一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法技术

本发明专利技术公开了一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法，属于煤矿安全生产技术领域。该方法通过二根测压管设计两组挡板，每组由一个固定挡盘、活动挡盘和胶垫通过铁丝捆扎固定而成，组合膨胀棉纱和粗砂袋对浆夜进行长距离定点封堵，解决浆夜渗漏和冲破挡板的问题；通过向钻孔内插入注浆管采用自下而上的注浆方式，解决钻孔内积水不易排出的问题；二次封孔时先用压风吹入干砂，孔口段加入膨胀棉纱和速凝剂搅拌，有效地封堵住了钻孔。本发明专利技术是一种“科学、可靠、高效、经济”的注浆封孔技术，能有效地进行煤层瓦斯压力测试的大俯角长距离封孔，保证了煤层瓦斯压力的准确性，其鲜明的特别是材料来源便捷，加工简单，成本经济，方法易于工人掌握，可广泛地在煤矿推广使用。

A method of hole sealing with cement mortar for gas pressure test in long distance coal seam with large dip angle

The invention discloses a method for sealing boreholes with cement mortar for gas pressure test of long distance coal seam with large pitch angle, belonging to the technical field of coal mine safety production. This method designs two groups of baffles through two pressure measuring tubes, each of which is fixed by a fixed retaining disc, movable block and rubber pad through wire. The combination of expanded cotton yarn and coarse sand bag for a long distance fixed-point plugging to solve the problem of slurry leakage and breaking the baffle; by inserting the grouting pipe into the drill hole, it is adopted from the bottom. The grouting method is used to solve the problem that the water accumulated in the hole is not easy to discharge. The two sealing hole is blown into the dry sand with the pressure wind first, and the hole section joins the expanded cotton yarn and the speed coagulant to effectively seal the hole. The invention is a kind of \scientific, reliable, efficient, economical\ grouting sealing technology, which can effectively carry out the long distance long distance sealing hole of the coal seam gas pressure test, and ensure the accuracy of the coal seam gas pressure, its distinct material source is convenient, the processing is simple, the economy is easy, the method is easy to master, and the method is easy to master, but the method is easy to master, but the method is easy to master. It is widely used in coal mines.

【技术实现步骤摘要】
一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法
本专利技术属于煤矿安全生产
，具体涉及一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法。
技术介绍
煤矿瓦斯是造成矿井安全事故的主要因素之一，煤层瓦斯压力是煤与瓦斯突出发生的必须的动力和必要条件。煤层瓦斯压力的测试是新建矿井、改扩建矿井、延伸开拓矿井、生产矿井的一项重要基础性工作，它对于煤与瓦斯突出危险性预测与合理制订防突措施均起着重要的作用。因此，准确测定煤层瓦斯压力是十分重要的。目前，测试煤层瓦斯压力封孔的方法主要分为胶囊（胶圈）—密封粘液和注浆两大类，为了准确测试单一煤层的瓦斯压力，这两大类一般的封孔长度都不大于20m。但针对近距离煤层群，需要穿过中间煤层或煤线测试目标煤层的瓦斯压力，或是测压开孔位置距离目标煤层较远时，为了准确测得目标煤层的瓦斯压力，而不是综合瓦斯压力时，均须进行长距离封孔，即封堵过钻孔穿过的中间煤层或煤线。通过多年来现场的应用发现，现有的胶囊（胶圈）—密封粘液和注浆封孔工艺，针对短距离，甚至不超过30m，封孔技术是成熟的，效果良好，但一般经济成本较高，操作工序复杂，工人不易掌握，而对于长距离封孔，特别是大于50m的钻孔，还需要解决夹持器（挡板）定点安装和固定不易，同时俯角长钻孔孔内积水的问题。相比胶囊（胶圈）—密封粘液封孔，注水泥砂浆封孔，简称注浆封孔，所需的材料为煤矿上的常用材料，不需要专门购买，经济成本较低，操作工序也简单，工人很容易掌握。基于此，针对长距离封孔，特别是大倾角条件下，封孔难度随着长度的增大而增加，更需要一种不但技术可靠、操作简单的封孔方法，还需要其经济成本低、取材方便，继而才能更加广泛地应用于煤矿，真正做到“科学、可靠、高效、经济”。因此，研究大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法十分必要。
技术实现思路
为了解决现有长距离封孔存在的技术问题，本专利技术提供一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法，不但“科学、可靠、高效、经济”，还重点解决了大俯角长距离钻孔挡板定点堵浆和注浆过程中孔内积水有效排出的技术难题。本专利技术的技术方案是：一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法，包括以下步骤：1）从开孔地点向目标煤层施工直径为φ65～φ95mm穿层钻孔，钻孔穿过中间煤层或煤线到达目标煤层底板2～3m终钻，清理钻孔内的积水和孔渣；2）预制一定长度两端具有丝口的测压管和注浆管，和用于连接相邻两测压管或注浆管的管接头，备用；3）取二根测压管，分别在每根测压管距管口40cm处设置挡板，在紧贴挡板的位置设置膨胀棉纱，棉纱长1～1.5m；在其中一根测压管上加工筛孔为测压尾管，在另外一根测压管上的挡板处向钻孔孔底方向设置一个长度50cm的粗砂袋，粗砂袋直径同挡板直径；4）将前述二根设置有挡板的测压管用管接头连接起来，组成具有双挡板的测压管，先送入钻孔内，然后将预制好的测压管用管接头连接并依次放入钻孔内，使测压管总长度超过中间最下部一层煤或煤线底板至少10m，或到达目标煤层顶板上部1～1.5m位置；在向钻孔内送管过程中，不要来回拉动测压管，当送管到目标位置后，再来回用力拉测压管，使棉纱及粗砂袋紧缩固定，最好直至拉不动为止；5）向钻孔内以送测压管相同的方法送入注浆管，使注浆管总长度为至测压管上的挡板退回2～3m位置；6）将测压管和注浆管在钻孔外巷道中固定住，注浆管通过注浆高压胶管连接注浆机后向钻孔内注浆；注浆采用不断后退适时拆除注浆管的方法进行，即根据注入浆液量的多少，适时拆除注浆管，拆除注浆管时，要保证孔内注浆管末端深入水泥浆液面以下不少于2m，直至浆夜完全从孔口大量流出，第一次封孔完成；7）待钻孔内所注水泥砂浆凝固收缩后，要进行第二次封孔；8）整个钻孔的水泥砂浆凝固后，在测压管上安装球阀和压力表则可开始煤层瓦斯压力的测试工作。所述大倾角长距离定点封堵，为在二根测压管上加工双挡板，组合膨胀棉纱和粗砂袋对浆夜进行封堵；所述的挡板由一个固定挡盘、活动挡盘和胶垫组成，固定挡盘焊接在测压管上，在固定挡盘向钻孔开口方向设置一个活动挡盘，其尺寸同固定挡盘，在固定挡盘和活动挡盘之间设置胶垫，胶垫尺寸为钻孔直径的1.1倍，并在胶垫上每隔120°剪一个缝，共三条剪缝。所述固定挡盘、活动挡盘和胶垫上呈三角形的开三个孔，用于铁丝捆扎固定挡盘、活动挡盘和胶垫；步骤6）中封孔时，注浆采用从下往上的注浆方式，即不断后退适时拆除注浆管的方法进行，随着浆夜从孔底的不断注入，钻孔内的积水也不断的排出，根据注入浆液量的多少，适时拆除注浆管，拆除注浆管时，要保证孔内注浆管末端深入水泥浆液面以下不少于2m，直至浆夜完全从孔口大量流出，第一次封孔完成；步骤7）中第二次封孔时，先观察钻孔内浆液的凝固收缩情况，收缩段灌浆前先向钻孔内用压风吹入至少约1m长的干粗砂，粗砂直径一般φ5～φ8mm，再灌入比较粘稠的水泥砂浆；孔口1m段，为了完全封堵住钻孔，用铁管伸入孔内搅拌膨胀棉纱和速凝剂进行封堵，最后在孔口外面区域喷浆后即完成了整个钻孔的全部堵孔。本专利技术的有益效果为：1）本专利技术针对大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔，现有技术注水泥砂浆时，一方面不能有效地解决挡浆效果和孔内积水排出关键问题，另一方面其操作工艺复杂，工人不易掌握，原材料要专门购买及价格不低廉等基本问题，提出了一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法。2）设计的两组挡板，每组再由一个固定挡盘、一个活动挡盘和一个胶垫组成，再组合膨胀棉纱和粗砂袋，挡浆效果好，有效地防止了浆液的渗漏和冲破挡板。3）设计的从下往上的注浆方式，有效地解决了长距离钻孔内积水不易且不能完成排出问题，保证的封孔质量。4）同时通过现场应用表明，该方法是一种“科学、可靠、高效、经济”的注浆封孔技术，能有效地进行煤层瓦斯压力测试的大俯角长距离封孔，保证了煤层瓦斯压力的准确测试，其鲜明的特别是材料来源便捷，加工简单，成本经济，方法易于工人掌握，可广泛地在煤矿推广使用。附图说明图1为一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔示意图；图2测压管加工示意图；图3测压尾管加工示意图；图4固定和活动挡盘加工示意图；图5胶垫加工示意图。图中：1—开孔地点；2—目标煤层；3—中间煤层或煤线；4—钻孔；5—测压管；6—注浆管；7—固定挡盘；8—活动挡盘；9—胶垫；10a—测压尾管；10b—测压管（带挡板）；11-筛孔；12—膨胀棉纱；13—粗砂袋；14—水泥砂浆；15—水泥砂浆凝固收缩段；16—球阀；17—压力表；18—注浆机；19—注浆高压胶管；20—孔；21—剪缝。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法，作进一步详细的说明。1）按照设计的钻孔倾角、方位、长度等参数，从开孔地点1向目标煤层2施工直径为φφ65～φ95mm钻孔4穿过中间煤层或煤线3，考虑沉渣因素，钻孔4穿过目标煤层底板2～3m终钻，将压风接入钻杆，初步清理钻孔4内的积水和孔渣；2）由于俯角钻孔倾角大，钻孔距离长，为了防止注浆渗漏和冲破挡板，设计两组挡板，每组再由一个固定挡盘7、一个活动挡盘8和一个胶垫9组成；3）测压管5采用4＂无缝镀锌铁管加工成2m一根，两端加工丝口，测压管5之间用管接头连接。取二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法，其特征在于，包括以下步骤：1）从开孔地点（1）向目标煤层（2）施工直径为φ65～φ95mm穿层钻孔（4），钻孔（4）穿过中间煤层或煤线（3）到达目标煤层（2）底板2～3m终钻，清理钻孔（4）内的积水和孔渣；2）预制一定长度两端具有丝口的测压管和注浆管，和用于连接相邻两测压管或注浆管的管接头，备用；3）取二根测压管，分别在每根测压管距管口40cm处设置挡板，在紧贴挡板的位置设置膨胀棉纱（12），棉纱长1～1.5m；在其中一根测压管上加工筛孔（11）为测压尾管（10a），在另外一根测压管（10b）上的挡板处向钻孔孔底方向设置一个长度50cm的粗砂袋（13），粗砂袋（13）直径同挡板直径；4）将前述二根设置有挡板的测压管（10a、10b）用管接头连接起来，组成具有双挡板的测压管，先送入钻孔（4）内，然后将预制好的测压管（5）用管接头连接并依次放入钻孔（4）内，使测压管总长度超过中间最下部一层煤或煤线（3）底板至少10m，或到达目标煤层（2）顶板上部1～1.5m位置；在向钻孔内送管过程中，不要来回拉动测压管，当送管到目标位置后，再来回用力拉测压管，使棉纱及粗砂袋紧缩固定，最好直至拉不动为止；5）向钻孔（4）内以送测压管（5）相同的方法送入注浆管（6），使注浆管总长度为至测压管（10b）上的挡板退回2～3m位置；6）将测压管（5）和注浆管（6）在钻孔外巷道中固定住，注浆管（6）通过注浆高压胶管（19）连接注浆机（18）后向钻孔（4）内注浆；注浆采用不断后退适时拆除注浆管的方法进行，即根据注入浆液量的多少，适时拆除注浆管（6），拆除注浆管（6）时，要保证孔内注浆管（6）末端深入水泥浆液面以下不少于2m，直至浆夜（14）完全从孔口大量流出，第一次封孔完成；7）待钻孔（4）内所注水泥砂浆（14）凝固收缩后，要进行第二次封孔；8）整个钻孔的水泥砂浆凝固后，在测压管（5）上安装球阀（16）和压力表（17）则可开始煤层瓦斯压力的测试工作。...

【技术特征摘要】
1.一种大俯角长距离煤层瓦斯压力测试钻孔水泥砂浆封孔方法，其特征在于，包括以下步骤：1）从开孔地点（1）向目标煤层（2）施工直径为φ65～φ95mm穿层钻孔（4），钻孔（4）穿过中间煤层或煤线（3）到达目标煤层（2）底板2～3m终钻，清理钻孔（4）内的积水和孔渣；2）预制一定长度两端具有丝口的测压管和注浆管，和用于连接相邻两测压管或注浆管的管接头，备用；3）取二根测压管，分别在每根测压管距管口40cm处设置挡板，在紧贴挡板的位置设置膨胀棉纱（12），棉纱长1～1.5m；在其中一根测压管上加工筛孔（11）为测压尾管（10a），在另外一根测压管（10b）上的挡板处向钻孔孔底方向设置一个长度50cm的粗砂袋（13），粗砂袋（13）直径同挡板直径；4）将前述二根设置有挡板的测压管（10a、10b）用管接头连接起来，组成具有双挡板的测压管，先送入钻孔（4）内，然后将预制好的测压管（5）用管接头连接并依次放入钻孔（4）内，使测压管总长度超过中间最下部一层煤或煤线（3）底板至少10m，或到达目标煤层（2）顶板上部1～1.5m位置；在向钻孔内送管过程中，不要来回拉动测压管，当送管到目标位置后，再来回用力拉测压管，使棉纱及粗砂袋紧缩固定，最好直至拉不动为止；5）向钻孔（4）内以送测压管（5）相同的方法送入注浆管（6），使注浆管总长度为至测压管（10b）上的挡板退回2～3m位置；6）将测压管（5）和注浆管（6）在钻孔外巷道中固定住，注浆管（6）通过注浆高压胶管（19）连接注浆机（18）后向钻孔（4）内注浆；注浆采用不断后退适时拆除注浆管的方法进行，即根据注入浆液量的多少，适时拆除注浆管（6），拆除注浆管（6）时，要保证孔内注浆管（6）末端深入水泥浆液面以下不少于2m，直至浆夜（14）完全从孔口大量流出，第一次封孔完成；7）待钻孔（4）内所注水泥砂浆（14...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵训，冯涛，刘俊，钟诗颖，韩真理，李洪生，李树清，
申请(专利权)人：湖南科技大学，贵州省矿山安全科学研究院，贵州理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43