可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统技术方案

可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统，包括储液罐、封孔注浆泵组件、囊袋式封孔装置、负压回收泵组件和PLC自动控制系统，囊袋式封孔装置安装在瓦斯抽采管外部并伸入到钻孔内，封孔注浆泵组件的进口与储液罐出口连接，囊袋式封孔装置内部穿设有注浆管和回收管，封孔注浆泵组件的出口与注浆管左端口连接，负压回收泵组件的进口与回收管左端口连接，负压回收泵组件的出口通过过滤器与储液罐顶部的进口连接；PLC自动控制系统包括PLC控制器、电磁阀、压力表和压力传感器。本实用新型专利技术实现了重复注浆补压，浆液、封孔装置重复使用，解决了瓦斯抽采浓度低、衰减快、抽采效果差的问题，提高了钻孔抽采效率，实现智能化、自动化钻孔封孔。自动化钻孔封孔。自动化钻孔封孔。

【技术实现步骤摘要】
可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统


[0001]本技术属于井下瓦斯防治
，具体涉及一种可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统。

技术介绍

[0002]瓦斯灾害时刻影响着矿井的安全生产。目前，对于减少瓦斯事故、实现煤与瓦斯共采最有效的措施就是对矿井煤层瓦斯进行抽采。瓦斯抽采钻孔封孔质量的好坏将直接影响煤层瓦斯抽采效果。现阶段我国煤矿抽采钻孔主要的封孔工艺有水泥浆液封孔、高分子发泡材料封孔、囊袋式封孔器封孔、二次封孔法封孔、“两堵一注”带压封孔等。
[0003]水泥浆液封孔工艺具有成本低、操作方便的优点，缺点是水泥凝固后易收缩导致漏气，而且浆液无法深入钻孔裂隙中进行封堵，会造成钻孔漏气；高分子发泡聚合材料封孔具有封孔时间短、发泡倍数高等优点，但发泡材料抗压能力有限，在高地应力或采掘干扰情况下容易产生变形，导致封孔段钻孔周围产生裂隙，影响抽采效果；囊袋式封孔器封孔具有封孔速度快的特点，但重复利用率低，对操作人员要求高，封孔质量无法保证；二次封孔法封孔工艺主要是采取一次封孔之后，又利用带压将微细膨胀粉料吹入抽放钻孔内，起到封堵钻孔周边裂隙、提高抽采率的效果，缺点是微细膨胀粉料易受潮结块，影响裂隙封堵。
[0004]其中应用较广泛，抽采效果较好的是“两堵一注”带压封孔，“两堵一注”带压封孔可以使封孔材料（浆液）很好地渗入钻孔周边裂隙，有效地封堵漏气通道，提高密封性。目前存在的问题是“两堵”强度低，导致注浆压力不高或不带压，不能对钻孔周边裂隙进行严密封堵，无法达到“一注”的目的，导致抽采效果不佳。随着时间推移封孔压力下降，之前普遍采用的“两堵一注”封孔材料无法实现二次注浆补压，封孔材料在使用后无法回收并循环使用的目的。

技术实现思路

[0005]本技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作方便、安全可靠、施工效率高的可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统。
[0006]为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统，包括储液罐、封孔注浆泵组件、囊袋式封孔装置、负压回收泵组件和PLC自动控制系统，囊袋式封孔装置安装在瓦斯抽采管外部并伸入到钻孔内，钻孔从孔口到孔底为由左向右的方向，储液罐内储存有浆液，封孔注浆泵组件的进口与储液罐出口连接，囊袋式封孔装置内部穿设有注浆管和回收管，封孔注浆泵组件的出口与注浆管左端口连接，负压回收泵组件的进口与回收管左端口连接，负压回收泵组件的出口通过过滤器与储液罐顶部的进口连接；PLC自动控制系统包括PLC控制器、电磁阀、压力表和压力传感器，电磁阀和压力表安装在注浆管上，压力传感器连接在压力表的输出端和PLC控制器的输入端之间，PLC控制器的输出端分别与电磁阀的输入端和封孔注浆泵组件的输入端连接。
[0007]囊袋式封孔装置包括同轴向安装在瓦斯抽采管上的左囊袋和右囊袋，左囊袋和右
囊袋外形均为圆柱形，左囊袋和右囊袋的中心设有套在瓦斯抽采管外圆的圆柱孔；
[0008]钻孔在左囊袋和右囊袋之间形成注浆密封段，注浆管自左向右依次穿过左囊袋、注浆密封段后伸入到右囊袋内部，注浆管上在左囊袋和右囊袋内部均设有止回阀，注浆管上在注浆密封段内部设有爆破阀。
[0009]左囊袋和右囊袋的外圆均设有环形密封加强结构；环形密封加强结构包括若干条均呈圆环形的密封凸棱条，所有的密封凸棱条沿囊袋的中心线方向均匀间隔设置，每条密封凸棱条的横截面均为半圆形结构，密封凸棱条与囊袋为一体结构制成；左囊袋和右囊袋的外圆套设有耐磨弹性布套。
[0010]左囊袋和右囊袋的左右两端平面上均设有端面加固结构；端面加固结构包括若干条凸筋加固条，所有的凸筋加固条沿囊袋端面圆周方向均匀布置，每根凸筋加固条均沿囊袋的径向方向设置，凸筋加固条与囊袋为一体结构制成。
[0011]回收管上在钻孔孔口外设有手动球阀，回收管上在左囊袋、注浆密封段和右囊袋内部分别连通的回收口。
[0012]采用上述技术方案，可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统的工作方法，依次包括以下步骤：
[0013]（1）对煤层瓦斯抽采地质特征判识；
[0014]（2）安装并调试可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统；
[0015]（3）人工操控钻孔可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统进行封孔作业；
[0016]（4）在瓦斯抽采过程中，可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统进行自动封孔作业；
[0017]（5）待工作面瓦斯抽采完毕后，回收可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统的的浆液和设备。
[0018]步骤（1）对煤层瓦斯抽采地质特征判识的具体内容为：
[0019]按照煤层瓦斯含量、瓦斯压力、围岩稳定性、钻孔完整性、地应力相关指标对瓦斯地质条件进行判识，分析瓦斯抽采钻孔封孔可行性，初判封孔参数；围岩稳定性主要指钻孔通过的岩层的稳定性，根据三个围岩强度指标（煤巷顶板强度、底板围岩强度、两帮围岩强度）、埋深、岩体完整性指标、直接顶厚度与采高比值、护巷煤柱宽度五个参数将围岩稳定性分为稳定（不支护无掉块）、较稳定（不支护会掉小块）、中等稳定（维护1个月稳定后局部掉块）、不稳定（稳定时间只有几天）、极不稳定（易冒顶片帮）五个等级；钻孔完整性分为钻孔完整（裂隙小或基本没有）、正常破碎（裂隙发育正常）、严重破碎（裂隙发育极大）三个等级；瓦斯含量分为小（≤8m
³
/t）、大（8～12m
³
/t）、极大（≥12m
³
/t）三个等级。瓦斯压力分为低（≤0.74MPa）、高（0.74～1.2MPa）、极高（≥1.2MPa）三个等级。
[0020]步骤（2）的具体操作过程为：
[0021]首先准备可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统的各设备及部件，同时配置浆液，浆液采用胍胶、硼粉与甘油配置而成；然后在封孔地点连接可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统；连接后进行调试；根据步骤（1）中对煤层瓦斯抽采地质特征判识，确定封孔参数；按照设计要求施工钻孔并洗孔，确保钻孔的完整性，不出现变形、垮孔的情况，将囊袋式封孔装置连同瓦斯抽采管、注浆管和回收管按设计封孔参数塞入至钻孔内；工作面封孔注浆管路沿巷道边沿铺设；待准备工作完成后，对整套封孔设备进行调试，确保顺利运行。
[0022]步骤（3）的具体操作过程为：
[0023]先对两个囊袋进行“两堵”：通过PLC控制器控制封孔注浆泵组件开始注浆，左囊袋和右囊袋内的止回阀打开，封孔注浆泵组件抽取储液罐中的浆液并充入左囊袋和右囊袋中，左囊袋和右囊袋径向膨胀，若干密封凸棱条通过耐磨弹性布套与钻孔孔壁产生顶压，待左囊袋和右囊袋内封孔浆液压力达到指定值之后，封孔段左右两端左囊袋和右囊袋将钻孔封堵牢固，完成“两堵”；
[0024]然后对注浆密封段“一注”：封孔注浆泵组件继续增压注浆，由于压力作用导致注浆密封段内爆破阀开启，封孔注浆泵组件开始向注浆密封段内注浆，注浆过程中回收管上的手动球阀始终闭合，此阶段为带压注浆阶段，待注浆管上压力表示数为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统，其特征在于：包括储液罐、封孔注浆泵组件、囊袋式封孔装置、负压回收泵组件和PLC自动控制系统，囊袋式封孔装置安装在瓦斯抽采管外部并伸入到钻孔内，钻孔从孔口到孔底为由左向右的方向，储液罐内储存有浆液，封孔注浆泵组件的进口与储液罐出口连接，囊袋式封孔装置内部穿设有注浆管和回收管，封孔注浆泵组件的出口与注浆管左端口连接，负压回收泵组件的进口与回收管左端口连接，负压回收泵组件的出口通过过滤器与储液罐顶部的进口连接；PLC自动控制系统包括PLC控制器、电磁阀、压力表和压力传感器，电磁阀和压力表安装在注浆管上，压力传感器连接在压力表的输出端和PLC控制器的输入端之间，PLC控制器的输出端分别与电磁阀的输入端和封孔注浆泵组件的输入端连接。2.根据权利要求1所述的可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统，其特征在于：囊袋式封孔装置包括同轴向安装在瓦斯抽采管上的左囊袋和右囊袋，左囊袋和右囊袋外形均为圆柱形，左囊袋和右囊袋的中心设有套在瓦斯抽采管外圆的圆柱孔；钻孔在左囊袋和右囊袋之间形成注浆密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇恒，徐森，侯玉亭，曹升玲，刘晓，敬复兴，蔺海晓，韩颖，李定启，李勇，宣德全，张智峰，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：