專利名稱：瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置及方法，尤其適用于煤礦井下穿層及本煤層瓦斯抽采鉆孔群附近易破碎煤巖體區(qū)域性貫通網(wǎng)絡(luò)裂隙的封堵。
背景技術(shù)：
瓦斯作為煤的伴生產(chǎn)物，不僅是煤礦重大瓦斯災(zāi)害之源，更是一種寶貴的不可再生的能源。隨著煤炭開(kāi)采深度的增加，煤層瓦斯含量將顯著增大，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯的共采是深部煤炭資源開(kāi)采的必然途徑，同時(shí)對(duì)提升煤礦安全高效的生產(chǎn)水平、減少溫室氣體排放具有十分重要意義。
當(dāng)前，煤層瓦斯預(yù)抽是實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯共采、降低瓦斯事故的基本措施，而瓦斯抽采鉆孔的有效密封則是其中保障瓦斯抽采效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。截至目前，對(duì)瓦斯抽采鉆孔的密封大多是采用水泥砂漿、聚氨酯等封孔材料，但水泥砂漿或聚氨酯材料難以滲透至破碎煤巖體的網(wǎng)絡(luò)裂隙中以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效封堵。同時(shí)，隨著瓦斯的抽采時(shí)間的延長(zhǎng)及煤層采動(dòng)的影響，煤巖體的裂隙呈現(xiàn)不斷發(fā)育、擴(kuò)展的現(xiàn)象，相互貫通的網(wǎng)絡(luò)裂隙極易導(dǎo)致外界空氣向抽采管路的滲漏，從而降低了瓦斯的抽采濃度及有效的抽采負(fù)壓，使得瓦斯抽采的有效期縮短，也降低了瓦斯抽采鉆孔的有效利用率。
此外，在抽采負(fù)壓的作用下，空氣通過(guò)網(wǎng)絡(luò)裂隙的滲漏也極易造成抽采鉆孔內(nèi)火災(zāi)事故的發(fā)生，嚴(yán)重影響了煤礦及瓦斯抽采系統(tǒng)的安全。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是要克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠、適用于煤礦井下的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置及方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置，包括粘液加注管、套裝在粘液加注管上的彈性膠囊，彈性膠囊的兩端分別設(shè)有將其固定的前檔板和后擋板，彈性膠囊的后部設(shè)有穿過(guò)后擋板進(jìn)入其內(nèi)的砂漿加注管；所述的粘液加注管上依次安裝有截止閥一和壓力表一；所述的砂漿加注管上依次安裝有截止閥二和壓力表二 ；所述的彈性膠囊上布有針刺微孔。
利用上述裝置的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法，包括如下步驟a.在進(jìn)行瓦斯抽采過(guò)程中，在瓦斯抽采鉆孔孔群之間實(shí)施若干深度達(dá)鉆場(chǎng)煤壁塑性區(qū) II的粘液加注鉆孔；b.在實(shí)施的若干粘液加注鉆孔中分別設(shè)置二次注漿封堵裝置；C.開(kāi)啟砂漿加注管上的截止閥二，向彈性膠囊內(nèi)注入水泥砂漿，當(dāng)壓力表二顯示注漿壓力趨于穩(wěn)定時(shí)，停止注漿；d.待加注的水泥砂漿凝固后，開(kāi)啟粘液加注管上的截止閥一，向塑性區(qū)II內(nèi)注入粘性液體，當(dāng)壓力表一顯示注液壓力趨于穩(wěn)定時(shí)，停止注液。
所述粘性液體為植物淀粉漿液、海藻類發(fā)酵粘液或添加化學(xué)增稠劑改性的粘性液體。
有益效果本發(fā)明對(duì)已實(shí)施抽采的瓦斯孔群中設(shè)置二次注漿封堵裝置，利用帶壓粘性液體對(duì)瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)進(jìn)行二次注漿封堵，通過(guò)帶壓粘性液體在鉆孔群周圍網(wǎng)絡(luò)裂隙中的滲透實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性煤巖體中原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙的有效封堵，有效防止了因煤巖體裂隙不斷發(fā)育相互貫通的網(wǎng)絡(luò)裂隙導(dǎo)致外界空氣向抽采管路的滲漏，保證了瓦斯的抽采濃度及有效的抽采負(fù)壓，提高了煤礦及瓦斯抽采系統(tǒng)的安全，使得瓦斯抽采的有效期延長(zhǎng)，提高了瓦斯抽采鉆孔的有效利用率。其裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方法操作方便、安全可靠， 在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。


圖I為本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法的截面示意圖。
圖中1 —破碎區(qū)，II —塑性區(qū)，III —彈性區(qū)；I 一砂漿加注管，2 —截止閥二，3 —壓力表二，4 一彈性膠囊，5 —水泥砂漿，6 —前檔板，7 —后擋板,8 —壓力表一,9 一截止閥一，10 —粘液加注管，11 一粘液加注鉆孔，12 一原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙，13 —瓦斯抽采鉆孔封孔器，14 一瓦斯抽采鉆孔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述如圖I所示，本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置，主要由粘液加注管10、砂漿加注管I、彈性膠囊4構(gòu)成，彈性膠囊4套裝在粘液加注管10上，彈性膠囊 4的兩端分別設(shè)有將其固定在粘液加注管10上的前檔板6和后擋板7，彈性膠囊4的后部設(shè)置穿過(guò)后擋板7進(jìn)入其內(nèi)的砂漿加注管I ;所述的粘液加注管10上依次安裝有截止閥一 9和壓力表一 8 ;所述的砂漿加注管I上依次安裝有截止閥二 2和壓力表二 3 ;所述的彈性膠囊4上布有針刺微孔。
如圖2圖3所示，瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法首先在煤礦井下瓦斯抽采鉆場(chǎng)內(nèi)實(shí)施瓦斯抽采鉆孔14、并用瓦斯抽采鉆孔封孔器13對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔，之后聯(lián)接瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采。由于受地應(yīng)力、煤層采動(dòng)及瓦斯抽采的影響，煤礦井下瓦斯抽采鉆孔14周圍的煤巖體中存在不同發(fā)育程度、不同空間尺度的原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙12，且隨煤層采動(dòng)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的演化趨勢(shì)。根據(jù)鉆場(chǎng)所在巷道的結(jié)構(gòu)及煤巖體的地質(zhì)信息，按常規(guī)通過(guò)直接測(cè)定或力學(xué)計(jì)算方法確定鉆場(chǎng)煤壁內(nèi)部的破碎區(qū)I、塑性區(qū)II、彈性區(qū)III的分布及各區(qū)距離巷道煤壁的深度。在進(jìn)行瓦斯抽采過(guò)程中，在瓦斯抽采鉆孔14 孔群之間實(shí)施若干深度達(dá)鉆場(chǎng)煤壁塑性區(qū)II的粘液加注鉆孔11 ;在實(shí)施的若干粘液加注鉆孔11中分別設(shè)置二次注漿封堵裝置，開(kāi)啟砂漿加注管I上的截止閥二 2，向彈性膠囊4內(nèi)注入水泥砂漿5，當(dāng)壓力表二 3顯示注漿壓力趨于穩(wěn)定時(shí)，停止注漿；待加注的水泥砂漿凝固后，開(kāi)啟粘液加注管10上的截止閥一 9，向塑性區(qū)II內(nèi)的原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙12內(nèi)注入粘性液體，當(dāng)壓力表一 8顯示注液壓力趨于穩(wěn)定時(shí)，停止注液。采用粘性液體在原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙12中的滲流，對(duì)瓦斯抽采鉆孔14周圍煤巖體中相互連通的原位及次生的網(wǎng)絡(luò)裂隙12進(jìn)行區(qū)域性的有效封堵，阻斷在瓦斯抽采負(fù)壓作用下由于原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙12的存在而導(dǎo)致的空氣向瓦斯抽采鉆孔14的泄漏，提高了瓦斯的抽采濃度，也避免了由于空氣通過(guò)原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙12的滲漏所造成的瓦斯抽采鉆孔14內(nèi)發(fā)生火災(zāi)事故，其中所注的粘性液體為植物淀粉粘液、海藻類發(fā)酵粘液或添加化學(xué)增稠劑改性的粘性液體，如采用 90% 95%的沸水與5% 10%的玉米淀粉共制粘液、或采用88% 95%的冷水、5% 10% 玉米淀粉并添加2% 3%的聚丙烯酰胺增稠劑共制粘液、或采用海藻(如海帶)磨制并發(fā)酵 I 2天所制的粘液。
權(quán)利要求
1.一種瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置，其特征在于它包括粘液加注管(10)、套裝在粘液加注管(10)上的彈性膠囊(4)，彈性膠囊(4)的兩端分別設(shè)有將其固定的前檔板(6)和后擋板(7)，彈性膠囊(4)的后部設(shè)有穿過(guò)后擋板(7)進(jìn)入其內(nèi)的砂漿加注管(I);所述的粘液加注管(10)上依次安裝有截止閥一(9)和壓力表一(8);所述的砂漿加注管(I)上依次安裝有截止閥二(2)和壓力表二(3);所述的彈性膠囊(4)上布有針刺微孔。
2.一種如權(quán)利要求I所述裝置的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法，其特征在于包括如下步驟a.在進(jìn)行瓦斯抽采過(guò)程中，在瓦斯抽采鉆孔(15)孔群之間實(shí)施若干深度達(dá)鉆場(chǎng)煤壁塑性區(qū)II的粘液加注鉆孔(11);b.在實(shí)施的若干粘液加注鉆孔(11)中分別設(shè)置二次注漿封堵裝置；c.開(kāi)啟砂漿加注管(I)上的截止閥二(2)，向彈性膠囊(4)內(nèi)注入水泥砂漿(5)，當(dāng)壓力表二(3)顯示注漿壓力趨于穩(wěn)定時(shí)，停止注漿；d.待加注的水泥砂漿凝固后，開(kāi)啟粘液加注管(10)上的截止閥一(9)，向塑性區(qū)II內(nèi)注入粘性液體，當(dāng)壓力表一(8)顯示注液壓力趨于穩(wěn)定時(shí)，停止注液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法，其特征在于所述粘性液體為植物淀粉漿液、海藻類發(fā)酵粘液或添加化學(xué)增稠劑改性的粘性液體。
全文摘要
一種瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵裝置及方法，尤其適用于煤礦井下穿層及本煤層瓦斯抽采鉆孔群附近易破碎煤巖體區(qū)域性貫通網(wǎng)絡(luò)裂隙的封堵。裝置包括并列布置的砂漿加注管、粘液加注管、前檔板、后擋板及帶有針刺微孔的彈性膠囊；瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙場(chǎng)二次注漿封堵方法包括實(shí)施粘液加注鉆孔、在粘液加注鉆孔中插入所述的煤礦井下瓦斯抽采鉆孔群區(qū)域性裂隙帷幕式注漿封堵裝置、加注水泥砂漿、待水泥砂漿凝固后注入粘性液體，通過(guò)帶壓粘性液體在鉆孔群周圍網(wǎng)絡(luò)裂隙中的滲透實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性煤巖體中原位及次生網(wǎng)絡(luò)裂隙的有效封堵。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方法操作方便、安全可靠。
文檔編號(hào)E21B33/13GK102937011SQ20121050510
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者李慶釗, 林柏泉 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)