CN106481335A - 一种点注式封孔测压装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种点注式封孔测压装置及方法，涉及煤矿瓦斯治理技术领域，所述测压段包括花管；所述封孔段包括依次同轴连接的第一实管、第二实管、第三实管、第四实管；花管上包有纱网且前端带有尖锥；所述第一实管、第二实管、第三实管和第四实管均具有挡板；所述第一实管和第三实管上分别固定有第一囊袋和第二囊袋；还包括测压管、第一注浆管和第二注浆管；所述测压管依次穿过第二囊袋、第一囊袋伸入所述花管内；所述第一注浆管依次穿过所述第二囊袋、第一囊袋，所述第一注浆管前端设有堵头；所述第二注浆管穿过第二囊袋；所述第一囊袋在煤层底板位置，本发明结构设计合理，使用高效方便，效率高成本低。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯治理技术领域，具体涉及一种点注式封孔测压装置及方法。
背景技术
在测压钻孔采用传统方法封孔过程中，由于地层破碎、含水等原因，造成所测压力偏小或偏大。传统的“两堵一注”封孔方法中“外堵头”一般在1～2m处，“内堵头”一般不超过20m，其存在的主要不足有：因为巷道均有一松动圈，所以钻孔施工至预见煤前需预注浆，甚至下岩芯管，以封堵巷道裂隙，其工程量大，且往往达不到理想效果，所测压力比实际压力偏小；地层含水时，水进入测压气室，造成所测压力比实际压力偏大。地层破碎、含水严重影响测压效果。
针对于此，需要做出改进。
发明内容
本发明提供了一种封孔密实性好的点注式封孔测压装置及方法。
一种点注式封孔测压装置，包括测压段和封孔段；
所述测压段包括花管；
所述封孔段包括依次同轴连接的第一实管、第二实管、第三实管、第四实管；花管上包有纱网且前端带有尖锥；所述花管与所述第一实管同轴连接；所述第一实管、第二实管、第三实管和第四实管均具有挡板；所述第一实管和第三实管上分别固定有第一囊袋和第二囊袋；所述第一实管和第二实管上的挡板 分别位于所述第一囊袋两端，所述第三实管和第四实管上的挡板分别位于所述第二囊袋两端；
还包括测压管、第一注浆管和第二注浆管；所述测压管依次穿过第二囊袋、第一囊袋伸入所述花管内；所述第一注浆管依次穿过所述第二囊袋、第一囊袋，所述第一注浆管前端设有堵头；所述第二注浆管穿过第二囊袋；所述第一囊袋在煤层底板位置。
进一步的，所述第一囊袋和第二囊袋分别包裹在所述第一实管和第三实管的四周。
进一步的，所述第一注浆管处于所述第一囊袋内的管体上设置有逆止阀；所述第二注浆管处于所述第二囊袋内的管体上同样设置有逆止阀。
进一步的，所述第一注浆管处于所述第一囊袋和所述第二囊袋之间的位置还设置有柱塞状***阀；所述的第二注浆管末端还设置有***阀。
进一步的，所述挡板为通过丝扣连接在所述第一实管和所述第三实管两端的实心圆锥体。
进一步的，所述花管为一根长度2米直径1寸的PVC花管；所述第一实管为一根长度1米直径1寸PVC实管；所述第二实管为三根长度2米直径1寸PVC实管首尾同轴连接；所述第三实管为一根长度1米直径1寸PVC实管；所述第四实管为一根0.2米直径1寸PVC实管。
一种点注式封孔测压方法，包括以下步骤：
1)下管：孔口往里依次下花管、第一实管、第二实管、第三实管、第四实管；所述花管处于煤层段；所述花管包有纱网且前端带有尖锥；第一实管和第三实管上分别固定有第一囊袋和第二囊袋；
2)穿入三根胶管：第一根依次穿过第二囊袋、第一囊袋伸入至煤层段的花管内，为测压管；第二根进入第二囊袋、第一囊袋中，为第一注浆管；第三根穿过第二囊袋，为第二注浆管；
3)注浆：用第一注浆管进行注浆，当钻孔出浆时停止注浆并用清水反复冲刷第一注浆管；再用第二注浆管进行注浆，直至第一注浆管返浆后扎紧第一注浆管，继续注浆，当压力稳定在2MPa及以上时，注浆结束。
进一步的，在步骤1)中，在第一囊袋和第二囊袋的前后方均固定有挡板；且所述第一囊袋在煤层底板位置。
进一步的，所述步骤3)中注浆采用的是0.7:1比例搅拌均匀的水泥浆。
进一步的，在步骤2)中，所述测压管的直径为6mm，所述第一注浆管的直径为12mm，第二注浆管的直径为12mm。
本发明的优点在于：本发明的装置，相较于传统的封孔装置，密封性好，且节省材料，单孔封孔成本降低；避开了地层破碎、含水对测压结果的影响，提高了测压精度；测压管采用一根6mm的胶管，避免了接头漏气；两个囊袋分别固定在两根1m长带档板PVC实管上，两头用挡板是保证囊袋下入过程中不被破坏；本发明的方法相较于传统方法，用材少，工序简单，施工更方便。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合附图1，本发明一种点注式封孔测压装置，包括测压段和封孔段；
所述测压段包括花管11；
所述封孔段包括依次同轴连接的第一实管21、第二实管22、第三实管23、第四实管24；花管11上包有纱网12且前端带有尖锥13；所述花管11与所述第一实管21同轴连接；所述第一实管21、第二实管22、第三实管23和第四实管24均具有挡板25，两头用挡板25是保证囊袋下入过程中不被破坏；所述第一实管21和第三实管23上分别固定有第一囊袋26和第二囊袋27；所述第一实管21和第二实管22上的挡板25分别位于所述第一囊袋26两端，所述第三实管23和第四实管24上的挡板25分别位于所述第二囊袋27两端；
还包括测压管31、第一注浆管32和第二注浆管33；所述测压管31依次穿过第二囊袋27、第一囊袋26伸入所述花管11内；所述第一注浆管32依次穿过所述第二囊袋27、第一囊袋26，所述第一注浆管32前端设有堵头321；所述第二注浆管33穿过第二囊袋27；所述第一囊袋26在煤层底板位置。
进一步的，所述第一囊袋26和第二囊袋27分别包裹在所述第一实管21和第三实管23的四周。
进一步的，所述第一注浆管32处于所述第一囊袋27内的管体上设置有逆止阀(图中未示出)；所述第二注浆管33处于所述第二囊袋27内的管体上同样设置有逆止阀(图中未示出)。
进一步的，所述第一注浆管32处于所述第一囊袋26和所述第二囊袋27之间的位置还设置有柱塞状***阀322；所述的第二注浆管33末端还设置有*** 阀331。
进一步的，所述挡板25为通过丝扣连接在所述第一实管21和所述第三实管23两端的实心圆锥体，通过丝扣连接，连接更加稳固，密实性好；
进一步的，所述花管11为一根长度2米直径1寸的PVC花管；所述第一实管21为一根长度1米直径1寸PVC实管；所述第二实管22为三根长度2米直径1寸PVC实管首尾同轴连接；所述第三实管23为一根长度1米直径1寸PVC实管；所述第四实管24为一根0.2米直径1寸PVC实管。
一种点注式封孔测压方法，包括以下步骤：
1)下管：孔口往里依次下花管11、第一实管21、第二实管22、第三实管23、第四实管24；所述花管11处于煤层段；所述花管11包有纱网12且前端带有尖锥13；第一实管21和第三实管23上分别固定有第一囊袋26和第二囊袋27；
2)穿入三根胶管：第一根依次穿过第二囊袋27、第一囊袋26伸入至煤层段的花管11内，为测压管31；第二根进入第二囊袋27、第一囊袋26中，为第一注浆管32；第三根穿过第二囊袋27，为第二注浆管33；
3)注浆：用第一注浆管32进行注浆，当钻孔出浆时停止注浆并用清水反复冲刷第一注浆管32；再用第二注浆管33进行注浆，直至第一注浆管32返浆后扎紧第一注浆管32，继续注浆，当压力稳定在2MPa及以上时，注浆结束。
进一步的，在步骤1)中，在第一囊袋26和第二囊袋27的前后方均固定有挡板25；且所述第一囊袋26在煤层底板位置，两头使用挡板25是保证囊袋下入过程中不被破坏；
进一步的，所述步骤3)中注浆采用的是0.7:1比例搅拌均匀的水泥浆。
作为一个实际的案例，在步骤2)中，所述测压管的直径采用6mm，所述第一注浆管的直径为12mm，第二注浆管的直径为12mm。
在实际使用中，要事先计算好测压管长度，保证第一囊袋26封至煤层底板位置，严格按照水灰比0.7：1进行配置水泥浆液，前期注浆要放慢注浆速度，确保囊袋涨开、***阀正常打开，后续注浆时可稍微加快注浆速度，注浆压力稳定在2MPa及以上后方可停止注浆，封孔注浆结束24h后方可装压力表，以免影响测压效果，在使用中及时观测压力表读数。
一个实际的案例：
某运顺外段揭煤前探测压现场采用点注式封孔测压施工情况：
(一)瓦斯地质情况
该处13-1煤层为黑色，块状，粉末状，条痕黑色，以亮煤为主，暗煤次之，少量镜煤，玻璃光泽，属半亮性煤。13-1煤层直接顶板为2.90m的砂质泥岩及3.50m的细砂岩，局部区段老顶砂岩直覆；直接底板为泥岩、砂质泥岩及13-1下煤层。
预计该处13-1煤层原始瓦斯压力1.0～2.0MPa，原始瓦斯含量5.5～6.0m3/t。
(二)钻孔设计
某运顺外段距13-1煤层顶板法距10m前，在某胶带机大巷内设计3个测压钻孔(1#、2#、3#)，准确测得13-1及13-1下煤层综合瓦斯压力，其中2#测压孔布置在巷道正前方，1#测压孔布置在巷道轮廓线外11.7m，3#测压孔布置在巷道轮廓线外16.9m。
(三)钻孔施工情况
2016年8月29日开始施工，1#、2#钻孔采用传统“两堵一注”方式进行封孔，3#钻孔采用“点注式”方式进行封孔。
(四)取得的效果
1、节省材料。点注式封孔费用约410元/孔左右，囊袋封孔段2至孔口5，无需4分铁管、4分管箍、注浆等，而一堵多注工艺，单孔封孔及合茬费用达1623元/孔，单孔成本降低75％。
2、节省时间。采用点注式工艺封孔，钻孔直接施工至见煤3m停钻，然后封孔注浆即可，一气呵成。而采用两堵一注工艺时，需施工至预见煤前2m起钻后，再对钻孔进行带压注浆封堵裂隙及出水点，待水泥凝固48h之后，进行透孔至见煤后3m，再进行封孔，工序繁杂，浪费时间，无法做到快速测压。
3、提高测压的准确性。两堵一注通过一根根相连接的四分铁管进行测压，而点注式封孔工艺利用一根6mm的软管来测压，减小了因接头连接不紧而造成漏气的可能性。而通过点注式封孔，将封孔段移至孔底，隔离了测压气室外的裂隙带及出水点，大大提高了测压的准确性。
五、两种封孔工艺对比表
表1两种封孔工艺对比表(按孔深30m)
由此可以看出，点注式用时少，材料成本低。
本发明的优点在于：本发明的装置，相较于传统的封孔装置，密封性好，且节省材料，单孔封孔成本降低；避开了地层破碎、含水对测压结果的影响，提高了测压精度；测压管采用一根6mm的胶管，避免了接头漏气；两个囊袋分别固定在两根1m长带档板PVC实管上，两头用挡板是保证囊袋下入过程中不被破坏；本发明的方法相较于传统方法，用材少，工序简单，施工更方便。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种点注式封孔测压装置，其特征在于，包括测压段和封孔段；
所述测压段包括花管；
所述封孔段包括依次同轴连接的第一实管、第二实管、第三实管、第四实管；花管上包有纱网且前端带有尖锥；所述花管与所述第一实管同轴连接；所述第一实管、第二实管、第三实管和第四实管均具有挡板；所述第一实管和第三实管上分别固定有第一囊袋和第二囊袋；所述第一实管和第二实管上的挡板分别位于所述第一囊袋两端，所述第三实管和第四实管上的挡板分别位于所述第二囊袋两端；
还包括测压管、第一注浆管和第二注浆管；所述测压管依次穿过第二囊袋、第一囊袋伸入所述花管内；所述第一注浆管依次穿过所述第二囊袋、第一囊袋，所述第一注浆管前端设有堵头；所述第二注浆管穿过第二囊袋；所述第一囊袋在煤层底板位置。
2.根据权利要求1所述的一种点注式封孔测压装置，其特征在于，所述第一囊袋和第二囊袋分别包裹在所述第一实管和第三实管的四周。
3.根据权利要求1所述的一种点注式封孔测压装置，其特征在于，所述第一注浆管处于所述第一囊袋内的管体上设置有逆止阀；所述第二注浆管处于所述第二囊袋内的管体上同样设置有逆止阀。
4.根据权利要求1所述的一种点注式封孔测压装置，其特征在于，所述第一注浆管处于所述第一囊袋和所述第二囊袋之间的位置还设置有柱塞状***阀；所述的第二注浆管末端还设置有***阀。
5.根据权利要求1所述的一种点注式封孔测压装置，其特征在于，所述挡板为通过丝扣连接在所述第一实管和所述第三实管两端的实心圆锥体。
6.根据权利要求1所述的一种点注式封孔测压装置，其特征在于，所述花管为一根长度2米直径1寸的PVC花管；所述第一实管为一根长度1米直径1寸PVC实管；所述第二实管为三根长度2米直径1寸PVC实管首尾同轴连接；所述第三实管为一根长度1米直径1寸PVC实管；所述第四实管为一根0.2米直径1寸PVC实管。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种点注式封孔测压装置进行点注式封孔测压的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)下管：孔口往里依次下花管、第一实管、第二实管、第三实管、第四实管；所述花管处于煤层段；所述花管包有纱网且前端带有尖锥；第一实管和第三实管上分别固定有第一囊袋和第二囊袋；
2)穿入三根胶管：第一根依次穿过第二囊袋、第一囊袋伸入至煤层段的花管内，为测压管；第二根进入第二囊袋、第一囊袋中，为第一注浆管；第三根穿过第二囊袋，为第二注浆管；
3)注浆：用第一注浆管进行注浆，当钻孔出浆时停止注浆并用清水反复冲刷第一注浆管；再用第二注浆管进行注浆，直至第一注浆管返浆后扎紧第一注浆管，继续注浆，当压力稳定在2MPa及以上时，注浆结束。
8.根据权利要求7所述的一种点注式封孔测压方法，其特征在于，在步骤1)中，在第一囊袋和第二囊袋的前后方均固定有挡板；且所述第一囊袋在煤层底板位置。
9.根据权利要求7所述的一种点注式封孔测压方法，其特征在于，所述步骤3)中注浆采用的是0.7:1比例搅拌均匀的水泥浆。
10.根据权利要求7所述的一种点注式封孔测压方法，其特征在于，在步骤2)中，所述测压管的直径为6mm，所述第一注浆管的直径为12mm，第二注浆管的直径为12mm。
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