CN220395672U - 一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，包括：检测系统和封堵装置；检测系统用于检测瓦斯钻孔的漏气位置，封堵装置用于根据漏气的位置对钻孔对应的位置进行封堵，避免瓦斯泄漏，煤矿瓦斯抽采钻孔内打设有抽采管，抽采管的外端露出巷道侧壁设置，其内端向钻孔内延伸；本实用新型可以有效提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度，当判断处钻孔的漏气位置时，利用封堵装置对该位置进行处理，封堵装置能提升钻孔的封孔效果，使钻孔持续保持高效抽采状态。

Description

一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统

技术领域

本实用新型属于瓦斯检测领域，尤其涉及一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统。

背景技术

瓦斯抽采是解决高瓦斯煤层开采过程中瓦斯涌出的根本技术手段。而决定瓦斯抽采效果的关键环节之一是抽采钻孔的密封，封孔质量的好坏直接关系到瓦斯抽采浓度的高低，影响钻孔瓦斯抽采效果。目前，我国约有65％的回采工作面预抽瓦斯浓度低于30％，这充分反映了抽采钻孔封孔质量差的现状。

导致我国煤矿瓦斯抽采效果差的原因主要来自于两个方面，一方面是煤层透气性低，我国煤层渗透率平均只有1.1974×10^-18～1.1596×10^-14m²；另一方面主要表现为抽采时间短、封孔质量差、抽采系统不匹配和管理不到位。

目前我国煤矿在钻孔密封方面采用的钻孔密封法主要有“两堵一注”带压注浆法、囊袋封孔法、动态密封法及聚氨酯封孔等方法，而现有技术仅仅做到对孔周裂隙的初次及二次密封，没有从根本上解决瓦斯抽采效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，以解决煤矿瓦斯抽采钻孔的漏气位置无法具体确定，且在确定漏气位置后无法从根本上解决瓦斯抽采效率低的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，包括：检测系统和封堵装置；检测系统用于检测瓦斯钻孔的漏气位置，封堵装置用于根据漏气的位置对钻孔对应的位置进行封堵，避免瓦斯泄漏，煤矿瓦斯抽采钻孔内打设有抽采管，抽采管的外端露出巷道侧壁设置，其内端向钻孔内延伸；

检测系统包括：

检测管，由一个检测末管和多个检测支管依次连接而成，检测管用于从巷道伸入抽采管内，检测末管连接在多个检测管形成的端部、且用于在伸入抽采管时先进入抽采管内，检测末管的内端封闭、且外端与相邻的检测支管相连通，检测末管上开设有取气口，取气口用于抽取对应位置的气体，

光学瓦斯检测仪，位于巷道内，其抽气筒与露在巷道的检测支管的外端相连通，用于通过负压抽取检测管内的气体，进而使得气体通过取气口进入检测管，并顺着检测管进入光学瓦斯检测仪中，使得光学瓦斯检测仪对气体中瓦斯的含量进行检测。

进一步地，露在巷道的检测支管的外端通过管道与汇流管相连通，汇流管用于将抽取的气体输送至抽采系统。

进一步地，封堵装置包括：

第一注浆管，与抽采管平行设置，其内端用于伸入钻孔内靠近漏气的位置处，

第二注浆管，与抽采管平行设置，用于伸入钻孔内，其长度小于第一注浆管的长度，

第一囊袋，套设在第一注浆管、第二注浆管、抽采管上、且靠近巷道设置，

第三囊袋，套设在第一注浆管、抽采管上、且远离巷道设置，

第二囊袋，套设在第一注浆管、抽采管上、且位于第一囊袋和第三囊袋之间，

爆破阀，安装在第一注浆管、抽采管上、且位于第二囊袋和第三囊袋之间，

其中，第一注浆管穿过第一囊袋、第二囊袋、第三囊袋的位置处均开设有多个注浆孔，各注浆孔用于向第一囊袋、第二囊袋、第三囊袋内进行注浆使得囊袋膨胀并对钻孔内抽采管的外围进行封堵，第二注浆管的内端位于第一囊袋和第二囊袋之间，用于对第一囊袋和第二囊袋之间、且抽采管的外围注浆，爆破阀用于在达到设定压力后爆破，并向第二囊袋和第三囊袋之间、且抽采管的外围注浆。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型可以有效提高穿层钻孔瓦斯抽采浓度，检测系统对钻孔不同位置的瓦斯浓度进行测量，在钻孔带抽状态下，分别测量距离孔口不同位置处的瓦斯浓度，通过分析抽采浓度异常变化区段位置，进而识别钻孔漏气位置；

2、本实用新型在使用时，当判断处钻孔的漏气位置时，利用封堵装置对该位置进行处理，封堵装置能提升钻孔的封孔效果，使钻孔持续保持高效抽采状态。

附图说明

图1为本实用新型检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型封堵装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1穿层钻孔布置图。

其中：1、抽采管；2、检测管；3、检测末管；4、检测支管；5、取气口；6、光学瓦斯检测仪；7、抽气筒；8、汇流管；9、第一注浆管；10、第二注浆管；11、第一囊袋；12、第三囊袋；13、第二囊袋；14、爆破阀；15、钻孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型公开了一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，如图1所示，包括：检测系统和封堵装置；检测系统用于检测瓦斯钻孔15的漏气位置，封堵装置用于根据漏气的位置对钻孔15对应的位置进行封堵，避免瓦斯泄漏，煤矿瓦斯抽采钻孔15内打设有抽采管1，抽采管1的外端露出巷道侧壁设置，其内端向钻孔15内延伸。

检测系统包括：检测管2、光学瓦斯检测仪6，检测管2由一个检测末管3和多个检测支管4依次连接而成，检测管2用于从巷道伸入抽采管1内，检测末管3连接在多个检测管2形成的端部、且用于在伸入抽采管1时先进入抽采管1内，检测末管3的内端封闭、且外端与相邻的检测支管4相连通，检测末管3上开设有取气口5，取气口5用于抽取对应位置的气体。

光学瓦斯检测仪6位于巷道内，光学瓦斯检测仪6的抽气筒7与露在巷道的检测支管4的外端相连通，光学瓦斯检测仪6用于通过负压抽取检测管2内的气体，进而使得气体通过取气口5进入检测管2，并顺着检测管2进入光学瓦斯检测仪6中，使得光学瓦斯检测仪6对气体中瓦斯的含量进行检测。

露在巷道的检测支管4的外端通过管道与汇流管8相连通，汇流管8用于将抽取的气体输送至抽采系统。

封堵装置包括：第一注浆管9、第二注浆管10、第一囊袋11、第三囊袋12、第二囊袋13、爆破阀14。

第一注浆管9与抽采管1平行设置，第一注浆管9的内端用于伸入钻孔15内靠近漏气的位置处，第二注浆管10与抽采管1平行设置，第二注浆管10用于伸入钻孔15内，第二注浆管10的长度小于第一注浆管9的长度。

第一囊袋11套设在第一注浆管9、第二注浆管10、抽采管1上、且靠近巷道设置，第三囊袋12套设在第一注浆管9、抽采管1上、且远离巷道设置，第二囊袋13套设在第一注浆管9、抽采管1上、且位于第一囊袋11和第三囊袋12之间，爆破阀14安装在第一注浆管9、抽采管1上、且位于第二囊袋13和第三囊袋12之间。

第一注浆管9穿过第一囊袋11、第二囊袋13、第三囊袋12的位置处均开设有多个注浆孔，各注浆孔用于向第一囊袋11、第二囊袋13、第三囊袋12内进行注浆使得囊袋膨胀并对钻孔15内抽采管1的外围进行封堵，第二注浆管10的内端位于第一囊袋11和第二囊袋13之间，第二注浆管10用于对第一囊袋11和第二囊袋13之间、且抽采管1的外围注浆，爆破阀14用于在达到设定压力后爆破，并向第二囊袋13和第三囊袋12之间、且抽采管1的外围注浆。

本实用新型通过对瓦斯钻孔15孔内不同深度抽采浓度定点检测，实现在钻孔15抽采状态下，利用光学瓦斯检测仪6钻孔15孔口、孔内抽采管1末端及以里距离孔口不同深度位置的A、B、C…等多个测点的瓦斯浓度进行检测，通过分析测点瓦斯浓度变化规律，确定钻孔漏气原因。

本实用新型的原理为：

瓦斯抽采钻孔15在正常带抽情况下，孔内瓦斯受抽采负压的作用由煤层深处向外流动，在瓦斯纯流量一定的情况下，孔内瓦斯浓度的高低取决于沿途漏入空气的多少。巷道内空气受负压作用流入孔内的具体区域可通过钻孔15内区域前后瓦斯浓度的变化情况进行分析判断，通过对钻孔15内不同位置的浓度变化趋势分析，即可得出钻孔15具体严重漏气位置，进而识别钻孔15漏气主要孔段并判断属于下面那个情况，即各种情况为封孔管内漏气、封孔段漏气、煤体裂隙漏气、钻孔15深部漏气。

实施例1

本实施例在韩城市桑树坪煤矿进行，3315工作面采用穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯作为区域防突措施。在外错3315运输巷10m施工一条运顺底板瓦斯抽放巷，工作面中部施工一条中部底板瓦斯巷，在内错3315回风巷55m施工一条回顺底板瓦斯抽放巷。

底板巷穿层钻孔控制3315回顺向内17.9m至运顺轮廓线外42.7m范围；控制3315采面1113.6m范围，即切眼至停采线外20.6m；其中3315回顺轮廓线外32.3m、17.9m范围由3317运顺底板巷施工穿层钻孔控制，如图3所示。

3317工作面底抽巷位于下部11#煤已采工作面上部裂隙带内，巷道围岩破碎，现采用“两堵一注”带压封孔工艺，封孔效果不佳，钻孔抽采浓度普遍偏低，抽采混量大，纯流低。该区域的客观条件为该项目的实施提供了良好的试验环境。

操作步骤：

(1)对于新成孔钻孔15，基于检测系统得出的该区域封孔漏气的主要位置，确定钻孔封孔最佳深度为16～18m；

(2)施工新钻孔成孔后，根据钻孔封孔深度，设置第一注浆管9的总长18.5m，三个囊袋设计长度均为0.8m，第一囊袋11与第三囊袋12之间间隔7m，第三囊袋12与第二囊袋13之间间隔8m，爆破阀14设计爆破压力0.5MPa，第二注浆管10长2m。

(3)注浆前按照1:1水灰比配置注浆液，注浆时先对三个封孔囊袋进行注浆，形成2个注浆空间段，同时注浆压力达到里段封孔段爆破阀14压力0.5～0.8MPa时，爆破阀14打开，开始向里段注浆空间注浆，观测压力表变化，在注浆压力达到1～1.5MPa时停止注浆，注浆结束后将初次注浆管折弯保压，一次注浆结束；

(4)接着将注浆泵与二次注浆管连接进行二次注浆，即第一囊袋11与第三囊袋12之间注浆，观测压力表变化，注浆压力达到0.5～1MPa时停止注浆，注浆完成后将二次注浆管折弯保压，二次注浆结束；

(5)待封孔结束后，安装孔口三通与负压抽采系统连接，开始并网抽采，并定期观察钻孔抽采浓度。

试验钻孔施工数据

共试验6个钻孔。施工钻孔设计深度35m～60m，钻孔皆正常开孔，无异常情况。实验钻孔成孔参数如表1所示。

表1实验钻孔基本参数

试验钻孔封孔注浆情况，注浆情况如表2所示。

表2钻孔封孔注浆参数

表2中，a代表第三囊袋12与第二囊袋13之间的注浆量，b为第三囊袋12与第二囊袋13之间的注注浆压力，c为第三囊袋12与第一囊袋11之间的注浆量，d为第三囊袋12与第一囊袋11之间的注注浆压力。

在注浆初始阶段首先对三个囊袋注浆，3个囊袋注浆量保持在25～37.5kg之间。由表2数据分析可知：

向第三囊袋12与第二囊袋13之间注浆时，340号、355左、356号、387号孔注浆137.5kg，未出现注浆压力；51-3、51-6号孔注浆过程中出现抽采管1内轻微漏浆返浆情况，遂停止注浆，注浆压力保持在1～1.5MPa之间。

向第三囊袋12与第一囊袋11注浆时，51-1、51-4、51-5、51-6号孔注浆量保持在50～87.5k0g之间，注浆压力保持在0.2～1.0MPa之间，无注浆异常情况；51-3、51-8号孔外段注浆时注浆量分别为126.5kg和137.5kg，无注浆压力。

效果检验

对现有技术，即采用“两堵一注”带压封孔工艺封孔后的钻孔，与本实用新型封孔后的钻孔的瓦斯抽采浓度进行了对比分析，封孔后的钻孔瓦斯抽采浓度均明显提升。

本实施例的钻孔平均初始最大抽采浓度可达61％，试验钻孔平均初始最大抽采浓度可达71％。本实施例封孔钻孔初始抽采浓度可达到70％左右，抽采前20d抽采浓度仍能保持在55％以上；而现有技术封孔钻孔初始最大抽采浓度虽然也能达到60％左右，但抽采20d后抽采浓度只能保持在38％左右，封孔效果较差，钻孔漏气情况严重，难以实现瓦斯有效抽采。

随着抽采时间的延长，本实施例处理的钻孔的瓦斯抽采浓度均有一定的衰减，抽采40d后，瓦斯最大衰减浓度达到了56％，而现有技术封孔钻孔抽采40d后，瓦斯最大衰减浓度已经降到了19％。

实践表明：本实施例封孔钻孔相比于现有技术工艺钻孔周围煤岩层裂隙得到有效封堵，封孔密封效果明显增强，钻孔瓦斯抽采浓度得到了大幅提升，充分验证了该工艺能加强钻孔密封性、实现瓦斯高效抽采的优越性。

本实用新型能够解决钻孔抽采过程浓度降低问题，提升钻孔抽采效率，能够丰富瓦斯治理手段，节约瓦斯治理成本；钻孔封孔效果良好，抽采40d后，瓦斯最大衰减浓度为了56％，而现有技术处理的钻孔抽采40d后，瓦斯最大衰减浓度已经降到了19％。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，其特征在于，包括：检测系统和封堵装置；所述检测系统用于检测瓦斯钻孔(15)的漏气位置，所述封堵装置用于根据漏气的位置对钻孔(15)对应的位置进行封堵，避免瓦斯泄漏，所述煤矿瓦斯抽采钻孔(15)内打设有抽采管(1)，所述抽采管(1)的外端露出巷道侧壁设置，其内端向钻孔(15)内延伸；

所述检测系统包括：

检测管(2)，由一个检测末管(3)和多个检测支管(4)依次连接而成，所述检测管(2)用于从巷道伸入抽采管(1)内，所述检测末管(3)连接在多个检测管(2)形成的端部、且用于在伸入抽采管(1)时先进入抽采管(1)内，所述检测末管(3)的内端封闭、且外端与相邻的检测支管(4)相连通，所述检测末管(3)上开设有取气口(5)，所述取气口(5)用于抽取对应位置的气体，

光学瓦斯检测仪(6)，位于巷道内，其抽气筒(7)与露在巷道的检测支管(4)的外端相连通，用于通过负压抽取检测管(2)内的气体，进而使得气体通过取气口(5)进入检测管(2)，并顺着检测管(2)进入光学瓦斯检测仪(6)中，使得光学瓦斯检测仪(6)对气体中瓦斯的含量进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，其特征在于，露在巷道的检测支管(4)的外端通过管道与汇流管(8)相连通，所述汇流管(8)用于将抽取的气体输送至抽采系统。

3.根据权利要求1所述的一种用于检测瓦斯钻孔漏气位置并进行封堵的系统，其特征在于，所述封堵装置包括：

第一注浆管(9)，与抽采管(1)平行设置，其内端用于伸入钻孔(15)内靠近漏气的位置处，

第二注浆管(10)，与所述抽采管(1)平行设置，用于伸入钻孔(15)内，其长度小于第一注浆管(9)的长度，

第一囊袋(11)，套设在所述第一注浆管(9)、第二注浆管(10)、抽采管(1)上、且靠近巷道设置，

第三囊袋(12)，套设在所述第一注浆管(9)、抽采管(1)上、且远离巷道设置，

第二囊袋(13)，套设在所述第一注浆管(9)、抽采管(1)上、且位于第一囊袋(11)和第三囊袋(12)之间，

爆破阀(14)，安装在所述第一注浆管(9)、抽采管(1)上、且位于第二囊袋(13)和第三囊袋(12)之间，

其中，所述第一注浆管(9)穿过第一囊袋(11)、第二囊袋(13)、第三囊袋(12)的位置处均开设有多个注浆孔，各所述注浆孔用于向第一囊袋(11)、第二囊袋(13)、第三囊袋(12)内进行注浆使得囊袋膨胀并对钻孔(15)内抽采管(1)的外围进行封堵，所述第二注浆管(10)的内端位于第一囊袋(11)和第二囊袋(13)之间，用于对第一囊袋(11)和第二囊袋(13)之间、且抽采管(1)的外围注浆，所述爆破阀(14)用于在达到设定压力后爆破，并向第二囊袋(13)和第三囊袋(12)之间、且抽采管(1)的外围注浆。