CN108086945A - 一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置及其封孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置及其封孔方法，该装置包括：钻设在煤层中的钻孔，钻孔顶端在二1煤层的形成的钻孔气室，钻孔气室内腔中设置有上封孔管，钻孔下端设置有下封孔管，上封孔管的管壁上套设有封孔管固定装置，上封孔管通过推送杆送入钻孔气室的上部，下封孔管的外管壁与钻孔气室的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋和下囊袋，上囊袋和下囊袋形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管上设有注浆管，通过注浆管注入膨胀浆料，该封孔方法采用在钻孔气室位置至穿煤段布置上封孔管，下封孔管采用“两堵一注”带压封孔，中间利用钻孔的岩石段进行抽放，达到封孔气密性好，不易漏气同时降低封孔费用节约钻孔成本。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置及其封孔方法。
背景技术
矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一。瓦斯***和瓦斯突出是当今煤矿的灾害之最，每年造成许多的人员伤亡和巨大的财产损失。因此，预防瓦斯灾害是对降低煤矿事故、保质煤炭工业健康持续发展，具有重要意义。
煤矿瓦斯抽采就是向煤层或瓦斯集聚区域打钻，将钻孔接在专用的管路上，用抽采设备将煤层和采空区中的瓦斯抽至地面，加以利用；抽采瓦斯能够降低开采煤矿过程中瓦斯涌出量，防止瓦斯超限，预防瓦斯***和煤与瓦斯突出事故的重要措施。此外，瓦斯是优质的环保能源，抽采的瓦斯可作为燃料，用于民用和发电，同时也是重要的化工原料，使瓦斯变害为利，变废为宝，瓦斯作为煤炭伴生的资源加以开发利用，可创造出巨大的价值，提高资源的利用率。因此瓦斯抽采具有重要的意义。
然而采用传统的全程下封孔管瓦斯抽采封孔装置，在执行底板岩巷穿层钻孔配合水力冲孔增透技术预抽煤层条带瓦斯区域防突措施过程中，出现抽放浓度低、流量衰减快等问题，在执行全程下封孔管封孔后，全程下封孔管存在封孔管对接时间长、在钻孔内易脱落、耗材多、成本高等问题。
因此，生产一种结构简单，设计合理，气密性好，封孔不漏气，抽放稳定，耗材少，成本低，同时能够提高瓦斯抽采纯度，并降低瓦斯的泄露的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置及其封孔方法，具有广泛的市场前景。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供结构简单，设计合理，气密性好，封孔不漏气，抽放稳定，耗材少，成本低，同时能够提高瓦斯抽采纯度，并降低瓦斯的泄露的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置及其封孔方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔，所述的钻孔顶端在二1煤层的形成的钻孔气室，其特征在于：所述的钻孔气室内腔中设置有上封孔管，钻孔下端设置有下封孔管，所述的上封孔管上开设有孔，下封孔管上无孔，上封孔管的顶部设置有圆锥型堵头,上封孔管的管壁上套设有封孔管固定装置，上封孔管通过推送杆顶着圆锥型堵头将上封孔管送入钻孔气室的上部，下封孔管的外管壁与钻孔气室的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋和下囊袋，上囊袋和下囊袋内填充有膨胀浆料，上囊袋和下囊袋形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管上设有注浆管，注浆管上安装有阀门，通过注浆管注入膨胀浆料。
所述的封孔管固定装置为棉布囊袋，棉布囊袋上设置有拉链，通过拉链注入聚氨酯。
所述的棉布囊袋套设在上封孔管管壁上，棉布囊袋的直径根据上封孔管的直径来确定。
所述的推送杆为采用空心合金钢管制成金属推送杆。
所述的推送杆为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接。
所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，其特征在于：
所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下1～2m位置无裂隙发育的位置钻孔，使得钻孔的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层1～2m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔顶部1～2m的空间里形成钻孔气室；
步骤2：钻孔钻好，验收合格后，准备与钻孔气室煤段长度相应的上封孔管，上封孔管的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室确定好钻孔气室内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置套设的上封孔管的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置套设的位置，将直径为65～70mm棉布囊袋的封孔管固定装置套设在上封孔管上，在固定位置的封孔管处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置的拉链，取20～30g的聚氨酯用手搓3～5下使之混合，通过拉链口倒入封孔管固定装置内后，关闭拉链；
步骤4：根据钻孔的长度，通过快速接头安装若干段的小推送杆使推送杆的总长度大于钻孔气室的长度，并使用该拼接好的金属推送杆顶住上封孔管的圆锥型堵头将步骤3中安装有封孔管固定装置的上封孔管送入钻孔顶端的钻孔气室内，5～15min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到120～150mm，可受压2～3MPa后，撤回金属推送杆；
步骤5：在距离钻孔管口9m处固定一个上囊袋，在囊中间***下封孔管，并在距离钻孔管口1m处再固定一个下囊袋，使得两个囊袋与钻孔气室的内壁和下封孔管外壁形成一个封闭的空腔，在下囊袋上连接注浆管；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管上拔下后，关闭注浆管上阀门，封管结束。
本发明具有如下的积极效果：本发明一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，钻孔两端头分别设置封孔管，在钻孔的顶端形成的“钻孔气室”位置至穿煤段布置有孔的上封管，见煤点以下的上封孔管无孔的位置上安装封孔管固定装置，并使用自制金属推送杆将上封孔管送入煤层顶板，待封孔管固定装置内填充的聚氨酯膨胀凝固后，回撤金属推送杆，钻孔的下端的下封孔管上设置有上囊袋和下囊袋，上囊袋和下囊袋内填充有膨胀浆料，上囊袋和下囊袋形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管上设有注浆管，注浆管上安装有阀门，通过注浆管注入膨胀浆料，该下封孔管采用“两堵一注”带压封孔，中间利用钻孔的岩石段进行抽放，达到具备封孔气密性好，不易漏气的特点的同时降低封孔费用，从而节约钻孔施工成本。
另外，该发明具有以下的优点：
①过抽采量统计，分离式封孔与全程下封孔管封孔抽采效果更好，抽采纯度更高；
②封孔成本上，分离式封孔的单孔封孔费用比全程下封孔管封孔平均每组钻孔封孔费用降低39.1%；
③穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置及方法，具备封孔气密性好，不易漏气的特点，初抽浓度符合《防治煤与瓦斯突出规定》第五十条“预抽瓦斯浓度不低于30%的规定”
④离式封孔工艺可在相似瓦斯地质条件下推广应用。
综上所述：该发明具有结构简单，设计合理，操作简单，气密性好，封孔不漏气，抽放稳定，耗材少，成本低，同时能够提高瓦斯抽采纯度，并降低瓦斯的泄露的有益效果。
附图说明
图1为本发明的主结构示意图之一。
图2为本发明的另一角度主结构示意图之一。
图3为本发明中封孔管固定装置的结构示意图。
图4为本发明中金属推送杆推送上封管的结构示意图。
图5为本发明与传统全封闭组抽采混合流量对比图。
图6为本发明与传统全封闭组抽采纯度对比图。
图中：1钻孔，1-1钻孔气室，3煤层顶板，4二1煤层，5煤层底板，6水力冲孔影响范围，2上封孔管，2-1 圆锥型堵头，7封孔管固定装置，7-1棉布囊袋，7-2拉链，9下封孔管，11注浆管，10膨胀水泥，12上囊袋，13下囊袋，14推送杆，14-1快速接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1～6所示，一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔1，所述的钻孔1顶端在二1煤层的形成钻孔气室1-1，所述的钻孔气室1-1内腔中设置有上封孔管2，钻孔1下端设置有下封孔管9，所述的上封孔2上开设有孔，下封孔管9上无孔，上封孔管2的顶部设置有圆锥形堵头2-1，上封孔管2管壁上套设有封孔管固定装置7，上封孔管2通过推送杆14顶着圆锥形堵头2-1将上封孔管2送入钻孔气室1-1的上部，下封孔管9的外管壁与钻孔气室1-1的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋12和下囊袋13，上囊袋12和下囊袋13内填充有膨胀浆料，上囊袋12和下囊袋13形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管9的穿过下囊袋13上设有注浆管11，注浆管11上安装有阀门，通过注浆管11注入膨胀浆料。所述的封孔管固定装置7为棉布囊袋7-1，棉布囊袋7-1上设置有拉链7-2，通过拉链7-2注入聚氨酯，所述的棉布囊袋7-1套设在上封孔管2管壁上，棉布囊袋7-1的直径根据上封孔管2的直径来确定，所述的推送杆14为采用空心合金钢管制成金属推送杆，所述的推送杆14为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接，所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下1m位置无裂隙发育的位置钻孔1，使得钻孔1的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层1m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔1顶部1m的空间里形成钻孔气室1-1；
步骤2：钻孔1钻好，验收合格后，准备与钻孔气室1-1煤段长度相应的上封孔管2，上封孔管2的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室1-1确定好钻孔气室1-1内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置7套设的上封孔管2的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置7内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置7套设的位置，将直径为65mm棉布囊袋7-1的封孔管固定装置7套设在上封孔管2上，在固定位置的上封孔管2处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置7的拉链7-2，取20g的聚氨酯用手搓4下使之混合，通过拉链7-2口倒入封孔管固定装置7内后，关闭拉链7-2；
步骤4：根据钻孔1的长度，通过快速接头14-1安装若干段的小推送杆使推送杆14-1的总长度大于钻孔1的长度，并使用该拼接好的金属推送杆14-1顶住上封孔管2的圆锥型堵头2-1将步骤3中安装有封孔管固定装置7的上封孔管2送入钻孔1的钻孔气室1-1，5min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到120mm，可受压2MPa后，撤回金属推送杆14；
步骤5：在距离钻孔1的管口9m处固定一个上囊袋12，在上囊袋12中间***下封孔管9，并在距离钻孔1的管口1m处再固定一个下囊袋13，下封孔管9穿过下囊袋13，使得两个囊袋与钻孔1的内壁和下封孔管9外壁形成一个封闭的空腔，下囊袋13上连接有注浆管11，注浆管11***空腔内；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管11连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管11上拔下后，关闭注浆管11上阀门，封管结束。
实施例2
如图1～6所示，一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔1，所述的钻孔1顶端在二1煤层的形成钻孔气室1-1，所述的钻孔气室1-1内腔中设置有上封孔管2，钻孔1下端设置有下封孔管9，所述的上封孔2上开设有孔，下封孔管9上无孔，上封孔管2的顶部设置有圆锥形堵头2-1，上封孔管2管壁上套设有封孔管固定装置7，上封孔管2通过推送杆14顶着圆锥形堵头2-1将上封孔管2送入钻孔气室1-1的上部，下封孔管9的外管壁与钻孔气室1-1的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋12和下囊袋13，上囊袋12和下囊袋13内填充有膨胀浆料，上囊袋12和下囊袋13形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管9的穿过下囊袋13上设有注浆管11，注浆管11上安装有阀门，通过注浆管11注入膨胀浆料。所述的封孔管固定装置7为棉布囊袋7-1，棉布囊袋7-1上设置有拉链7-2，通过拉链7-2注入聚氨酯，所述的棉布囊袋7-1套设在上封孔管2管壁上，棉布囊袋7-1的直径根据上封孔管2的直径来确定，所述的推送杆14为采用空心合金钢管制成金属推送杆，所述的推送杆14为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接，所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下1.2m位置无裂隙发育的位置钻孔1，使得钻孔1的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层1.2m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔1的顶部1.2m的空间里形成钻孔气室1-1；
步骤2：钻孔1钻好，验收合格后，准备与钻孔气室1-1煤段长度相应的上封孔管2，上封孔管2的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室1-1确定好钻孔气室1-1内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置7套设的上封孔管2的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置7内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置7套设的位置，将直径为67mm棉布囊袋7-1的封孔管固定装置7套设在上封孔管2上，在固定位置的上封孔管2处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置7的拉链7-2，取22g的聚氨酯用手搓3下使之混合，通过拉链7-2口倒入封孔管固定装置7内后，关闭拉链7-2；
步骤4：根据钻孔1的长度，通过快速接头14-1安装若干段的小推送杆使推送杆14-1的总长度大于钻孔1的长度，并使用该拼接好的金属推送杆14-1顶住上封孔管2的圆锥型堵头2-1将步骤3中安装有封孔管固定装置7的上封孔管2送入钻孔1的钻孔气室1-1，5min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到140mm，可受压2.2MPa后，撤回金属推送杆14；
步骤5：在距离钻孔1的管口9m处固定一个上囊袋12，在上囊袋12中间***下封孔管9，并在距离钻孔1的管口1m处再固定一个下囊袋13，下封孔管9穿过下囊袋13，使得两个囊袋与钻孔1的内壁和下封孔管9外壁形成一个封闭的空腔，下囊袋13上连接有注浆管11，注浆管11***空腔内；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管11连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管11上拔下后，关闭注浆管11上阀门，封管结束。
实施例3
如图1～6所示，一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔1，所述的钻孔1顶端在二1煤层的形成钻孔气室1-1，所述的钻孔气室1-1内腔中设置有上封孔管2，钻孔1下端设置有下封孔管9，所述的上封孔2上开设有孔，下封孔管9上无孔，上封孔管2的顶部设置有圆锥形堵头2-1，上封孔管2管壁上套设有封孔管固定装置7，上封孔管2通过推送杆14顶着圆锥形堵头2-1将上封孔管2送入钻孔气室1-1的上部，下封孔管9的外管壁与钻孔气室1-1的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋12和下囊袋13，上囊袋12和下囊袋13内填充有膨胀浆料，上囊袋12和下囊袋13形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管9的穿过下囊袋13上设有注浆管11，注浆管11上安装有阀门，通过注浆管11注入膨胀浆料。所述的封孔管固定装置7为棉布囊袋7-1，棉布囊袋7-1上设置有拉链7-2，通过拉链7-2注入聚氨酯，所述的棉布囊袋7-1套设在上封孔管2管壁上，棉布囊袋7-1的直径根据上封孔管2的直径来确定，所述的推送杆14为采用空心合金钢管制成金属推送杆，所述的推送杆14为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接，所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下1.5m位置无裂隙发育的位置钻孔1，使得钻孔1的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层1.5m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔1顶部1.5m的空间里形成钻孔气室1-1；
步骤2：钻孔1钻好，验收合格后，准备与钻孔气室1-1煤段长度相应的上封孔管2，上封孔管2的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室1-1确定好钻孔气室1-1内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置7套设的上封孔管2的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置7内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置7套设的位置，将直径为66mm棉布囊袋7-1的封孔管固定装置7套设在上封孔管2上，在固定位置的上封孔管2处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置7的拉链7-2，取25g的聚氨酯用手搓4下使之混合，通过拉链口倒入封孔管固定装置7内后，关闭拉链7-2；
步骤4：根据钻孔1的长度，通过快速接头14-1安装若干段的小推送杆使推送杆14-1的总长度大于钻孔1的长度，并使用该拼接好的金属推送杆14-1顶住上封孔管2的圆锥型堵头2-1将步骤3中安装有封孔管固定装置7的上封孔管2送入钻孔1的钻孔气室1-1，8min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到130mm，可受压2.5MPa后，撤回金属推送杆14；
步骤5：在距离钻孔1的管口9m处固定一个上囊袋12，在上囊袋12中间***下封孔管9，并在距离钻孔1的管口1m处再固定一个下囊袋13，下封孔管9穿过下囊袋13，使得两个囊袋与钻孔1的内壁和下封孔管9外壁形成一个封闭的空腔，下囊袋13上连接有注浆管11，注浆管11***空腔内；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管11连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管11上拔下后，关闭注浆管11上阀门，封管结束。
实施例4
如图1～6所示，一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔1，所述的钻孔1顶端在二1煤层的形成钻孔气室1-1，所述的钻孔气室1-1内腔中设置有上封孔管2，钻孔1下端设置有下封孔管9，所述的上封孔2上开设有孔，下封孔管9上无孔，上封孔管2的顶部设置有圆锥形堵头2-1，上封孔管2管壁上套设有封孔管固定装置7，上封孔管2通过推送杆14顶着圆锥形堵头2-1将上封孔管2送入钻孔气室1-1的上部，下封孔管9的外管壁与钻孔气室1-1的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋12和下囊袋13，上囊袋12和下囊袋13内填充有膨胀浆料，上囊袋12和下囊袋13形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管9的穿过下囊袋13上设有注浆管11，注浆管11上安装有阀门，通过注浆管11注入膨胀浆料。所述的封孔管固定装置7为棉布囊袋7-1，棉布囊袋7-1上设置有拉链7-2，通过拉链7-2注入聚氨酯，所述的棉布囊袋7-1套设在上封孔管2管壁上，棉布囊袋7-1的直径根据上封孔管2的直径来确定，所述的推送杆14为采用空心合金钢管制成金属推送杆，所述的推送杆14为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接，所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下1.8m位置无裂隙发育的位置钻孔1，使得钻孔1的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层1.8m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔1顶部1.8m的空间里形成钻孔气室1-1；
步骤2：钻孔1钻好，验收合格后，准备与钻孔气室1-1煤段长度相应的上封孔管2，上封孔管2的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室1-1确定好钻孔气室1-1内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置7套设的上封孔管2的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置7内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置7套设的位置，将直径为68mm棉布囊袋7-1的封孔管固定装置7套设在上封孔管2上，在固定位置的上封孔管2处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置7的拉链7-2，取28g的聚氨酯用手搓4下使之混合，通过拉链口倒入封孔管固定装置7内后，关闭拉链7-2；
步骤4：根据钻孔1的长度，通过快速接头14-1安装若干段的小推送杆使推送杆14-1的总长度大于钻孔1的长度，并使用该拼接好的金属推送杆14-1顶住上封孔管2的圆锥型堵头2-1将步骤3中安装有封孔管固定装置7的上封孔管2送入钻孔1的钻孔气室1-1，12min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到130mm，可受压2.8MPa后，撤回金属推送杆14；
步骤5：在距离钻孔1的管口9m处固定一个上囊袋12，在上囊袋12中间***下封孔管9，并在距离钻孔1的管口1m处再固定一个下囊袋13，下封孔管9穿过下囊袋13，使得两个囊袋与钻孔1的内壁和下封孔管9外壁形成一个封闭的空腔，下囊袋13上连接有注浆管11，注浆管11***空腔内；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管11连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管11上拔下后，关闭注浆管11上阀门，封管结束。
实施例5
如图1～6所示，一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔1，所述的钻孔1顶端在二1煤层的形成钻孔气室1-1，所述的钻孔气室1-1内腔中设置有上封孔管2，钻孔1下端设置有下封孔管9，所述的上封孔2上开设有孔，下封孔管9上无孔，上封孔管2的顶部设置有圆锥形堵头2-1，上封孔管2管壁上套设有封孔管固定装置7，上封孔管2通过推送杆14顶着圆锥形堵头2-1将上封孔管2送入钻孔气室1-1的上部，下封孔管9的外管壁与钻孔气室1-1的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋12和下囊袋13，上囊袋12和下囊袋13内填充有膨胀浆料，上囊袋12和下囊袋13形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管9的穿过下囊袋13上设有注浆管11，注浆管11上安装有阀门，通过注浆管11注入膨胀浆料。所述的封孔管固定装置7为棉布囊袋7-1，棉布囊袋7-1上设置有拉链7-2，通过拉链7-2注入聚氨酯，所述的棉布囊袋7-1套设在上封孔管2管壁上，棉布囊袋7-1的直径根据上封孔管2的直径来确定，所述的推送杆14为采用空心合金钢管制成金属推送杆，所述的推送杆14为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接，所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下2m位置无裂隙发育的位置钻孔1，使得钻孔1的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层2m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔1顶部2m的空间里形成钻孔气室1-1；
步骤2：钻孔1钻好，验收合格后，准备与钻孔气室1-1煤段长度相应的上封孔管2，上封孔管2的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室1-1确定好钻孔气室1-1内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置7套设的上封孔管2的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置7内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置7套设的位置，将直径为70mm棉布囊袋7-1的封孔管固定装置7套设在上封孔管2上，在固定位置的上封孔管2处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置7的拉链，取30g的聚氨酯用手搓5下使之混合，通过拉链7-2口倒入封孔管固定装置7内后，关闭拉链7-2；
步骤4：根据钻孔1的长度，通过快速接头14-1安装若干段的小推送杆使推送杆14-1的总长度大于钻孔1的长度，并使用该拼接好的金属推送杆14-1顶住上封孔管2的圆锥型堵头2-1将步骤3中安装有封孔管固定装置7的上封孔管2送入钻孔1的钻孔气室1-1，15min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到150mm，可受压3MPa后，撤回金属推送杆14；
步骤5：在距离钻孔1的管口9m处固定一个上囊袋12，在上囊袋12中间***下封孔管9，并在距离钻孔1的管口1m处再固定一个下囊袋13，下封孔管9穿过下囊袋13，使得两个囊袋与钻孔1的内壁和下封孔管9外壁形成一个封闭的空腔，下囊袋13上连接有注浆管11，注浆管11***空腔内；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管11连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管11上拔下后，关闭注浆管11上阀门，封管结束。
1.传统工艺与本发明工艺封孔消耗对比
表1 本发明分离式封孔与传统工艺全程下封孔管封孔情况统计表
备注：①为分离式封孔 ②为全程下封孔管封孔
表1分离式封孔比全程下封孔管封孔节约封孔管长度可达到15～51m。
2.组抽采参数对比
附图5组抽采流量对比，图中显示分离式封孔的混合流量0.07～0.23m3/min，全程下封孔管0.07～0.14m3/min，分离式全程抽采封孔组开抽前7天流量偏大，7天后与全程下封孔管封孔的流量基本一致。
3.组抽采参数对比
附图6是组抽采纯量对比，图中显示分离式全程抽采封孔组的日抽采纯量最大38.6m3，最小2.6m3，全程下封孔管封孔组的日抽采纯量最大27.1m3，最小3.2m3，抽采纯度大致相同，最大抽采纯度分离式全程抽采封孔组略高。
4.经济效益分析
表2 封孔材料成本对比（以试验钻孔平均孔深41m为例）
表2中分离式封孔的成本约680元左右，全程下封孔管成本约1118元，相比减少封孔管材料费用468元，增加封孔管固定装置材料费用30元。分离式封孔的单孔费用比全程下封孔管节约438元，22204底抽巷长度1365m，设计钻孔工程170组，按每组钻孔最低5个进行统计，全部使用这种工艺可节约封孔管费用37.2万元以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，包括：钻设在煤层中的钻孔，所述的钻孔顶端在二1煤层的形成的钻孔气室，其特征在于：所述的钻孔气室内腔中设置有上封孔管，钻孔下端设置有下封孔管，所述的上封孔管上开设有孔，下封孔管上无孔，上封孔管的顶部设置有圆锥型堵头,上封孔管的管壁上套设有封孔管固定装置，上封孔管通过推送杆顶着圆锥型堵头将上封孔管送入钻孔气室的上部，下封孔管的外管壁与钻孔气室的内管壁形成的空腔中设置有上囊袋和下囊袋，上囊袋和下囊袋内填充有膨胀浆料，上囊袋和下囊袋形成的中间空腔填充有膨胀浆料，下封孔管上设有注浆管，注浆管上安装有阀门，通过注浆管注入膨胀浆料。
2.根据权利要求1所述的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的封孔管固定装置为棉布囊袋，棉布囊袋上设置有拉链，通过拉链注入聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的棉布囊袋套设在上封孔管管壁上，棉布囊袋的直径根据上封孔管的直径来确定。
4.根据权利要求1所述的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的推送杆为采用空心合金钢管制成金属推送杆。
5.根据权利要求4所述的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的推送杆为若干段φ为10mm，d为1m的小推送杆拼接而成，所述的小推送杆的两端头安装有快速接头，一端为母接头，另一端为公接头实现快速对接。
6.根据权利要求1所述的穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的膨胀浆料为膨胀水泥。
7.一种穿层钻孔分离式全程瓦斯抽采其封孔方法，其特征在于：
所述的方法包括以下步骤：
步骤1：在见煤点以下1～2m位置无裂隙发育的位置钻孔，使得钻孔的直径达到94mm，穿过煤层进入煤层1～2m停钻，由于瓦斯较轻，便聚集在钻孔顶部1～2m的空间里形成钻孔气室；
步骤2：钻孔钻好，验收合格后，准备与钻孔气室煤段长度相应的上封孔管，上封孔管的直径为50mm，根据已经形成的钻孔气室确定好钻孔气室内无煤泥滞留孔壁处的位置高度来确定封孔管固定装置套设的上封孔管的位置，无煤泥滞留孔壁处适合封孔管固定装置内填充的聚氨酯膨胀和凝固；
步骤3：根据步骤2中确定的封孔管固定装置套设的位置，将直径为65～70mm棉布囊袋的封孔管固定装置套设在上封孔管上，在固定位置的封孔管处缠绕几圈纸胶带防止下滑脱落；打开封孔管固定装置的拉链，取20～30g的聚氨酯用手搓3～5下使之混合，通过拉链口倒入封孔管固定装置内后，关闭拉链；
步骤4：根据钻孔的长度，通过快速接头安装若干段的小推送杆使推送杆的总长度大于钻孔气室的长度，并使用该拼接好的金属推送杆顶住上封孔管的圆锥型堵头将步骤3中安装有封孔管固定装置的上封孔管送入钻孔顶端的钻孔气室内，5～15min后，待步骤3中注入的聚氨酯膨胀后直径达到120～150mm，可受压2～3MPa后，撤回金属推送杆；
步骤5：在距离钻孔管口9m处固定一个上囊袋，在囊中间***下封孔管，并在距离钻孔管口1m处再固定一个下囊袋，使得两个囊袋与钻孔气室的内壁和下封孔管外壁形成一个封闭的空腔，在下囊袋上连接注浆管；
步骤6：将膨胀水泥倒入搅拌桶，与水的比例1:0.8进行搅拌成糊状，将便携式注浆泵的吸浆口沉浸在搅拌桶里，注浆泵的出浆口与注浆管连接，向步骤5中的空腔内注浆，当注浆泵压力达到1.5MPa不再上升时，停止注浆；
步骤8：将注浆泵的出浆口从注浆管上拔下后，关闭注浆管上阀门，封管结束。
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| CN108086945B (zh) | 2023-10-03 |
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