一種瓦斯抽采鉆孔非凝固恒壓漿液封孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采鉆孔的封孔方法，適用于回采工作面、石門見煤處、煤巷等地點(diǎn)的瓦斯抽放鉆孔的密封，尤其適用于含水鉆孔的密封。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯抽采是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本措施，抽采瓦斯鉆孔封孔質(zhì)量以及有效抽采周期決定了礦井瓦斯抽采的效果，而瓦斯抽采率又是衡量抽采效果的重要技術(shù)參數(shù)之一，因此抽采瓦斯鉆孔的有效封孔技術(shù)是提高抽采率至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在瓦斯抽采初期其濃度一般較高，能夠達(dá)到預(yù)期效果，但隨著瓦斯抽采系統(tǒng)的延續(xù)，在有效地應(yīng)力、解吸瓦斯、抽放負(fù)壓等綜合作用下，抽采鉆孔圍巖裂隙迅速發(fā)育、擴(kuò)展，發(fā)生變形破壞并出現(xiàn)大量次生裂隙，封孔段與鉆孔壁或其圍巖拓展裂隙形成“漏氣”通道，導(dǎo)致抽采后期孔口抽采負(fù)壓急劇下降，降低了瓦斯抽采效果，并縮短了鉆孔有效抽采周期，嚴(yán)重影響煤層瓦斯抽采率。針對(duì)煤層尤其是含水煤層瓦斯抽采過程中鉆孔圍巖不斷產(chǎn)生大量新生孔裂隙，致使抽放瓦斯?jié)舛鹊?、有效抽放周期短等技術(shù)難題，傳統(tǒng)的一次封孔方法(包括膨脹水泥砂漿、黃泥漿等)對(duì)于鉆孔周圍產(chǎn)生的裂隙只能進(jìn)行一次性的封堵，而且封堵漿液在高濕度的鉆孔中凝固成形需要等待較長的時(shí)間，影響正常的工期；封孔材料凝固后一般也會(huì)因?yàn)樽陨淼氖湛s性而使鉆孔空間無法被完全填滿，從而導(dǎo)致裂隙區(qū)難以有效封堵，鉆孔漏氣嚴(yán)重，密封質(zhì)量差；在一次封孔的基礎(chǔ)上使用二次封孔技術(shù)來封堵鉆孔周圍的裂隙，不僅耗時(shí)耗工，而且還要購置專門的二次封孔設(shè)備，增加生產(chǎn)成本。為解決含水瓦斯抽采鉆孔的密封問題，迫切需要一種有效的封孔方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種操作簡單、成本低廉、能大幅度提高鉆孔密封效果的含水瓦斯抽采鉆孔密封方法。
[0004]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種瓦斯抽采鉆孔非凝固恒壓漿液封孔方法，包括如下步驟:
[0006](I)在瓦斯抽采管對(duì)應(yīng)封孔段左右兩端的位置分別捆綁一個(gè)聚氨酯封孔袋，通過左端的聚氨酯封孔袋將注漿管和PVC管與瓦斯抽采管捆綁在一起，注漿管和PVC管的左端均位于左端的聚氨酯封孔袋的左側(cè)，注漿管和PVC管的右端均位于兩個(gè)聚氨酯封孔袋之間；PVC管的左端連通一個(gè)U型管，PVC管的右端連通一個(gè)空心測(cè)壓橡膠球；
[0007](2)當(dāng)瓦斯抽采鉆孔打鉆成孔以后，將經(jīng)步驟(I)處理的瓦斯抽采管送入瓦斯抽采鉆孔內(nèi)指定位置，U型管底部朝下；在U型管內(nèi)注入觀測(cè)液體，在空心測(cè)壓橡膠球無壓力情況下，U型管內(nèi)兩側(cè)的觀測(cè)液體水平高度一致；
[0008](3)封孔段左右兩端的聚氨酯封孔袋反應(yīng)膨脹，最終使得封孔段形成密封空間，打開注漿管上的注漿管閥門，向封孔段內(nèi)注入半流體漿液，直至U型管內(nèi)兩側(cè)的觀測(cè)液體水平高度差達(dá)到設(shè)定的停止注漿高度，關(guān)閉注漿管閥門；
[0009](4)當(dāng)U型管內(nèi)兩側(cè)的觀測(cè)液體水平高度差達(dá)到設(shè)定的開始注漿高度時(shí)，開啟注漿管閥門，直至U型管內(nèi)兩側(cè)的觀測(cè)液體水平高度差達(dá)到設(shè)定的停止注漿高度；重復(fù)步驟，保證封孔段內(nèi)的液壓始終保持在一個(gè)恒定的壓力范圍內(nèi)。
[0010]優(yōu)選的，所述空心測(cè)壓橡膠球可感知的最小壓強(qiáng)為0.1MPa，空心測(cè)壓橡膠球可感知的最大壓強(qiáng)為4MPa。封孔段內(nèi)漿液壓強(qiáng)范圍為O?3Mpa，為了同時(shí)保證測(cè)量高低壓強(qiáng)時(shí)的測(cè)壓精度，選擇敏感度較高的空心測(cè)壓橡膠球至于漿液中，并且高出漿液最高承壓大約IMpa作為空心測(cè)壓橡膠球的最大測(cè)壓極限，以保證空心測(cè)壓橡膠球在承壓較大時(shí)仍可以保持測(cè)壓精度。
[0011 ] 優(yōu)選的，開啟注漿管閥門后，半流體漿液將以2?3MPa的壓強(qiáng)向封孔段內(nèi)注入。當(dāng)漿液承壓注入時(shí)，壓力若太小，漿液無法深入封堵鉆孔孔壁裂隙；壓力若太大，會(huì)擠壓鉆孔孔壁以及封孔段兩端封堵材料，易造成鉆孔失效。最終決定選取2?3MPa作為注入漿液時(shí)漿液承壓的壓強(qiáng)區(qū)間。
[0012]優(yōu)選的，所述設(shè)定的停止注漿高度為兩側(cè)的觀測(cè)液體水平高度差達(dá)到200?210mm，所述設(shè)定的開始注漿高度為兩側(cè)的觀測(cè)液體水平高度差達(dá)到150?160mm。U形管兩側(cè)液面相平時(shí)，液面高度均為150_，左側(cè)液面每升高10_，孔內(nèi)壓強(qiáng)增加0.5Mpa，當(dāng)孔內(nèi)壓強(qiáng)為O?0.5Mpa時(shí)，及液面高度為150?160_時(shí)，孔內(nèi)漿液壓強(qiáng)不足，開始補(bǔ)充漿液；當(dāng)孔內(nèi)壓強(qiáng)為2.5?3Mpa時(shí)，及液面高度為200?210mm時(shí)，孔內(nèi)漿液壓強(qiáng)達(dá)到預(yù)定壓強(qiáng)，停止注漿。
[0013]優(yōu)選的，所述半流體漿液為非凝固、無機(jī)類半流體封孔漿液。作為一種無機(jī)類材料，在攪拌、注入的過程中不會(huì)產(chǎn)生熱量，非凝固、半流體的狀態(tài)可以使得漿液在壓力的作用下隨時(shí)填充孔壁裂隙。
[0014]優(yōu)選的，所述半流體漿液為主料、輔料和水的混合物，其中主料為鈉基膨潤土和高嶺土的混合，輔料為硅酸鈉、硅酸鋰、二氧化硅、氯化鈉中的一種或兩種以上的混合，主料與輔料的質(zhì)量和與水的質(zhì)量比為1:8?12。膨潤土和高嶺土可以保持漿液的水分不流失，并且有一定的潤滑作用，有利于漿液滲入填充裂隙。輔料作用主要在于使?jié){液體積保持一定的體積，以及良好的親水性，不會(huì)產(chǎn)生分離現(xiàn)象。料水比保持在1:8?12，此時(shí)漿液稠稀度最適宜滲透封堵孔壁裂隙。
[0015]優(yōu)選的，所述半流體漿液在瓦斯抽采鉆孔的整個(gè)使用壽命周期內(nèi)始終不脫水。為了能夠?qū)崟r(shí)封堵抽采瓦斯過程中瓦斯抽放孔周圍產(chǎn)生的裂隙，漿液必須時(shí)刻保持流動(dòng)性。
[0016]有益效果:本發(fā)明提供的瓦斯抽采鉆孔非凝固恒壓漿液封孔方法，在對(duì)鉆孔內(nèi)進(jìn)行密封時(shí)，以一定的壓力將半流體狀的封孔漿液注入，注滿密閉空間后仍繼續(xù)帶壓注一段時(shí)間，直到達(dá)到提示停止注漿的壓力閥值。所注的封孔漿液始終處于一種相對(duì)恒壓的狀態(tài)，所以一旦鉆孔周圍出現(xiàn)新發(fā)育的裂隙，漿液分子可以主動(dòng)滲透，自動(dòng)填堵裂隙，隔絕漏氣通道，減少空氣的進(jìn)入，從而提高瓦斯抽采濃度。而且在整個(gè)抽采過程中，封孔段內(nèi)的漿液始終不脫水，保持半流體狀態(tài)，所以尤其適用于封堵含水瓦斯鉆孔。本方法解決了瓦斯抽采過程中新生裂隙難以封堵的問題，其方法簡單、易操作、可顯著提高瓦斯抽采的效果、具有極好的推廣價(jià)值。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的實(shí)施示意圖；
[0018]圖中:1 一瓦斯抽采鉆孔，2—封孔段，3—瓦斯抽采管，4一注漿管，5—空心測(cè)壓橡膠球，6—U形管，7—PVC管，8—聚氨酯封孔袋，9一瓦斯抽采管閥門，10—注漿管閥門，11 一半流體漿液，12—瓦斯，13裂隙群。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0020]—種瓦斯