一种深孔瓦斯压力定点测定系统及其测定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种深孔瓦斯压力定点测定系统及其测定方法，测定系统包括封孔测压组件、定位支撑组件，定位支撑组件与封孔测压组件相连接；测定方法包括以下步骤：S1、完成定向测压钻孔的施工；S2、将定位支撑组件推送至钻孔内；S3、首次缓慢退出钻杆，令定位支撑组件与钻孔之间实现支撑定位；S4、再次缓慢退钻杆直至完全退出钻孔，令支撑管道与钢丝绳在钻孔深部形成定滑轮结构；S5、截断钢丝绳一端与变径件的连接，并重新与测压管的一端连接固定，通过牵拉钢丝绳将测压管以及注浆封孔机构下放至钻孔内测压封堵位置；S6、在钻孔外对封孔管路进行注浆及粘液，完成钻孔的封闭；S7、在测压管外端端头安装测压仪表进行瓦斯压力观测。管外端端头安装测压仪表进行瓦斯压力观测。管外端端头安装测压仪表进行瓦斯压力观测。

【技术实现步骤摘要】
一种深孔瓦斯压力定点测定系统及其测定方法


[0001]本专利技术涉及煤矿瓦斯压力测定领域，尤其涉及一种深孔瓦斯压力定点测定系统及其测定方法。

技术介绍

[0002]煤层瓦斯压力是判断煤层突出危险性大小，评价瓦斯治理效果的重要指标。目前井下煤层瓦斯压力直接测定主要采取胶圈（胶囊）粘液封孔法和“两堵一注”封孔法，利用丝扣连接的多节硬质短管或一根软质长通管作为测压管路，将封孔位置以里的瓦斯气体引至钻孔外进行压力测定，该方法一般针对封孔深度在20m以浅位置的钻孔。随着定向钻机装备发展及普及，施工定向长钻孔进行大区瓦斯治理成为矿井瓦斯治理的重要发展方向，而随之相对应的深孔瓦斯参数定点测定技术尚处于研发攻关阶段，特别是针对数百米深孔的瓦斯压力定点测定技术基本处于空白状态，其主要原因是现有适用于煤层瓦斯压力测定的深孔封孔技术尚未取得突破，现有的胶圈（胶囊）粘液封孔法和“两堵一注”封孔法在现场实际应用过程中均无法将软质测压管推送至钻孔深处，从而无法实现钻孔深处的封孔测压操作，有必要对其进行改进。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是针对上述问题，提供一种结构简单、操作便利的深孔瓦斯压力定点测定系统及其测定方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种深孔瓦斯压力定点测定系统，包括封孔测压组件、定位支撑组件，定位支撑组件与封孔测压组件相连接；所述封孔测压组件包括注浆封孔机构、瓦斯测定机构、恒压补给机构，恒压补给机构设置在钻孔外侧，恒压补给机构与设置在钻孔内的注浆封孔机构相连接；所述定位支撑组件位于钻孔内部，瓦斯测定机构由钻孔外侧穿过注浆封孔机构后与定位支撑组件相连接；所述定位支撑组件包括钢丝绳、卡位机构、限位机构，卡位机构通过限位机构与钻孔内壁卡接，钢丝绳的一端绕过卡位机构后与瓦斯测定机构相连接。
[0005]进一步的，所述卡位机构包括支撑管道、变径件，支撑管道为圆形管道，支撑管道的一端呈封口状设置，支撑管道的封口端一侧侧壁上设置有若干个进气孔，支撑管道另一端开口设置且支撑管道的开口端连接有变径件，变径件的一端滑动套设在支撑管道内且该端头与支撑管道之间键连接，变径件的另一端与钻杆端头螺纹连接，支撑管道中部内侧设置有第一连接件，支撑管道侧壁上设置有穿线槽，钢丝绳的一端与设置在变径件端头的第二连接件相连接，钢丝绳的另一端绕过第一连接件后从支撑管道管道侧壁上的穿线槽穿出到钻孔外侧；当钢丝绳与瓦斯测定机构连接时，钢丝绳与第二连接件断开连接并与瓦斯测定机构相连接。
[0006]进一步的，所述限位机构包括柔性伸缩条、活动环；所述柔性伸缩条、活动环均套设在支撑管道中部外侧，柔性伸缩条靠近支撑管道封口端的一端与支撑管道外侧壁固定连
接，柔性伸缩条靠近支撑管道开口端的一端与活动环固定连接，活动环与支撑管道滑动连接且活动环可沿支撑管道的轴向滑动。
[0007]进一步的，所述注浆封孔机构包括注浆管、两组囊袋封孔单元，两组囊袋封孔单元沿钻孔的轴线方向依次设置，两组囊袋封孔单元均包括两个囊袋，两个囊袋沿钻孔的轴线方向依次设置，注浆管依次穿过两组囊袋封孔单元中的四个囊袋，注浆管的一端封口设置，注浆管的另一端与注浆设备相连通；注浆管外侧壁上设置有四个第一注浆口，四个第一注浆口分别位于四个囊袋内且第一注浆口内设置有止回阀；注浆管外侧壁上设置有两个第二注浆口，两个第二注浆口分别位于两组囊袋封孔单元中的两个囊袋之间，第二注浆口内设置有爆破阀。
[0008]进一步的，所述恒压补给机构包括进液管、返液管、高压气源瓶、粘液罐，进液管、返液管的一端位于两组囊袋封孔单元之间，进液管、返液管的另一端穿过一组囊袋封孔单元后伸出钻孔外侧，返液管伸出钻孔外侧的一端设置有控制阀，进液管伸出钻孔外侧的一端伸入到黏液罐底端，黏液罐顶端与高压气源瓶管路连接。
[0009]进一步的，所述瓦斯测定机构包括测压管、测压仪表，测压管的一端与位于钻孔外侧的测压仪表相连接，测压管的另一端依次穿过四个囊袋后与钢丝绳的一端相连接。
[0010]一种深孔瓦斯压力定点测定系统的测定方法，包括以下步骤：S1、按照设计完成定向测压钻孔的施工，准确记录钻孔深度L0及钻孔施工过程中围岩岩性特征，结合钻孔深度L0及围岩岩性特征，确定钻孔的封孔深度L1；S2、将卡位机构中的变径件安装在钻杆前端，利用钻杆将卡位机构缓慢推送至钻孔的封孔位置里端，同时缓慢延长钢丝绳，使其与卡位机构同步在钻孔内延伸，并记录卡位机构的推送深度L2；S3、首次缓慢退出钻杆，保持钢丝绳在钻孔外部分固定不动，卡位机构中的支撑管道、变径件随着钻杆向钻孔外移动，限位机构中的活动环滑动并对柔性伸缩条进行收缩挤压，柔性伸缩条外侧与钻孔内壁抵接，令支撑管道与钻孔之间实现支撑定位；S4、再次缓慢退钻杆直至完全退出钻孔，同时缓慢延长钢丝绳，使其与变径件同步在钻孔内后退，在变径件退出钻孔后，支撑管道与钢丝绳在钻孔深部形成定滑轮结构；S5、截断钢丝绳一端与变径件的连接，并重新与瓦斯测定机构中测压管的一端连接固定，通过牵拉钢丝绳的另一端牵引测压管以及注浆封孔机构下放至钻孔内测压封堵位置，测压管下放深度为钻孔的封孔深度L1；S6、在钻孔外，利用注浆设备对注浆封孔机构中的注浆管泵注水泥浆，注浆封孔机构将钻孔封堵；然后利用恒压补给机构泵注粘液，实现对钻孔的粘液封堵操作，最终完成钻孔的完全封闭；S7、在测压管外端端头安装测压仪表，利用测压仪表开展瓦斯压力观测操作，并定期记录煤层瓦斯压力。
[0011]进一步的，所述卡位机构的推送深度L2大于钻孔的封孔深度L1不少于2m；钢丝绳长度不小于钻孔深度L0的2倍。
[0012]进一步的，所述高压气源瓶的压力为预计煤层瓦斯压力的1.5倍。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术提供了一种结构简单、可靠有效的深孔瓦斯压力定点测定系统及其测定方
法，其在测压钻孔施工结束后，利用定位支撑组件在钻孔孔底形成定滑轮结构，通过钢丝绳牵引将注浆封孔机构、测压管下放至预定封堵测压位置，接着利用注浆封孔机构实现钻孔密封，并通过测压管将瓦斯气体引导至钻孔外部，利用测压仪表直接读取瓦斯压力数据，最终获得瓦斯压力测定结果；本专利技术通过定位支撑组件的设计，使得其可以迅速将软质测压管以及注浆封孔机构牵引至钻孔深处，解决了现有技术中不易将软质测压管推送至钻孔深处导致无法在钻孔深处进行瓦斯压力测定的技术缺陷；本专利技术相较于现有技术中的测压钻孔孔口封堵操作，其能够在孔深数百米位置进行封堵并形成较为密闭的测压气室，一方面可减少测压气室的体积，降低瓦斯压力平衡时间和压力损失，另一方面可最大限度的避免长钻孔可能存在的漏气点，有效提高了瓦斯压力测定结果的准确性，给煤矿开采作业作出了一定的贡献。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深孔瓦斯压力定点测定系统，包括封孔测压组件，其特征在于：所述深孔瓦斯压力定点测定系统还包括定位支撑组件，定位支撑组件与封孔测压组件相连接；所述封孔测压组件包括注浆封孔机构、瓦斯测定机构、恒压补给机构，恒压补给机构设置在钻孔外侧，恒压补给机构与设置在钻孔内的注浆封孔机构相连接；所述定位支撑组件位于钻孔内部，瓦斯测定机构由钻孔外侧穿过注浆封孔机构后与定位支撑组件相连接；所述定位支撑组件包括钢丝绳、卡位机构、限位机构，卡位机构通过限位机构与钻孔内壁卡接，钢丝绳的一端绕过卡位机构后与瓦斯测定机构相连接。2.如权利要求1所述的深孔瓦斯压力定点测定系统，其特征在于：所述卡位机构包括支撑管道、变径件，支撑管道为圆形管道，支撑管道的一端呈封口状设置，支撑管道的封口端一侧侧壁上设置有若干个进气孔，支撑管道另一端开口设置且支撑管道的开口端连接有变径件，变径件的一端滑动套设在支撑管道内且该端头与支撑管道之间键连接，变径件的另一端与钻杆端头螺纹连接，支撑管道中部内侧设置有第一连接件，支撑管道侧壁上设置有穿线槽，钢丝绳的一端与设置在变径件端头的第二连接件相连接，钢丝绳的另一端绕过第一连接件后从支撑管道管道侧壁上的穿线槽穿出到钻孔外侧；当钢丝绳与瓦斯测定机构连接时，钢丝绳与第二连接件断开连接并与瓦斯测定机构相连接。3.如权利要求2所述的深孔瓦斯压力定点测定系统，其特征在于：所述限位机构包括柔性伸缩条、活动环；所述柔性伸缩条、活动环均套设在支撑管道中部外侧，柔性伸缩条靠近支撑管道封口端的一端与支撑管道外侧壁固定连接，柔性伸缩条靠近支撑管道开口端的一端与活动环固定连接，活动环与支撑管道滑动连接且活动环可沿支撑管道的轴向滑动。4.如权利要求3所述的深孔瓦斯压力定点测定系统，其特征在于：所述注浆封孔机构包括注浆管、两组囊袋封孔单元，两组囊袋封孔单元沿钻孔的轴线方向依次设置，两组囊袋封孔单元均包括两个囊袋，两个囊袋沿钻孔的轴线方向依次设置，注浆管依次穿过两组囊袋封孔单元中的四个囊袋，注浆管的一端封口设置，注浆管的另一端与注浆设备相连通；注浆管外侧壁上设置有四个第一注浆口，四个第一注浆口分别位于四个囊袋内且第一注浆口内设置有止回阀；注浆管外侧壁上设置有两个第二注浆口，两个第二注浆口分别位于两组囊袋封孔单元中的两个囊袋之间，第二注浆口内设置有爆破阀。5.如权利要求4所述的深孔瓦斯压力定点测定系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳飞，李学臣，郝殿，姚学庆，张清田，魏培瑾，易书钢，薛文涛，
申请(专利权)人：焦作煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：