本发明专利技术公开了一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，包括一号囊袋、二号囊袋、三号囊袋、一次注浆管和二次注浆管，一号囊袋和二号囊袋之间为第一封孔段，二号囊袋和三号囊袋之间为第二封孔段；一次注浆管上安装有位于第一封孔段内的爆破阀；二次注浆管的另一端位于第二封孔段内且通过第二单向阀与第二封孔段连通。本发明专利技术同时公开了一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔工艺，在第一封孔段固相封孔后联网抽采，对已完成固相封孔的抽采钻孔进行瓦斯抽采浓度的定期检测，对漏气的抽采钻孔进行第二封孔段液相封孔，之后能够继续抽采。本发明专利技术可以对封孔差、漏气的抽采钻孔进行液相封孔操作，并且可以对液封效果进行定期维护，避免了加密抽采钻孔的繁琐施工。
【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置及工艺
本专利技术属于煤矿瓦斯抽采
，涉及一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置及工艺。
技术介绍
瓦斯抽采是解决和预防煤矿瓦斯灾害的重要措施，在瓦斯抽采过程中，封孔技术将在很大程度上影响瓦斯抽采的工作效率。若瓦斯抽采钻孔的封孔质量差，将会造成煤层瓦斯流动压差的减小，不利于快速将瓦斯抽采出去，会增加瓦斯抽采时间，同时会降低抽采设备的利用效率，增加煤矿企业大量无畏的能耗。因此，提高瓦斯抽采钻孔的封孔质量是保证井下瓦斯抽采安全高效的基础保障，对于矿井瓦斯治理和利用具有重要意义。现阶段国内外普遍采用的封孔材料主要有水泥浆、聚氨酯、黄泥和封孔器封孔等几种。普遍采用的封孔工艺主要有单一封堵、一堵一注、两堵一注等几种。上述封孔材料和工艺均有自己的优点，在不同的区域内得到了相应的推广应用，但是目前我国许多矿井的瓦斯抽采率和瓦斯抽采浓度仍然达不到国家标准要求。这充分反映了抽采钻孔封孔质量差、漏气的现状，间接反映出上述封孔材料和工艺存在一定的局限性。目前绝大多数钻孔在封孔初始瓦斯浓度还较高，但是瓦斯抽采浓度衰减很快，不能维持较高浓度的瓦斯，导致瓦斯的抽采浓度和流量不达标，严重制约了瓦斯抽采效果。封孔材料和工艺存在着严重不足，亟待进一步改善。对于目前钻孔内瓦斯抽采浓度衰减快，已有的封孔方法对于封孔较差、漏气的抽采钻孔的修复束手无策。因此，寻找一种封孔时操控简单、封孔效果好、成本低、对封孔差的钻孔可以进行二次封孔操作的装置与方法成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置及工艺，在首次采用固相封孔材料封堵孔壁微裂隙后，可以采用液相封孔材料对封孔差、漏气的钻孔进行二次封孔操作，封堵孔壁超微裂缝，进一步强化了封孔效果，能保证瓦斯的抽采浓度的再次达标，最终实现提高瓦斯抽采浓度和抽采效率的目标，为矿区瓦斯的高效治理提供有效的技术支持。本专利技术为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，包括一号囊袋、二号囊袋、三号囊袋、一次注浆管和二次注浆管，一次注浆管沿钻孔的孔口到孔底方向分别穿过一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋的内部，一号囊袋靠近钻孔的孔口一侧，一次注浆管上安装有三个间隔设置的第一单向阀，一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋分别对应连通一个所述第一单向阀，一次注浆管靠近钻孔的孔口一端为一次注浆入口，一次注浆管靠近钻孔的孔底一端封堵。所述一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋均为弹性囊袋，一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋注浆膨胀后与钻孔的孔壁紧密接触，一号囊袋和二号囊袋之间的间隙记为第一封孔段，二号囊袋和三号囊袋之间的间隙记为第二封孔段；一次注浆管上安装有爆破阀，爆破阀位于第一封孔段内。二次注浆管沿钻孔的孔口到孔底方向分别穿过一号囊袋和二号囊袋的内部，二次注浆管靠近钻孔的孔口一端为二次注浆入口，二次注浆管的另一端位于第二封孔段内且通过第二单向阀与第二封孔段连通。一号囊袋和二号囊袋的结构相同，一号囊袋和二号囊袋上分别开设有用于一次注浆管、二次注浆管和瓦斯抽采套管穿过的孔位；三号囊袋开设有用于一次注浆管和瓦斯抽采套管穿过的孔位；一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋的两端分别通过卡环固定安装在一次注浆管上。所述爆破阀位于第一封孔段的中部；爆破阀的开启压力同时大于第一单向阀的开启压力和第二单向阀的开启压力，且爆破阀的开启压力同时小于一号囊袋、二号囊袋及三号囊袋的有效抗压压力。优选地，第二封孔段的长度小于第一封孔段长度的二分之一。一种使用所述封孔装置的瓦斯抽采钻孔固液两相封孔工艺，包括以下步骤：步骤一，封孔前的准备工作：将瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置记为封孔装置，连接瓦斯抽采套管与封孔装置，并将固定了封孔装置的瓦斯抽采套管送入钻孔内；步骤二，对第一封孔段固相封孔：先使用封孔材料a配制固相封孔材料，再将固相封孔材料通过注浆泵和第一注浆管注入第一封孔段内，完成第一封孔段固相封孔；步骤三，联网抽采，并定期筛选漏气抽采钻孔：第一封孔段固相封孔结束，第一封孔段内的固相封孔材料初步凝固后，将瓦斯抽采套管与瓦斯抽采管路对接后联网抽采瓦斯；对已完成第一封孔段固相封孔的抽采钻孔进行瓦斯抽采浓度的定期检测，评估其瓦斯抽采浓度的衰减程度，及时发现漏气的抽采钻孔；如果抽采钻孔的瓦斯抽采浓度降至30%及以下，需进行第二封孔段液相封孔，如果抽采钻孔的瓦斯抽采浓度一直维持在30%以上，为了节约成本，不进行第二封孔段液相封孔；步骤四，对漏气的抽采钻孔进行第二封孔段液相封孔：先使用封孔材料b配制液相封孔材料，再将液相封孔材料通过注浆泵和第二注浆管注入第二封孔段内，完成第二封孔段液相封孔；步骤五，第二封孔段的定期维护：第二封孔段液相封孔结束后，继续抽采瓦斯；对已完成第二封孔段液相封孔的抽采钻孔进行瓦斯抽采浓度的定期检测，及时发现漏气的抽采钻孔，对漏气抽采钻孔的第二封孔段重复步骤四和步骤五。优选地，步骤二中配制固相封孔材料的具体步骤为：预先在搅拌桶装入一定量的水，再按0.8:1的水料配比关系向搅拌桶内加入封孔材料a，完成后启动搅拌器，将浆液混合均匀，得固相封孔材料；步骤二中注入固相封孔材料的具体步骤为：使用第一快速接头连接注浆泵出口与封孔装置的一次注浆管，启动注浆泵，开始向一次注浆管内注入固相封孔材料；当注浆泵的压力达到第一单向阀的开启压力时，固相封孔材料分别流入并充填一号囊袋、二号囊袋及三号囊袋；随着注浆泵的压力继续升高，当注浆泵的压力达到爆破阀的开启压力时，固相封孔材料流入第一封孔段内，开始充填第一封孔段；第一封孔段充满后，继续注入固相封孔材料，固相封孔材料在压力作用下渗透到钻孔孔壁的周围裂隙中；当注浆泵压力快速升高时，关闭注浆泵，完成第一封孔段固相封孔。优选地，步骤四中配制液相封孔材料的具体步骤为：预先在搅拌桶装入一定量的水，再按200:1的水料配比关系向搅拌桶加入封孔材料b，完成后启动搅拌器，将液体混合均匀，调制成胶液，得液相封孔材料；步骤四中注入液相封孔材料的具体步骤为：使用第二快速接头连接注浆泵出口与封孔装置的二次注浆管，启动注浆泵，开始向二次注浆管内注入液相封孔材料；当注浆泵的压力达到第二单向阀的开启压力时，液相封孔材料流入第二封孔段内，开始充填第二封孔段；第二封孔段充满后，继续注入液相封孔材料，液相封孔材料在压力作用下渗透到钻孔孔壁的周围裂隙中；当注浆泵压力快速升高时，关闭注浆泵，完成第二封孔段液相封孔。优选地，步骤二中所述的封孔材料a由1250目或更细的超细水泥和减水剂、速凝剂、膨胀剂、改性剂混合调制而成，所述超细水泥：减水剂：膨胀剂：速凝剂：改性剂的重量配比为100：0.3～0.7：8～15：0.2～0.5：0.2～0.5。优选地，所述超细水泥：减水剂：膨胀剂：速凝剂：改性剂的重量配比为100：0.5：10：0.3：0.3。优选地，步骤四中所述的封孔材料b由植物胶、交联剂、保湿剂、改性剂混合调制而成。采用上述技术方案，本专利技术具有以下优点：采用本专利技术的一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，固定囊袋时，只需将一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋的两端分别通过卡环固定安装在一次注浆管上即可，各囊袋与二次注浆管和瓦斯抽采套管相接触的孔位在囊袋注浆膨胀后会自动紧贴管壁，起到堵头作用，囊袋本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，其特征在于：包括一号囊袋、二号囊袋、三号囊袋、一次注浆管和二次注浆管，一次注浆管沿钻孔的孔口到孔底方向分别穿过一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋的内部，一号囊袋靠近钻孔的孔口一侧，一次注浆管上安装有三个间隔设置的第一单向阀，一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋分别对应连通一个所述第一单向阀，一次注浆管靠近钻孔的孔口一端为一次注浆入口，一次注浆管靠近钻孔的孔底一端封堵；所述一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋均为弹性囊袋，一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋注浆膨胀后与钻孔的孔壁紧密接触，一号囊袋和二号囊袋之间的间隙记为第一封孔段，二号囊袋和三号囊袋之间的间隙记为第二封孔段；一次注浆管上安装有爆破阀，爆破阀位于第一封孔段内；二次注浆管沿钻孔的孔口到孔底方向分别穿过一号囊袋和二号囊袋的内部，二次注浆管靠近钻孔的孔口一端为二次注浆入口，二次注浆管的另一端位于第二封孔段内且通过第二单向阀与第二封孔段连通。
【技术特征摘要】
1.一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，其特征在于：包括一号囊袋、二号囊袋、三号囊袋、一次注浆管和二次注浆管，一次注浆管沿钻孔的孔口到孔底方向分别穿过一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋的内部，一号囊袋靠近钻孔的孔口一侧，一次注浆管上安装有三个间隔设置的第一单向阀，一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋分别对应连通一个所述第一单向阀，一次注浆管靠近钻孔的孔口一端为一次注浆入口，一次注浆管靠近钻孔的孔底一端封堵；所述一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋均为弹性囊袋，一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋注浆膨胀后与钻孔的孔壁紧密接触，一号囊袋和二号囊袋之间的间隙记为第一封孔段，二号囊袋和三号囊袋之间的间隙记为第二封孔段；一次注浆管上安装有爆破阀，爆破阀位于第一封孔段内；二次注浆管沿钻孔的孔口到孔底方向分别穿过一号囊袋和二号囊袋的内部，二次注浆管靠近钻孔的孔口一端为二次注浆入口，二次注浆管的另一端位于第二封孔段内且通过第二单向阀与第二封孔段连通。2.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，其特征在于：一号囊袋和二号囊袋的结构相同，一号囊袋和二号囊袋上分别开设有用于一次注浆管、二次注浆管和瓦斯抽采套管穿过的孔位；三号囊袋开设有用于一次注浆管和瓦斯抽采套管穿过的孔位；一号囊袋、二号囊袋和三号囊袋的两端分别通过卡环固定安装在一次注浆管上。3.根据权利要求2所述的一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，其特征在于：所述爆破阀位于第一封孔段的中部；爆破阀的开启压力同时大于第一单向阀的开启压力和第二单向阀的开启压力，且爆破阀的开启压力同时小于一号囊袋、二号囊袋及三号囊袋的有效抗压压力。4.根据权利要求3所述的一种瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置，其特征在于：第二封孔段的长度小于第一封孔段长度的二分之一。5.一种使用如权利要求1至4中任一项所述封孔装置的瓦斯抽采钻孔固液两相封孔工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，封孔前的准备工作：将瓦斯抽采钻孔固液两相封孔装置记为封孔装置，连接瓦斯抽采套管与封孔装置，并将固定了封孔装置的瓦斯抽采套管送入钻孔内；步骤二，对第一封孔段固相封孔：先使用封孔材料a配制固相封孔材料，再将固相封孔材料通过注浆泵和第一注浆管注入第一封孔段内，完成第一封孔段固相封孔；步骤三，联网抽采，并定期筛选漏气抽采钻孔：第一封孔段固相封孔结束，第一封孔段内的固相封孔材料初步凝固后，将瓦斯抽采套管与瓦斯抽采管路对接后联网抽采瓦斯；对已完成第一封孔段固相封孔的抽采钻孔进行瓦斯抽采浓度的定期检测，评估其瓦斯抽采浓度的衰减程度，及时发现漏气的抽采钻孔；如果抽采钻孔的瓦斯抽采浓度降至30％及以下，需进行第二封孔段液相封孔，如果抽采钻孔的瓦斯抽采浓度一直维持在30％以上，为了节约成本，不进行第二封孔段液相封孔；步骤四，对漏气的抽采钻...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏现波，宋金星，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。