CN203430473U - 煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置 - Google Patents

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徐刚
李树刚
张天军
丁洋
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本实用新型涉及煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，注水钢管一端插入钻孔中，另一端位于孔口之外，注水钢管的两端设有筒状布袋Ⅰ和筒状布袋Ⅱ；注聚氨脂铁管Ⅰ和注聚氨脂铁管Ⅱ插入筒状布袋Ⅰ中，注浆管和排气管从筒状布袋Ⅱ一端穿入，另一端穿出；注浆管上设有若干个出浆孔。本实用新型两端采用聚氨脂封孔，注浆压力可达8MPa，能够防止注浆材料因收缩变形产生裂隙；并且在注浆管上布置有出浆孔，在孔口设置有排气孔，可使注浆材料均匀充满整个空间，能够使封孔材料与钻孔孔壁紧密结合，实现煤层水力压裂钻孔的密封。具有结构简单、封孔深度大、承受压力高和密封效果好的特点。

Description

煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置
技术领域
本实用新型涉及煤层瓦斯抽采技术领域，特别是一种煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置。
背景技术
近年来，随着对煤炭需求的增加、老矿井服务年限的延长、矿山开采力度和强度的加大，使我国现有的矿井多数进入了深部开采阶段，煤层埋深的增加使得瓦斯含量增大和煤层透气性变差，瓦斯抽采难度大，瓦斯抽采半径小，造成抽采率低下，严重地影响了矿井经济效益的提高。水力压裂技术作为一种煤层强化增透措施在我国低透气性煤层获得了广泛应用，水力压裂技术可以使煤层中的裂隙贯通，增加煤层的透气性，提高抽采效果，降低煤层瓦斯涌出量，以保障煤矿的安全生产。
煤矿井下实施水力压裂的关键难题在于水力压裂钻孔的密封问题，封孔质量的好坏，直接关系到水力压裂的成功与否。目前，煤矿井下主要采用胶囊封孔器封孔和水泥砂浆封孔。胶囊封孔器封孔是依靠高压水使胶囊封孔器膨胀压紧孔壁从而实现对压裂孔的密封，但是由于煤层钻孔孔壁往往比较粗糙导致封孔不够严实，且封孔能够承受的压裂压力有限。水泥砂浆封孔由于水泥凝结易产生收缩变形，在封孔材料和钻孔孔壁间产生裂隙，造成注水时发生漏水现象导致封孔失败。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述不足，提供一种适用于注浆封孔方法的煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置。
本实用新型采用如下技术方案：一种煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，包括注水钢管（2），注聚氨脂铁管Ⅰ（6）、注聚氨脂铁管Ⅱ（7）、注浆管（8）、排气管（5）、筒状布袋Ⅰ（3）、筒状布袋Ⅱ（4）和聚氨脂充填料，注水钢管（2）一端插入钻孔（1）中，另一端位于孔口之外，注水钢管（2）的两端设有筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）；注水钢管（2）从筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）一端穿入，另一端穿出，筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）完全鼓胀后的直径大于煤层钻孔（1）的直径；注聚氨脂铁管Ⅰ（6）和注聚氨脂铁管Ⅱ（7）插入筒状布袋Ⅰ（1）中，注浆管（8）和排气管（5）从筒状布袋Ⅱ（4）一端穿入，另一端穿出；注浆管（8）上设有若干个出浆孔。
筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）的两端通过钢丝捆扎在注水钢管（2）上；注聚氨脂铁管Ⅰ（6）、注聚氨脂铁管Ⅱ（7）、注浆管（8）、排气管（5）采用钢丝捆扎固定在注水钢管（2）上。
筒状布袋Ⅱ（4）上设置有拉链。
注浆管（8）深入到注水钢管（2）2/3～4/5处，排气管（5）深入超过筒状布袋Ⅱ（4）50～100厘米。
本实用新型的有益效果是：煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置两端采用聚氨脂封孔，注浆压力可达8MPa，能够防止注浆材料因收缩变形产生裂隙；并且在注浆管上布置有出浆孔，在孔口设置有排气孔，可使注浆材料均匀充满整个空间，能够使封孔材料与钻孔孔壁紧密结合，实现煤层水力压裂钻孔的密封。具有结构简单、封孔深度大、承受压力高和密封效果好的特点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1.钻孔，2.注水钢管，3.筒状布袋Ⅰ，4.筒状布袋Ⅱ，5.排气管，6.注聚氨脂铁管Ⅰ，7.注聚氨脂铁管Ⅱ，8.注浆管。
具体实施方式：
下面参照附图并结合实例对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：
参见图1，煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，由注水钢管2，筒状布袋Ⅰ3、筒状布袋Ⅱ4、排气管5、注聚氨脂铁管Ⅰ6、注聚氨脂铁管Ⅱ7、注浆管8构成；注水钢管2、排气管5、注聚氨脂铁管Ⅰ6、注聚氨脂铁管Ⅱ7和注浆管8一端插入钻孔1中，另一端位于孔口以外；钻孔1深度45m，直径115mm；钻孔封孔装置长度40m，由筒状布袋Ⅰ3、筒状布袋Ⅱ4和注浆段构成，注浆段34m，筒状布袋Ⅰ3和筒状布袋Ⅱ4长度均为3m，筒状布袋Ⅰ3和筒状布袋Ⅱ4完全鼓胀后的直径大于煤层钻孔1的直径；注水钢管2直径50mm，长度43m，穿过筒状布袋Ⅱ4约3m；注聚氨脂铁管Ⅰ6和注聚氨脂铁管Ⅱ7插入筒状布袋Ⅰ中，直径20mm，长度38m；注浆管长度30m，直径30mm，设置有若干个直径为10mm的出浆孔；排气管5长度5m，直径20mm，穿过筒状布袋Ⅱ约1米。
筒状布袋Ⅰ3和筒状布袋Ⅱ4的两端通过钢丝捆扎在注水钢管2上；注聚氨脂铁管Ⅰ6、注聚氨脂铁管Ⅱ7、注浆管8、排气管5采用钢丝捆扎固定在注水钢管2上；筒状布袋Ⅱ4上设置有拉链。
具体实施中，为了将聚氨脂注入筒状布袋Ⅰ3中，设置了注聚氨脂铁管Ⅰ6和注聚氨脂铁管Ⅱ7；为了使浆液均匀完整分布于钻孔1和注水钢管2之间，注浆管8设置有若干个直径为10mm的出浆孔；为了使浆液充分填充钻孔1中裂隙设置排气管5。
封孔过程中，先将封孔装置送入钻孔1内，拉开筒状布袋Ⅱ4上的拉链，将聚氨脂充填料快速均匀装入筒状布袋Ⅱ4，然后拉紧筒状布袋Ⅱ4上的拉链，筒状布袋Ⅱ4内的聚氨脂充填料膨胀后会将钻孔1孔口封堵；然后通过注聚氨脂铁管Ⅰ6、注聚氨脂铁管Ⅱ7向筒状布袋Ⅰ3内分别注入聚氨脂A料和B料，即可将预定位置封堵；再通过注浆管8向筒状布袋Ⅰ6和筒状布袋Ⅱ7之间位置进行注浆，发现排气管5返浆即可关闭排气管口上的闸阀，实行带压注浆，注浆压力为8MPa，以提高钻孔的严密性；最后将注水钢管2与高压泵站连接，进行煤层水力压裂。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，包括注水钢管（2），注聚氨脂铁管Ⅰ（6）、注聚氨脂铁管Ⅱ（7）、注浆管（8）、排气管（5）、筒状布袋Ⅰ（3）、筒状布袋Ⅱ（4）和聚氨脂充填料，其特征在于：注水钢管（2）一端插入钻孔（1）中，另一端位于孔口之外，注水钢管（2）的两端设有筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）；注水钢管（2）从筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）一端穿入，另一端穿出，筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）完全鼓胀后的直径大于煤层钻孔（1）的直径；注聚氨脂铁管Ⅰ（6）和注聚氨脂铁管Ⅱ（7）插入筒状布袋Ⅰ（1）中，注浆管（8）和排气管（5）从筒状布袋Ⅱ（4）一端穿入，另一端穿出；注浆管（8）上设有若干个出浆孔。
2.如权利要求1所述的煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，其特征在于：筒状布袋Ⅰ（3）和筒状布袋Ⅱ（4）的两端通过钢丝捆扎在注水钢管（2）上；注聚氨脂铁管Ⅰ（6）、注聚氨脂铁管Ⅱ（7）、注浆管（8）、排气管（5）采用钢丝捆扎固定在注水钢管（2）上。
3.如权利要求1所述的煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，其特征在于：筒状布袋Ⅱ（4）上设置有拉链。
4.如权利要求1所述的煤矿井下水力压裂钻孔封孔装置，其特征在于：注浆管（8）深入到注水钢管（2）2/3～4/5处，排气管（5）深入超过筒状布袋Ⅱ（4）50～100厘米。
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