專利名稱：瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦井下煤層瓦斯抽采鉆孔的封孔工藝，尤其是一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝。
背景技術(shù)：
瓦斯抽采鉆孔作為瓦斯抽采的起點(diǎn)，其封孔質(zhì)量很大程度上影響了抽采的效率?，F(xiàn)有的抽采鉆孔永久性封孔方法有聚氨酯等發(fā)泡材料注漿封孔、囊袋式封孔、水泥砂漿封孔，其中水泥砂漿封孔法已很少使用，聚氨酯等發(fā)泡材料注漿封孔法使用最為廣泛。聚氨酯等發(fā)泡材料注漿封孔法將雙組份聚氨酯材料混合攪拌后，用浸潰過的棉紗、棉布、毛巾等織物纏繞在封孔管的某一段，然后插入鉆孔，聚氨酯材料發(fā)泡膨脹，進(jìn)而將 鉆孔封堵。囊袋式注漿封孔法(ZL200710054384. 5 )是將抽采管從囊袋中穿過，囊袋兩端固定在抽采管上，囊袋兩端較粗，中間較細(xì)，設(shè)有出漿控制閥。在孔口端有注漿管口，通過注漿管向囊袋內(nèi)注漿，當(dāng)囊袋內(nèi)注漿材料注滿并達(dá)到一定壓力后，出漿控制閥自動打開，注漿材料注入囊袋之間的鉆孔空隙。井下煤層條件復(fù)雜，鉆孔受地應(yīng)力等因素影響會發(fā)生變形和破壞，使得鉆孔更易發(fā)生漏氣。鉆孔漏氣的途徑一般有兩種一種是鉆孔內(nèi)封孔材料與孔壁結(jié)合不緊密以及徑向裂隙未封堵導(dǎo)致的漏氣，另一種是由于封孔深度短或其它原因而導(dǎo)致巷道煤壁內(nèi)的裂隙未封堵產(chǎn)生的漏氣。較為理想的封孔方法即是能夠較好的阻止兩種途徑漏氣的封孔方法。聚氨酯等發(fā)泡材料注漿封孔法操作簡單，但由于井下煤層條件復(fù)雜，鉆孔受地應(yīng)力等影響會發(fā)生變形和破壞，使得在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生了以下問題①發(fā)泡材料抗壓能力低、可壓縮量大，在發(fā)泡封孔時不能形成足夠的膨脹力，不能擠入封孔段鉆孔周圍的裂隙，形成了鉆孔漏氣的通道；②其材料力學(xué)性能無法阻擋鉆孔的蠕變和裂隙漏氣通道的形成，對鉆孔形不成有效支護(hù)作用，封孔段鉆孔周圍在封孔之后持續(xù)產(chǎn)生裂隙，導(dǎo)致鉆孔漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了瓦斯抽采的濃度和效果。囊袋式注漿封孔法克服了聚氨酯等發(fā)泡材料注漿封孔法的一些不足之處，但仍不完善。具體有①囊袋內(nèi)注漿壓力較小，對封孔段鉆孔周圍的裂隙封堵效果較差囊袋間鉆孔壁注漿壓力低，鉆孔壁注漿效果差；③裝置工藝復(fù)雜，不可重復(fù)使用。目前尚未有比較有效的封堵封孔段鉆孔周圍裂隙的抽采鉆孔封孔技術(shù)，進(jìn)而影響了瓦斯抽采的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，能有效防止抽采鉆孔的漏氣，從而提高瓦斯抽采效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，包括如下步驟(一)煤層抽采鉆孔施工完畢后，對鉆孔內(nèi)第一注漿處注漿封孔；(二)對鉆孔內(nèi)第二注漿處注漿封孔；(三)對第一注漿處與第二注漿處之間的鉆孔區(qū)域進(jìn)行注漿封孔。所述第一注漿處位于煤層應(yīng)力集中峰后區(qū)，第二注漿處位于煤層應(yīng)力卸壓區(qū)。步驟(一)以及步驟(二)中的注漿壓力均不低于lOMpa，步驟(三)中的注漿壓力不低于2Mpa。所述步驟(一)以及步驟(二)中，采用的注漿材料為聚氨酯，在步驟(三)中，采用的注漿材料為水泥和水玻璃的混合漿液。在步驟(一)以及步驟(二)中均通過第一封孔器注漿封孔，第一封孔器包括第一注漿管、前后間隔固定包裹于第一注漿管外圈的兩第一膠囊、連接兩第一膠囊的膠囊連接管 和后側(cè)第一膠囊上連接的流體充入管，第一注漿管前端封堵、后端開口，兩第一膠囊之間的 第一注漿管上設(shè)有孔眼。步驟(三)中通過第二封孔器注漿封孔，第二封孔器為囊?guī)阶{封孔裝置。如權(quán)利要求6所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于所述第一封孔器各部件以及其連接端可耐壓力均不小于lOMpa，所述第二封孔器各部件以及其連接端可耐壓力均不小于2Mpa。本發(fā)明所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，
第一階段封孔時，分別在煤層應(yīng)力集中峰后區(qū)和卸壓區(qū)利用高壓注入第一種注漿材料，使注漿材料——聚氨酯分別在所處注漿處向鉆孔周邊的煤層裂隙中滲透，兩次注漿后可以在兩個相鄰的第一注漿處、第二注漿處之間形成防止漏氣的隔離墻；在兩道隔離墻形成后，第二次封孔時，注入第二種注漿材料一水泥和水玻璃的混合漿液(CS漿液)，封孔區(qū)域為到兩道隔離墻之間，漿液向兩道隔離墻之間的鉆孔周邊的煤層裂隙滲透，并形成滲透帶，并為抽采鉆孔提供支撐力。這樣，兩次封孔后基本上堵實(shí)了鉆孔的漏氣通道，實(shí)現(xiàn)了抽采鉆孔的有效封孔，進(jìn)而提高抽采效果。本發(fā)明所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，根據(jù)抽采鉆孔漏氣原因，提出人造隔離墻的概念，利用高壓分步向抽采鉆孔周圍煤體中注入復(fù)合材料，在相鄰注漿處形成人造隔離墻，徹底封堵煤層各類裂隙裂縫，大幅度提高抽采效果。


圖I是本發(fā)明的步驟(一)結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明的步驟(二)結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的步驟(三)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由圖I-圖3所示的一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，包括如下步驟(一)煤層抽采鉆孔8施工完畢后，連接組裝好相應(yīng)長度的第一封孔器9，所述第一封孔器9包括第一注漿管6、前后間隔固定包裹于第一注漿管6外圈的兩第一膠囊2、連接兩第一膠囊2的膠囊連接管3和后側(cè)第一膠囊2上連接的流體充入管5，膠囊連接管3用于連通兩第一膠囊2，第一注漿管6前端封堵、后端開口，兩第一膠囊2之間的第一注漿管6上設(shè)有孔眼4，第一注漿管6為硬管，這樣，第一注漿管6前端堵實(shí)，中間打有孔眼4，后端可根據(jù)需要加長；將第一封孔器9放入鉆孔8內(nèi)并對第一注漿處I注漿封孔，第一注漿處I形成一個隔離墻，所述第一注漿處I位于煤層應(yīng)力集中峰后區(qū)，此處注漿封孔的具體步驟如下
①將高壓流體排出裝置通過流體充入管5向兩第一膠囊2中充入高壓流體，當(dāng)流體為氣體時，高壓流體排出裝置為連接氣源的高壓氣泵，當(dāng)流體為水時，高壓流體排出裝置為連接水源的高壓泵待兩第一膠囊2壓力達(dá)到一定值時，(兩第一膠囊2壓力不小于lOMPa)，將第一注漿管6的后端口 7通過高壓橡膠管與注漿泵連接，并準(zhǔn)備注漿材料；③開始高壓注漿，將注漿材料由注漿泵注入第一注漿管6，并從第一注漿管6的孔眼4中噴出，注漿壓力不低于lOMpa，當(dāng)注漿達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后停止注漿，第一注漿處I形成第一處隔離墻釋放兩第一膠囊2中的流體。(二)將第一封孔器9外移至第二注漿處10，第二注漿處10位于煤層應(yīng)力卸壓區(qū)，重復(fù)步驟①一③，通過第一封孔器9在鉆孔8內(nèi)第二注漿處10注漿封孔，第二注漿處10形成另一個隔離墻，第一膠囊2沖入流體后的壓力以及注漿壓力也均不低于lOMpa，所以第一封孔器9各部件以及其連接端可耐壓力均不小于lOMpa。所述步驟(一)以及步驟(二)中， 采用的注漿材料為聚氨酯。(三)對第一注漿處I以及第二注漿處10之間的鉆孔區(qū)域14通過第二封孔器16進(jìn)行注漿封孔第二封孔器16為囊?guī)阶{封孔裝置，第二封孔器16包括第二膠囊11和從第二膠囊11中穿過的抽采管13，第二膠囊11前后兩端固定在抽采管13上，第二膠囊11設(shè)有排氣裝置，在第二膠囊11的中部固有膨脹控制環(huán)，膨脹控制環(huán)上設(shè)有出漿控制閥12，出漿控制閥12為壓力單向閥，即當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，出漿控制閥12閥門打開，注漿液單向流動；第二膠囊11的后端連接有第二注漿管15，(囊袋式注漿封孔裝置為專利號為ZL200710054384. 5，名稱為“囊袋式注漿封孔裝置及其封孔方法”的公開技術(shù)，故不詳細(xì)敘述。)此處注漿封孔的具體步驟如下先將第二封孔器16放入鉆孔8，位置為第一注漿處I與第二注漿處10之間；再將第二注漿管15和注漿泵連接，并準(zhǔn)備注漿材料；開始注漿，將注漿材料由注漿泵注入第二注漿管15，注漿壓力不低于2Mpa，達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后停止注漿，所述第一封孔器9各部件以及其連接端可耐壓力均不小于2Mpa。在步驟(三)中，采用的注漿材料為水泥和水玻璃的混合漿液(即CS漿液)。(四)清洗注漿泵以備下次使用，并將抽采管13連接抽采系統(tǒng)。當(dāng)然，本發(fā)明不拘泥于上述形式，步驟(I)-步驟(3)可使用同種漿液，都使用聚氨酯或者CS漿液或者水泥漿等其他漿液均可。本發(fā)明的原理為
步驟(一)、步驟(二)完成了第一階段封孔，分別在煤層應(yīng)力集中峰后區(qū)和卸壓區(qū)利用高壓注入第一種復(fù)合注漿材料一聚氨酯。將第一封孔器9放到鉆孔8合適位置后高壓向兩第一膠囊2中充入流體，兩第一膠囊2膨脹后堵實(shí)鉆孔8，然后利用高壓(不低于IOMPa)向兩個第一膠囊2之間的鉆孔8空隙注入注漿材料聚氨酯，注入的注漿材料可以保證在相應(yīng)注漿處鉆孔8周邊煤體受地應(yīng)力作用發(fā)生微小變化時仍能堵實(shí)裂隙，并在高注漿壓力(不低于IOMPa)及兩端第一膠囊2封堵的作用下，注漿材料向鉆孔8周邊煤層裂隙中滲透。在兩次注漿后在抽采鉆孔8形成兩個相鄰的防止漏氣的隔離墻。步驟(三)完成了第二階段封孔，利用第二封孔器16注入第二種復(fù)合注漿材料一水泥和水玻璃的混合漿液。在兩道隔離墻形成后，將第二封孔器16放入鉆孔8中，封孔區(qū)域為到兩道隔離墻之間的鉆孔8部分。注漿時使第二膠囊11先膨脹堵實(shí)鉆孔8，在注漿壓力(不小于2MPa)的作用下，注漿材料從第二封孔器16的出漿控制閥12噴出，然后注漿材料進(jìn)入兩隔離墻之間的鉆孔8空隙，注漿材料繼續(xù)向鉆孔8周邊煤層裂隙滲透，形成位于兩隔離墻之間的滲透帶，并為抽采鉆孔8提供支撐力。兩階段封孔后基本上堵實(shí)了鉆孔8的漏氣通道，實(shí)現(xiàn)了抽采鉆孔8的有效封孔，進(jìn)而提高抽采效果。第一封孔器9和第二封孔器16中的第一膠囊2、第二膠囊11均為采用橡膠、袖筒布等材料合成的彈性薄壁材料或者高壓橡膠管，膠囊壁可以透過空氣但不會透過注漿材料。第一封孔器9可重復(fù)利用，第二封孔器16固定在抽采鉆孔8內(nèi)進(jìn)行永久封孔，第一封孔器9和第二封孔器16注漿時分別注入聚氨酯和水泥、水玻璃的混合漿液，聚氨酯具有滲透性好、密封性強(qiáng)、彈塑性高的特點(diǎn)，水泥、水玻璃的混合漿液具有抗壓強(qiáng)度高、滲透性適中、密封性強(qiáng)的特點(diǎn)。當(dāng)然，本發(fā)明不拘泥于上述形式，第一封孔器9和第二封孔器16還可采用其他囊 袋注漿結(jié)構(gòu)，并且第一注漿處I以及第二注漿處10除了可分別選為煤層應(yīng)力集中峰后區(qū)和煤層應(yīng)力卸壓區(qū)，還可為其他煤層鉆孔8中煤層裂隙較大的兩處位置，并在這兩處鉆孔8位置高壓注漿封孔，形成兩隔離墻，則兩隔離墻之間的鉆孔8處再次注漿封孔，在兩隔離墻之間形成隔離帶，徹底封堵煤層各類裂隙裂縫，大幅度提高抽采效果。
權(quán)利要求
1.一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于包括如下步驟(一)煤層抽采鉆孔施工完畢后，對鉆孔內(nèi)第一注漿處注漿封孔；(二)對鉆孔內(nèi)第二注漿處注漿封孔；(三)對第一注漿處與第二注漿處之間的鉆孔區(qū)域進(jìn)行注漿封孔。
2.如權(quán)利要求I所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于所述第一注漿處位于煤層應(yīng)力集中峰后區(qū)，第二注漿處位于煤層應(yīng)力卸壓區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于步驟(一)以及步驟(二)中的注漿壓力均不低于lOMpa，步驟(三)中的注漿壓力不低于2Mpa。
4.如權(quán)利要求3所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于所述步驟(一)以及步驟(二)中，采用的注漿材料為聚氨酯，在步驟(三)中，采用的注漿材料為水泥和水玻璃的混合漿液。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于在步驟(一)以及步驟(二)中均通過第一封孔器注漿封孔，第一封孔器包括第一注漿管、前后間隔固定包裹于第一注漿管外圈的兩第一膠囊、連接兩第一膠囊的膠囊連接管和后側(cè)第一膠囊上連接的流體充入管，第一注漿管前端封堵、后端開口，兩第一膠囊之間的第一注漿管上設(shè)有孔眼。
6.如權(quán)利要求5所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于步驟(三)中通過第二封孔器注漿封孔，第二封孔器為囊?guī)阶{封孔裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，其特征在于所述第一封孔器各部件以及其連接端可耐壓力均不小于lOMpa，所述第二封孔器各部件以及其連接端可耐壓力均不小于2Mpa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，包括如下步驟(一)煤層抽采鉆孔施工完畢后，對鉆孔內(nèi)第一注漿處注漿封孔；(二)對鉆孔內(nèi)第二注漿處注漿封孔；(三)對第一注漿處與第二注漿處之間的鉆孔區(qū)域進(jìn)行注漿封孔。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種瓦斯抽采鉆孔人造隔離墻二次復(fù)合高壓注漿封孔工藝，能有效防止抽采鉆孔的漏氣，從而提高瓦斯抽采效果。
文檔編號E21B33/13GK102913184SQ20121041575
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者李國旗, 魏風(fēng)清, 陳良華, 潘峰, 徐守仁, 張許樂, 高廣濤, 連少朋 申請人:河南理工大學(xué)