一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统，通过一定压力将半流体封孔材料注入两段封孔器形成的封孔段内，注满封孔段后继续注浆一段时间，直至其内部浆液达到一定的压强，停止注浆；然后对钻孔内的高浓度瓦斯进行初步抽采，同时通过压力传感装置实时监测浆液内部的压强变化，并将数据传到控制系统；一旦内部压力下降到触发浆液补充的压力，则开始向封孔区间内补充浆液，直至重新达到所需的压强。本实用新型专利技术瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统可以实现无人条件下使处于恒定压强下的流动性极强的半流体状的浆液随时主动封堵钻孔周围新发育的裂隙，实现瓦斯钻孔动态封堵，提高钻孔的抽采浓度并延长有效抽采时间。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统
本技术公开了一种瓦斯抽采钻孔恒压囊袋非凝固浆液封孔系统，属于井下瓦斯防治

技术介绍
随着煤矿开采深度的增加，煤矿的瓦斯问题日益严重，尤其是高瓦斯低透气性煤层的瓦斯治理问题，一直严重制约着煤矿的安全生产。因此，煤层钻孔瓦斯抽采作为防治瓦斯突出的重要措施一直被广泛应用，但是在瓦斯抽采的过程中，一直存在着抽采浓度低、效果差、持续时间短等各种问题。在瓦斯抽采初期其浓度一般较高，能够达到预期效果，但随着瓦斯抽采系统的延续，在有效地应力、解吸瓦斯、抽放负压等综合作用下，抽采钻孔围岩裂隙迅速发育、扩展，发生变形破坏并出现大量次生裂隙，封孔段与钻孔壁或其围岩拓展裂隙形成“漏气”通道，导致抽采后期孔口抽采负压急剧下降，降低了瓦斯抽采效果，并缩短了钻孔有效抽采周期，严重影响煤层瓦斯抽采率。传统的封孔方法大多采用膨胀水泥砂浆、黄泥浆等对钻孔两端进行封堵，但是这种方法对于钻孔周围产生的裂隙只能进行一次性的封堵，且封孔材料凝固后由于自身的收缩性而使钻孔空间无法被完全填满，从而导致裂隙区难以有效封堵，钻孔漏气严重，密封质量差；为了提高封孔效果，经常需要在一次封孔的基础上使用二次封孔技术来封堵钻孔周围的裂隙，耗时耗工，而且还要购置专门的二次封孔设备，增加生产成本，封孔效果依然不理想。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的各种不足，本技术提出一种瓦斯抽采钻孔恒压囊袋非凝固浆液封孔系统，可以完全实现无人条件下对抽采瓦斯钻孔封孔状况进行自动监测，一旦钻孔周围有裂隙产生，压力下降则装置可以自动启动进行配浆、补浆工作，保证封孔段内浆液始终保持一种恒压状态，实现瓦斯钻孔动态封堵过程，抽采钻孔密封效果好，提高钻孔的抽采浓度并延长有效抽采时间。为实现上述技术目的，本技术采用如下的技术方案：一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统，包括：瓦斯抽采管，位于主注浆孔中心，用于瓦斯抽采，主注浆孔内沿所述瓦斯抽采管轴线方向间隔设置有两个封孔用囊袋，分别是第一封孔囊袋和第二封孔囊袋；第一灌浆管，用于向所述第一封孔囊袋内灌浆；第二灌浆管，用于向所述第二封孔囊袋内灌浆；第三灌浆管，用于向所述第一封孔囊袋和第二封孔囊袋之间的一段主注浆孔中灌浆；浆液控制系统，向所述灌浆管供应浆液，包括：料仓、供水管路、搅拌筒、出浆管和控制器，其中，所述料仓内装有粉料，料仓的底部出料口与搅拌筒相连，料仓的底部出料口处安装有第一电动阀；供水管路包括水源和注水管，注水管与搅拌筒相连并在注水口处设有第二电动阀；搅拌筒内安装有搅拌桨叶，搅拌筒位于搅拌桨叶的一侧安装有推动活塞，搅拌筒上位于搅拌桨叶另一侧的底部安装有主出浆管，主出浆管入口旁设有浆液浓度传感器；主出浆管分别通过出浆管单元与灌浆管相连，每个出浆管单元上均设有第三电动阀；第一灌浆管、第二灌浆管和第三灌浆管的内部均设有压力传感器；所述压力传感器、浆液浓度传感器均与控制器的信号输入端连接；所述控制器的信号输出端与所述第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、搅拌桨叶驱动机构以及活塞驱动机构连接。所述主注浆孔的两侧煤层中对称设有两根辅助灌浆管，用于向煤层裂隙内注浆，所述辅助灌浆管通过出浆管单元与主出浆管相连。所述辅助灌浆管的孔径小于第三灌浆管。所述搅拌桨叶为螺旋面叶。所述第一灌浆管和第二灌浆管均为PVC管。有益效果：本技术通过浆液浓度检测装置检测浆液的浓度，利用控制器智能控制粉料和水的配比，使浆液浓度始终保持在规定值，并利用推动活塞将混合后符合浓度要求的浆液以一定压力推至封孔段，通过压力传感器反馈封孔段的压强，当封孔段内压力下降到触发浆液补充压力值时，开始向封孔区间内补充浆液，直至重新达到所需的压强；如注浆压力不足，还可通过辅助注浆管道向封孔段注浆。该系统简单可靠，操作方便，整个注浆过程均为智能控制，可以完全实现无人条件下对抽采瓦斯钻孔封孔状况进行自动监测，使处于恒定压强下的流动性极强的半流体状的浆液可以随时主动封堵钻孔周围新发育的裂隙，提高了封孔效果，实现瓦斯钻孔动态封堵过程，提高钻孔的抽采浓度并延长有效抽采时间，具有广泛的适用性。附图说明图1为本技术中囊袋封孔结构示意图；图2为本技术智能浆液控制系统示意图；图3为本技术控制流程图；图中：1—瓦斯抽采管，2—第三灌浆管，3—第一封孔囊袋，4—第二封孔囊袋，5—辅助灌浆管，6—压力传感器，7—第一灌浆管，8—第二灌浆管，9—模拟岩层裂隙，10—模拟浆液，11—智能浆液控制系统；12-控制器，13-料仓，14-第一电动阀，15-推动活塞，16-搅拌桨叶，17-水源，18-注水管，19-第二电动阀，20-主出浆管，21-浆液浓度传感器，22-搅拌筒。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做详细的阐述。如图1所示，一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统，包括：瓦斯抽采管1，位于主注浆孔中心，用于瓦斯抽采，主注浆孔内沿所述瓦斯抽采管轴线方向间隔设置有两个封孔用囊袋，分别是第一封孔囊袋3和第二封孔囊袋4；第一灌浆管7，用于向所述第一封孔囊袋3内灌浆；第二灌浆管8，用于向所述第二封孔囊袋4内灌浆；第三灌浆管2，用于向所述第一封孔囊袋3和第二封孔囊袋4之间的一段主注浆孔中灌浆；浆液控制系统，向所述灌浆管供应浆液，包括：料仓13、供水管路、搅拌筒22、出浆管和控制器12，其中，所述料仓13内装有粉料，料仓13的底部出料口与搅拌筒22相连，料仓的底部出料口处安装有第一电动阀14；供水管路包括水源17和注水管18，注水管18与搅拌筒22相连并在注水口处设有第二电动阀19；搅拌筒22内安装有搅拌桨叶，搅拌筒22位于搅拌桨叶的一侧安装有推动活塞15，搅拌筒上位于搅拌桨叶16另一侧的底部安装有主主出浆管20，主主出浆管20入口旁设有浆液浓度传感器21；主主出浆管20分别通过出浆管单元与灌浆管相连，每个出浆管单元上均设有第三电动阀；第一灌浆管7、第二灌浆管8和第三灌浆管2的内部均设有压力传感器；所述压力传感器、浆液浓度传感器均与控制器的信号输入端连接；所述控制器的信号输出端与所述第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、搅拌桨叶驱动机构以及活塞驱动机构连接。进一步的，所述主注浆孔的两侧煤层中对称设有两根辅助灌浆管，用于向煤层裂隙内注浆，所述辅助灌浆管通过出浆管单元与主出浆管相连。进一步的，所述辅助灌浆管的孔径小于第三灌浆管。进一步的，所述搅拌桨叶为螺旋面叶。进一步的，所述第一灌浆管和第二灌浆管均为PVC管。利用本技术一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统进行封孔的方法，使用注浆泵通过一定的压力将浆液封孔材料注入左右两封孔囊袋形成的密闭空间内，浆液注满封孔囊袋后向两囊袋之间注浆一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统，其特征在于，包括：/n瓦斯抽采管，位于主注浆孔中心，用于瓦斯抽采，主注浆孔内沿所述瓦斯抽采管轴线方向间隔设置有两个封孔用囊袋，分别是第一封孔囊袋和第二封孔囊袋；/n第一灌浆管，用于向所述第一封孔囊袋内灌浆；/n第二灌浆管，用于向所述第二封孔囊袋内灌浆；/n第三灌浆管，用于向所述第一封孔囊袋和第二封孔囊袋之间的一段主注浆孔中灌浆；/n浆液控制系统，向所述灌浆管供应浆液，包括：料仓、供水管路、搅拌筒、出浆管和控制器，其中，所述料仓内装有粉料，料仓的底部出料口与搅拌筒相连，料仓的底部出料口处安装有第一电动阀；/n供水管路包括水源和注水管，注水管与搅拌筒相连并在注水口处设有第二电动阀；/n搅拌筒内安装有搅拌桨叶，搅拌筒位于搅拌桨叶的一侧安装有推动活塞，搅拌筒上位于搅拌桨叶另一侧的底部安装有主出浆管，主出浆管入口旁设有浆液浓度传感器；/n主出浆管分别通过出浆管单元与灌浆管相连，每个出浆管单元上均设有第三电动阀；/n第一灌浆管、第二灌浆管和第三灌浆管的内部均设有压力传感器；/n所述压力传感器、浆液浓度传感器均与控制器的信号输入端连接；/n所述控制器的信号输出端与所述第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、搅拌桨叶驱动机构以及活塞驱动机构连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液囊袋封孔系统，其特征在于，包括：
瓦斯抽采管，位于主注浆孔中心，用于瓦斯抽采，主注浆孔内沿所述瓦斯抽采管轴线方向间隔设置有两个封孔用囊袋，分别是第一封孔囊袋和第二封孔囊袋；
第一灌浆管，用于向所述第一封孔囊袋内灌浆；
第二灌浆管，用于向所述第二封孔囊袋内灌浆；
第三灌浆管，用于向所述第一封孔囊袋和第二封孔囊袋之间的一段主注浆孔中灌浆；
浆液控制系统，向所述灌浆管供应浆液，包括：料仓、供水管路、搅拌筒、出浆管和控制器，其中，所述料仓内装有粉料，料仓的底部出料口与搅拌筒相连，料仓的底部出料口处安装有第一电动阀；
供水管路包括水源和注水管，注水管与搅拌筒相连并在注水口处设有第二电动阀；
搅拌筒内安装有搅拌桨叶，搅拌筒位于搅拌桨叶的一侧安装有推动活塞，搅拌筒上位于搅拌桨叶另一侧的底部安装有主出浆管，主出浆管入口旁设有浆液浓度传感器；
主出浆管分别通过出浆管单元与灌浆管相连，每个出浆管单元上...

【专利技术属性】
技术研发人员：程健维，梅境，田松杰，吴宇辰，王钰，毛佳伟，王宇，张瑞祎，王最，李明洋，罗望，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32