一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器

专利摘要:
本实用新型提出一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器，涉及瓦斯抽采技术领域；具体是在钻孔内设置有封孔管、第一注浆管和第二注浆管，第一注浆管与第二注浆管位于封孔管的外侧，第一注浆管连接有第一囊袋和第三囊袋，第二注浆管连接有第二囊袋，第二注浆管连接爆破阀伸入钻孔内的一端位于第一囊袋和第二囊袋之间，第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋上均设置有单向阀，第一注浆管和第二注浆管上均设置有爆破阀；本装置实现二次加压注浆封堵漏气钻孔，有效抽采瓦斯时间就会大大提高，增强了瓦斯抽采效果，解决抽采钻孔抽采瓦斯浓度快速衰减问题。
公开号:CN214330681U
申请号:CN202120181172.9U
申请日:2021-01-22
公开日:2021-10-01
发明作者:平海龙；王磊；李高禹
申请人:Shanxi Baohai Technology Co ltd；
IPC主号:E21F7-00

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体为一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器。
[n0002] 随着煤矿开采深度的延伸，煤层瓦斯压力、瓦斯含量逐步增大，导致矿井瓦斯涌出量增多，瓦斯灾害频发。而解决矿井瓦斯最根本的手段就是对煤层进行瓦斯抽采作业，降低煤层瓦斯含量，减少煤层瓦斯向采掘作业空间的涌出。
[n0003] 目前，所有的突出矿井、高瓦斯矿井都建设有矿井瓦斯抽采系统，对矿井进行煤层瓦斯抽采。而在抽采系统中对抽采效果起决定性作用的就是抽采钻孔的封孔质量，封孔质量的好坏直接影响瓦斯抽采效果。我国瓦斯抽采钻孔封孔技术先后经历了黄泥封孔、水泥封孔、聚氨酯封孔、胶囊封孔器封孔、“两堵一注”封孔等封孔工艺，现阶段煤矿企业普遍应用的是“两堵一注”封孔工艺。该工艺在现场操作相对简单，流程便于统一管理，封孔质量相对较好。但是，随着“两堵一注”封孔工艺的推广应用，逐渐发现抽采钻孔经过一段时期抽采后钻孔抽采瓦斯浓度会衰减的很快，抽采45天之后瓦斯抽采浓度减少一半左右。经过一段时间的抽采，钻孔附近的煤体会发生变形和位移，导致煤体裂隙发育、延伸，与外部空间导通，致使抽采瓦斯浓度快速衰减，这对瓦斯抽采效果产生了非常不利的影响。
[n0004] 本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器。目的是提高瓦斯的有效抽采时间，解决抽采钻孔抽采瓦斯浓度快速衰减问题。
[n0005] 为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
[n0006] 一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器及其封孔工艺，在钻孔内设置有封孔管和第一注浆管，所述的钻孔内还设置有第二注浆管，所述第一注浆管与第二注浆管位于封孔管的外侧，所述第一注浆管连接有第一囊袋和第三囊袋，所述第二注浆管连接有第二囊袋，所述第二注浆管伸入钻孔内的一端位于第一囊袋和第二囊袋之间，所述第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋上均设置有单向阀，所述第一注浆管和第二注浆管上均设置有爆破阀。
[n0007] 进一步的，所述第一囊袋位于第三囊袋和第二囊袋之间。
[n0008] 更进一步，所述的第一注浆管上的爆破阀位于第一囊袋和第三囊袋之间，所述的第二注浆管上的爆破阀位于第一囊袋和第二囊袋之间。
[n0009] 更进一步，所述第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋均为环形袋，所述环形袋套置在封孔管上。
[n0010] 更进一步，所述第一注浆管首先进行第一次注浆封孔，待瓦斯抽采浓度明显降低后，用第二注浆管进行第二次封孔。
[n0011] 更进一步，所述第一注浆管首先注浆，第一注浆管连接的第一囊袋和第三囊袋通过囊袋中设置的单向阀灌入注浆料，待注浆压力达到第一注浆管连接的爆破阀的爆破压力时，爆破阀爆破，注浆料填充满第一囊袋和第三囊袋之间的空间，达到一定压力后停止注浆。注浆料凝固后可并网抽采瓦斯。当抽采瓦斯浓度明显衰减后，此时给第二注浆管进行注浆，通过第二注浆管连接的第二囊袋上的单向阀开始灌入注浆料，待注浆压力达到第二注浆管连接的爆破阀的爆破压力时，爆破阀爆破，注浆料填充满第一囊袋和第二囊袋之间的空间，达到一定压力后停止注浆。注浆料凝固后继续进行瓦斯抽采作业。
[n0012] 本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：
[n0013] 本实用新型通过二次封孔工艺实现二次加压注浆封堵漏气钻孔，利用注浆泵将封孔专用膨胀水泥浆依次注入到封孔管孔口新增的囊袋和第一次注浆时的囊袋之间，水泥浆在注浆泵高压力的作用下进入到煤体因抽采瓦斯而产生的裂隙内。堵塞煤体裂隙，隔断钻孔与外部空间的联系，提高钻孔密闭性，进而提高瓦斯抽采浓度和延长瓦斯有效抽采时间。抽采瓦斯浓度可提高45-60%，钻孔有效抽采时间增加约4个月。提高了钻孔利用率，增强了瓦斯抽采效果。
[n0014] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合以下附图进行说明：
[n0015] 图1是本实用新型所述封孔工艺的结构示意图。
[n0016] 图中，1为第一注浆管，2为第二注浆管，3为封孔管，4为单向阀，5为爆破阀，6为钻孔，7为煤壁，01为第一囊袋，02为第二囊袋，03为第三囊袋。
[n0017] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。
[n0018] 如图1所示，是一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器及其封孔工艺，在钻孔6内设置有封孔管3和第一注浆管1，钻孔6内还设置有第二注浆管2，第一注浆管1与第二注浆管2位于封孔管3的外侧，第一注浆管1连接有第一囊袋01和第三囊袋03，第二注浆管2连接有第二囊袋02，第二注浆管2伸入钻孔6内的一端位于第一囊袋01和第二囊袋02之间，第一囊袋01位于第三囊袋03和第二囊袋02之间；第一囊袋01、第二囊袋02和第三囊袋03上均设置有单向阀4，第一注浆管1和第二注浆管2上均设置有爆破阀5；第一注浆管1的爆破阀5位于第一囊袋01和第三囊袋03之间。第一囊袋01、第二囊袋02和第三囊袋03均为环形袋，环形袋套置在封孔管3上。
[n0019] 具体操作流程如下：钻孔施工完毕后，下入封孔管3，封孔管3的长度根据巷道破坏圈的大小决定，封孔长度要超过煤壁破裂带。在封孔管3上提前固定好第一囊袋01、第二囊袋02和第三囊袋03，将第一注浆管1和第二注浆管2随封孔管3一起下入钻孔内。待封孔管3下到指定位置后，将第一注浆管1与注浆泵相连接，利用搅拌桶把一定比例的水和封孔专用膨胀水泥混合均匀，通过注浆泵向第一注浆管1里输送带有压力的水泥浆。随着水泥浆压力的增大，第一囊袋01和第三囊袋03的单向阀4最先打开（压力0.05Mpa），囊袋开始膨胀，当囊袋与煤壁紧密接触并达到一定压力后，此时位于第一注浆管1上的爆破阀5打开（爆破压力0. 5Mpa），水泥浆流向第一囊袋和第三囊袋之间相对封闭的空间。随着水泥浆的不断进入，两个囊袋之间的水泥浆慢慢有了压力，由于空间相对封闭，水泥浆随着压力的不断升高，一部分水泥浆就会进入到煤体的缝隙中。当注浆泵的压力达到2Mpa后，停止注浆，等待水泥浆凝固8小时候后将钻孔并网抽采。
[n0020] 待抽采钻孔抽采瓦斯浓度降低到原抽采浓度的1/2时，利用注浆泵向第二注浆管2注搅拌好的膨胀水泥。水泥浆压力先是将第二囊袋02上的单向阀4打开（压力0.05Mpa），第二囊袋02开始膨胀，当第二囊袋02与煤壁紧密接触并达到一定压力后。此时第二注浆管2上的爆破阀5打开（爆破压力0.5Mpa），水泥浆流向第一囊袋01和第二囊袋02之间相对封闭的空间。随着水泥浆的不断进入，两个囊袋之间的水泥浆慢慢有了压力，由于空间相对封闭，水泥浆随着压力的不断升高，高压水泥浆就会进入到煤体的缝隙中，堵塞钻孔与外部空间的裂隙通道。当注浆泵的压力达到3Mpa后，停止注浆，等待水泥浆凝固8小时候后将钻孔并网抽采。
[n0021] 应用此二次加压注浆封孔工艺在山西大平煤业煤业有限公司3113运输顺槽开展了6个月的工业试验。钻孔抽采瓦斯浓度数据见表1：
[n0022] 表1 钻孔抽采瓦斯浓度
[n0023]
[n0024] 由表可知：
[n0025] 1、88#、89#、91#、92#四个钻孔经过第一次“两堵一注”封孔后，封孔质量较好，抽采瓦斯浓度在50%_~80%，抽采瓦斯浓度较高，抽采效果良好；
[n0026] 2、88#、89#、91#、92#四个抽采钻孔经过近50天（详见表1中测量日期6.7）的抽采后，由于抽采瓦斯导致煤体结构发生变化，裂隙增大、延伸。抽采瓦斯浓度分别降低到原有浓度的53.7%、59.6%、55.6%、56.6%，出现明显衰减现象。
[n0027] 3、采取二次加压注浆封堵漏气钻孔。二次注浆的水泥在高压作用下进入煤体裂隙内部，堵塞煤体裂隙与外部空间的联系，进而提高抽采钻孔的气密性。经过二次加压注浆处理后，88#、89#、91#、92#四个抽采钻孔抽采瓦斯浓度分别提高了47.2%、45.2%、60%、55.8%。
[n0028] 经过二次加压注浆封堵的漏气钻孔，由于是堵塞了煤体因抽采瓦斯而二次发育的裂隙，所以后期抽采瓦斯过程中煤体裂隙再发育的阶段就比较缓慢，钻孔抽采瓦斯浓度衰减的就会减缓，有效抽采瓦斯时间就会大大提高。从四个钻孔的观测数据可以看出，瓦斯有效抽采时间延长了约四个月。
[n0029] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

权利要求:
Claims (4)
[0001] 1.一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器，在钻孔（6）内设置有封孔管（3）和第一注浆管（1），其特征在于，所述的钻孔（6）内还设置有第二注浆管（2），所述第一注浆管（1）与第二注浆管（2）位于封孔管（3）的外侧，所述第一注浆管（1）连接有第一囊袋（01）和第三囊袋（03），所述第二注浆管（2）连接有第二囊袋（02），所述第二注浆管（2）伸入钻孔内的一端位于第一囊袋（01）和第二囊袋（02）之间，所述第一囊袋（01）、第二囊袋（02）和第三囊袋（03）上均设置有单向阀（4），所述第一注浆管（1）和第二注浆管（2）上均设置有爆破阀（5）。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器，其特征在于，所述第一囊袋（01）位于第三囊袋（03）和第二囊袋（02）之间。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器，其特征在于，所述的第一注浆管（1）上的爆破阀（5）位于第一囊袋（01）和第三囊袋（03）之间，所述的第二注浆管（2）上的爆破阀（5）位于第一囊袋（01）和第二囊袋（02）之间。
[0004] 4.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器，其特征在于，所述第一囊袋（01）、第二囊袋（02）和第三囊袋（03）均为环形袋，所述环形袋套置在封孔管（3）上。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-11-19| TR01| Transfer of patent right|

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2021-11-19| TR01| Transfer of patent right|Effective date of registration: 20211105 Address after: 030600 beiliubao village, development zone, Jinzhong City, Shanxi Province Patentee after: SHANXI BAOHAI PIPE INDUSTRY Co.,Ltd. Address before: 030006 Room 308, Kaiming Zhongchuang space, floor 2-3, No. 3, Dongjiao second lane, Taiyuan Xuefu Park, comprehensive reform demonstration zone, Taiyuan City, Shanxi Province Patentee before: Shanxi Baohai Technology Co.,Ltd. |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120181172.9U|CN214330681U|2021-01-22|2021-01-22|一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器|CN202120181172.9U| CN214330681U|2021-01-22|2021-01-22|一种煤矿瓦斯抽采钻孔三堵两注封孔器|