專(zhuān)利名稱(chēng)：瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采鉆孔封孔方法，尤其是一種適用于松軟、破碎、易變形的 巖(煤)層中瓦斯抽采鉆孔的封孔作業(yè)的瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法。
背景技術(shù)：
礦井瓦斯事故是煤礦安全生產(chǎn)中最嚴(yán)重的危害之一，在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，如果對(duì) 瓦斯控制不當(dāng)或管理不到位，很可能造成災(zāi)難性事故。目前，我國(guó)受瓦斯災(zāi)害威脅的礦井 (尤其是高瓦斯礦井)已經(jīng)普遍采用預(yù)抽瓦斯的方式來(lái)防止瓦斯災(zāi)害。煤礦瓦斯抽采鉆孔包 括本煤層抽采鉆孔和上(下)鄰近層抽采鉆孔，而且由于煤層天然的賦存形式多種多樣，因 此這些瓦斯抽采鉆孔，既可能是水平的，也可能呈各種傾斜角度。煤礦瓦斯抽采鉆孔為了保 證抽采效果，需在孔口附近的一定距離內(nèi)設(shè)置抽采管作為負(fù)壓抽采瓦斯(或注水作業(yè))的通 道，并需對(duì)抽采管與鉆孔壁之間的環(huán)形空間進(jìn)行密封充填。密封充填材料通常采用水泥砂 漿、聚氨酯等材料。但是這種封孔工藝，往往抽采效果并不能達(dá)到預(yù)期要求，其原因在于抽 采鉆孔周?chē)捎趹?yīng)力作用形成大量裂隙，成為氣體轉(zhuǎn)移的通道，導(dǎo)致封孔氣密性不足，嚴(yán)重 影響瓦斯抽采。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的瓦斯抽采鉆孔封孔工藝無(wú)法達(dá)到較好的抽采效果的問(wèn)題，本發(fā)明 提供一種瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法，該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹 膠囊-膏體組合封孔方法不僅可以增強(qiáng)抽采效果、提高功效，而且操作簡(jiǎn)單。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠 囊-膏體組合封孔裝置包括鉆孔、自膨脹膠囊a、自膨脹膠囊b、單項(xiàng)閥門(mén)、填充腔、抽采管、 注料插頭、注料管、孔口、水泥砂漿腔、注漿管、0型密封圈；該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠 囊-膏體組合封孔方法的操作步驟為
(1)用鉆具將瓦斯抽采鉆孔鉆進(jìn)至終孔深度后，起出鉆具；
(2)通過(guò)膠囊單向注水口分別向自膨脹膠囊a、自膨脹膠囊b注水，迅速將自膨脹膠囊 a、自膨脹膠囊b和抽采管送入鉆孔中；
(3)自膨脹膠囊a、自膨脹膠囊b內(nèi)藥劑與水反應(yīng)30分鐘生成大量氣體，使自膨脹膠囊 a、自膨脹膠囊b膨脹并與鉆孔孔壁緊密接觸，自膨脹膠囊a與自膨脹膠囊b之間、鉆孔孔壁 與抽采管外壁共同圍城環(huán)形封閉填充腔；
(4)將注料管與注料插頭連接，將注料插頭從抽采管內(nèi)部送入與單向閥門(mén)對(duì)應(yīng)的位
置；
(5)從注料管向填充腔內(nèi)高壓注入封孔材料，至封孔材料充滿(mǎn)整個(gè)環(huán)形填充腔和鉆孔 孔壁的裂隙，形成隔絕瓦斯逸散的封閉屏障，封孔結(jié)束；
(6)抽采后期，當(dāng)抽采孔內(nèi)瓦斯?jié)舛认陆禃r(shí)，再次向填充腔補(bǔ)注封孔材料。
本發(fā)明的有益效果是，該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法提高 了煤礦瓦斯抽采鉆孔的氣密性，可以增強(qiáng)抽采效果，尤其是顯著提高抽采后期抽采效果，并 具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖2是本發(fā)明用于上向穿層鉆孔中松軟、破碎、易變形巖層的情況時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意
圖3是本發(fā)明用于水平方向及下向抽采鉆孔的情況時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖中，I.鉆孔，2.自膨脹膠囊a，3.自膨脹膠囊b，4.單項(xiàng)閥門(mén)，5.填充腔，6.抽采 管，7.注料插頭，8.注料管，9.孔口，10.水泥砂漿腔，11.注漿管，12.0型密封圈。
具體實(shí)施例方式在圖中，該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔裝置包括鉆孔I、自膨脹 膠囊a 2、自膨脹膠囊b 3、單項(xiàng)閥門(mén)4、填充腔5、抽采管6、注料插頭7、注料管8、孔口 9、水 泥砂漿腔10、注漿管11、0型密封圈12 ;該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方 法的操作步驟為
(1)用鉆具將瓦斯抽采鉆孔I鉆進(jìn)至終孔深度后，起出鉆具；
(2)通過(guò)膠囊單向注水口分別向自膨脹膠囊a2、自膨脹膠囊b 3注水，迅速將自膨脹 膠囊a 2、自膨脹膠囊b 3和抽采管6送入鉆孔I中；
(3)自膨脹膠囊a2、自膨脹膠囊b 3內(nèi)藥劑與水反應(yīng)30分鐘生成大量氣體，使自膨脹 膠囊a 2、自膨脹膠囊b 3膨脹并與鉆孔I孔壁緊密接觸，自膨脹膠囊a 2和自膨脹膠囊b 3之間、鉆孔I孔壁與抽采管6外壁共同圍城環(huán)形封閉填充腔5 ；
(4)根據(jù)該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔裝置使用的巖性不同分為以
下三種情況:①當(dāng)用于上向穿層鉆孔且?guī)r性較好的情況時(shí)，抽采管6內(nèi)的自膨脹膠囊a 2
和自膨脹膠囊b 3之間的管壁上設(shè)有一個(gè)單項(xiàng)閥門(mén)4，將注料管8與注料插頭7連接，將注 料插頭7從抽采管6內(nèi)部送入與單向閥門(mén)4對(duì)應(yīng)的位置；②當(dāng)用于上向穿層鉆孔中松軟、破 碎、易變形巖層的情況時(shí)，先將鉆孔I的孔口 9用快干的水泥封堵，通過(guò)注漿管11向水泥砂 漿腔10注入水泥砂漿，直至水泥砂漿充填孔口向內(nèi)5 Sm的水泥砂漿腔10內(nèi)，待水泥砂漿 凝固后，水泥砂漿與自膨脹膠囊a 2之間形成一個(gè)環(huán)形封閉填充腔5，抽采管6內(nèi)的水泥砂 漿與自膨脹膠囊a 2之間、自膨脹膠囊a 2和自膨脹膠囊b 3之間的管壁上分別設(shè)有一個(gè) 單項(xiàng)閥門(mén)4，將注料管8與注料插頭7連接，將注料插頭7從抽采管6內(nèi)部依次送入與兩個(gè) 單項(xiàng)閥門(mén)4對(duì)應(yīng)的位置當(dāng)用于水平方向及下向抽采鉆孔的情況時(shí)，先將鉆孔I的孔口 9 用快干的水泥封堵，通過(guò)注漿管11向孔口 9與自膨脹膠囊a 2之間形成的水泥砂漿腔10 注滿(mǎn)水泥砂漿，抽采管6內(nèi)的自膨脹膠囊a 2和自膨脹膠囊b 3之間的管壁上設(shè)有一個(gè)單 項(xiàng)閥門(mén)4，待水泥砂漿凝固后，將注料管8與注料插頭7連接，將注料插頭7從抽采管6內(nèi)部 送入與單向閥門(mén)4對(duì)應(yīng)的位置；(5)從注料管8高壓注入膏體封孔材料，封孔材料從連接在抽采管路6上的單向閥門(mén)4 進(jìn)入環(huán)形封閉填充腔5，直至封孔材料充滿(mǎn)整個(gè)環(huán)形填充腔5和鉆孔I孔壁的裂隙，形成隔 絕瓦斯逸散的封閉屏障；
(6)抽出注料管8及注料插頭7，單項(xiàng)閥門(mén)4自動(dòng)閉合，封孔結(jié)束；
(7)抽釆后期，當(dāng)抽釆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛认陆禃r(shí)，再次向填充腔5補(bǔ)注封孔材料。
權(quán)利要求
1.瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法，該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠 囊-膏體組合封孔裝置包括鉆孔(1)、自膨脹膠囊a( 2 )、自膨脹膠囊b(3 )、單項(xiàng)閥門(mén)(4 )、填 充腔(5)、抽采管(6)、注料插頭(7)、注料管(8)、孔口(9)、水泥砂漿腔(10)、注漿管(11)、0 型密封圈(12);其操作方法的特征是用鉆具將瓦斯抽采鉆孔(1)鉆進(jìn)至終孔深度后，起出 鉆具；通過(guò)膠囊單向注水口分別向自膨脹膠囊a (2)、自膨脹膠囊b (3)注水，迅速將自膨 脹膠囊a (2)、自膨脹膠囊b (3)和抽采管(6)送入鉆孔(1)中；自膨脹膠囊a (2)、自膨脹 膠囊b (3)內(nèi)藥劑與水反應(yīng)30分鐘生成大量氣體，使自膨脹膠囊a (2)、自膨脹膠囊b (3) 膨脹并與鉆孔(1)孔壁緊密接觸，自膨脹膠囊a (2)與自膨脹膠囊b (3)之間、鉆孔(1)孔 壁與抽采管(6)外壁共同圍城環(huán)形封閉填充腔(5);將注料管(8)與注料插頭(7)連接，將注 料插頭(7)從抽采管(6)內(nèi)部送入與單向閥門(mén)(4)對(duì)應(yīng)的位置；從注料管(8)向填充腔(5) 內(nèi)高壓注入封孔材料，至封孔材料充滿(mǎn)整個(gè)環(huán)形填充腔(5)和鉆孔(1)孔壁的裂隙，形成隔 絕瓦斯逸散的封閉屏障，封孔結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊_膏體組合封孔方法，其特征 是在松軟、破碎、易變形的巖(煤)層中，采用兩個(gè)延時(shí)自膨脹膠囊將鉆孔(1)由孔口( 9 )至 孔底分為三段，采用水泥砂漿密封第一段水泥砂漿腔(10)，采用膏體封孔材料分別密封第 二段水泥砂漿腔與自膨脹膠囊a (2)之間、第三段自膨脹膠囊a (2)與自膨脹膠囊b 3之 間形成的填充腔5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法，其特征 是膏體材料密封第二段、第三段時(shí)，采用抽采管(6)內(nèi)注料管(8)、注料插頭(7)與單項(xiàng)閥 門(mén)(4)組合的方法注入膏體密封材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法，其特征 是膏體材料密封第二段、第三段時(shí)，采用高壓注液泵壓注膏體密封材料，高壓填充該段鉆 孔周?chē)严?，提高密封效果?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法，其特征 是抽采后期，當(dāng)抽采孔內(nèi)瓦斯?jié)舛认陆禃r(shí)，可再次向填充腔(5)補(bǔ)注封孔材料，密封鉆孔 次生裂隙，延長(zhǎng)鉆孔高效抽采時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法，其技術(shù)方案是采用兩個(gè)延時(shí)自膨脹膠囊封堵孔底與孔口，在兩膠囊之間的環(huán)形空間注滿(mǎn)具有壓力的膏體封孔材料并進(jìn)一步密封鉆孔周?chē)严?，保證瓦斯抽采鉆孔的氣密性。該瓦斯抽采鉆孔延時(shí)自膨脹膠囊-膏體組合封孔方法提高了煤礦瓦斯抽采鉆孔的氣密性，可以增強(qiáng)抽采效果，尤其是顯著提高抽采后期抽采效果，并具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102635393SQ20121014158
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者劉震, 岳克明, 徐偉, 李增華, 李雨佳, 楊永良, 葛泉 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 宿州華安礦山安全科技有限公司