入钻孔内，进而使得瓦斯抽采浓度上升，实现煤层瓦斯的高效抽采。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，其特征在于，在步骤S1中的“两堵一注”封孔作业及煤层增透措施包括如下步骤：
S11将注液管路和囊袋输送至预定封孔位置，依次向第一囊袋和第二囊袋中注液，使其体积膨胀，在两囊袋之间形成密闭空间；
S12利用注浆管向两个囊袋之间进行注浆液，待凝固后与钻孔壁周围煤体粘结成为一个整体，实现钻孔有效封孔；
S13通过注液泵向钻孔内注入高压压裂液进行水力压裂，使得煤体发生损伤破坏，进而提高煤层透气性。
3.根据权利要求1所述的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，其特征在于，在步骤S2中的确定二次封孔位置包括如下步骤：
S21将封孔段前方的第三气囊进行注液，使得气囊膨胀紧贴钻孔壁面；
S22观察钻孔抽采管路的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化；同时对第三气囊两侧的第一压力传感器和第二压力传感器的压力值P1和P2进行的监测与记录，并通过对比压力值的大小，第三气囊位置是按照由内到外的顺序逐渐进行移动和调整；
S23当P0<P1＝P2时，表明第三气囊所处的封孔位置有大量贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要向钻孔外侧移动；
S24当P0<P1<P2时，表明第三气囊所处的封孔位置有较少贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要继续向钻孔外侧移动；
S25当P0＝P1<P2时，表明第三气囊所处的封孔位置无贯通钻孔与巷道之间的裂隙，即为二次封孔最终的位置。
4.根据权利要求1所述的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，其特征在于：所述的囊袋包括第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋，在进行水力压裂前的钻孔封孔时，仅对第一囊袋和第二囊袋进行注液，使其膨胀充填钻孔空间，便于中间注浆过程中浆液的聚集和定型；而第三囊袋则用于二次封孔，在开展水力压裂后，钻孔封孔段周围产生大量裂隙，且部分裂隙联通了巷道空气，降低封孔效果；通过调整第三囊袋位置使其位于压裂未受影响区域，进行钻孔的二次封孔。
5.根据权利要求1所述的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，其特征在于：所述的第一囊袋在进行压裂作业后，其钻孔周围产生大量联通裂隙，作为封孔段的第一囊袋已无密封效果，且因其占据钻孔空间，不利于该封孔段周围煤体内瓦斯的解吸与运移；利用注液管将第一囊袋内的液体抽出，减小囊袋体积，进而增加钻孔抽采段空间，有助于煤层瓦斯的抽采；所述的第三囊袋在煤层水力压裂时，囊袋未进行注液处理，处于收缩状态；而在压裂后的抽采过程中，通过注液使得囊袋膨胀充填钻孔空间，起到二次封孔作用；在囊袋两侧依次安装有第一压力传感器和第二压力传感器，分别监测初始封孔段与二次封孔段之间的压力P1和钻孔外侧连通巷道的井下大气压P2。
6.根据权利要求1所述的一种钻孔二次封孔提高瓦斯抽采效果的方法，其特征在于：所述的第三囊袋的位置采用由内至外的顺序逐渐调整，以保证二次封孔的封孔效果；通过观察钻孔抽采管路的瓦斯浓度c、速率v以及压力P0变化；同时对第三气囊两侧的第一压力传感器和第二压力传感器的压力值P1和P2进行的监测与记录，对比分析各个压力点数值之间的差异，进而确定二次封孔的最佳位置；若二次封孔距离较近，裂隙仍存在联通现象，则封孔效果不佳；若二次封孔距离较远，则会产生抽采间距过大，增加抽采达标所需时间；
当P0<P1P2时，井下大气压与二次封孔内的压力相等，表明第三气囊的封孔位置有大量贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要向钻孔外侧移动；
当P0<P1<P2时，井下大气压大于二次封孔内的压力，表明第三气囊的封孔位置有较少贯通钻孔与巷道之间的裂隙，需要继续向钻孔外侧移动；
当P0＝P1<P2时，二次封孔内的压力与抽采钻孔内部压力相等，而均小于井下大气压，表明第三气囊的封孔位置无贯通钻孔与巷道之间的裂隙，即为二次封孔最终的位置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117345173A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-01-05 | 中国矿业大学(北京) | 一种高抽巷瓦斯分段抽采方法 |
| CN117418819A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-19 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 一种抽采钻孔封孔工艺方法及配套使用的切缝装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100264605A1 (en) * | 2007-06-25 | 2010-10-21 | Vestas Wind Systems A/S | Sealing device for a tubing arrangement |
| CN105716747A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-06-29 | 中国矿业大学 | 矿井下岩层地应力快速测量装备及方法 |
| CN112412388A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | 一种可复用式的瓦斯钻孔两堵一注一体式坐封封隔器 |
| CN214836257U (zh) * | 2021-05-27 | 2021-11-23 | 中煤华晋集团有限公司 | 一种抽采钻孔失效封孔处理装置 |
| CN114016967A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-08 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤层二次注液提高瓦斯抽采效果的装置及方法 |
| CN114183093A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-15 | 中国安全生产科学研究院 | 一种钻孔分次分段分时注浆封孔装置及方法 |
-
2022
- 2022-09-05 CN CN202211078113.4A patent/CN115478826B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100264605A1 (en) * | 2007-06-25 | 2010-10-21 | Vestas Wind Systems A/S | Sealing device for a tubing arrangement |
| CN105716747A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-06-29 | 中国矿业大学 | 矿井下岩层地应力快速测量装备及方法 |
| CN112412388A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | 一种可复用式的瓦斯钻孔两堵一注一体式坐封封隔器 |
| CN214836257U (zh) * | 2021-05-27 | 2021-11-23 | 中煤华晋集团有限公司 | 一种抽采钻孔失效封孔处理装置 |
| CN114016967A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-08 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤层二次注液提高瓦斯抽采效果的装置及方法 |
| CN114183093A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-15 | 中国安全生产科学研究院 | 一种钻孔分次分段分时注浆封孔装置及方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117345173A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-01-05 | 中国矿业大学(北京) | 一种高抽巷瓦斯分段抽采方法 |
| CN117345173B (zh) * | 2023-11-22 | 2024-05-10 | 中国矿业大学(北京) | 一种高抽巷瓦斯分段抽采方法 |
| CN117418819A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-19 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 一种抽采钻孔封孔工艺方法及配套使用的切缝装置 |
| CN117418819B (zh) * | 2023-12-19 | 2024-05-14 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 一种抽采钻孔封孔工艺方法及配套使用的切缝装置 |
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| Publication number | Publication date |
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