專利名稱：瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置及其封孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置及其封孔方法，尤其是適應(yīng) 煤礦井下本煤層鉆孔的瓦斯抽采封孔和瓦斯壓力測試。
背景技術(shù)：
井下抽采鉆孔深度一般在30米至數(shù)百米，僅對距離孔口一定距離的某一段 鉆孔進(jìn)行封孔，難以采用直接注漿的方法進(jìn)行封孔，煤礦井下瓦斯抽采鉆孔的 封孔分永久性封孔和臨時(shí)性封孔。目前，公知的本煤層瓦斯抽采鉆孔的永久性 封孔是以發(fā)泡聚氨酯、發(fā)泡水泥和其它發(fā)泡材料做為封孔材料，早期的"水泥 巻封孔裝置"(ZL90227075.3)已不再采用，鉆孔灌漿封孔法僅適合于傾斜鉆孔， 且因操作不便也很少采用，國內(nèi)目前普遍采用發(fā)泡聚氨酯材料封孔。目前，公 知的采煤工作面瓦斯抽放鉆孔的臨時(shí)性封孔采用可復(fù)用的機(jī)械封孔裝置封孔， 如"井下瓦斯抽放充氣式囊袋封孔器"(ZL94209078.0)、膠套膨脹式"煤巖層 鉆孔封孔器"(ZL200420010782.9)等，但這些不適合于永久性瓦斯抽采鉆孔的 封孔。
井下鉆孔受地應(yīng)力的影響要發(fā)生變形和破壞，發(fā)泡聚氨酯、發(fā)泡水泥等發(fā)泡 材料的強(qiáng)度很低且可壓縮量很大，不能有效地控制鉆孔的變形破壞，使得封孔 段鉆孔周圍產(chǎn)生大量的裂隙漏氣通道，影響瓦斯抽采的濃度和抽采效果。臨時(shí) 性封孔所采用的機(jī)械封孔法的漏氣現(xiàn)象更為嚴(yán)重，但由于抽放時(shí)間短(數(shù)小時(shí))，
一般不做太高的要求。本申請人己申請專利的"囊袋式注漿封孔裝置及其封孔方法"(專利申請?zhí)?br> 為200710054384.5)，由于受囊袋強(qiáng)度、封孔管(塑料管)強(qiáng)度的制約，難以 實(shí)現(xiàn)高壓注漿封孔，封孔注漿壓力僅有1.5MPa左右，加之囊袋完全膨脹后才能 對鉆孔壁注漿，壓力控制閥的壓力損失使鉆孔壁的注漿壓力小于囊袋內(nèi)的漿液 壓力，鉆孔壁的實(shí)際注漿壓力將更小。這種封孔方法的封孔效果雖然優(yōu)于聚氨 酯封孔法，但由于鉆孔壁注漿壓力低，使得這種封孔方法仍然存在漏氣現(xiàn)象。 鉆孔壁注漿壓力等于囊袋注漿壓力減去單向閥門開啟壓力，所以壓力衰減大大 減弱里鉆孔壁的注漿效果。所以對于低煤層來說， 一次低壓囊袋注槳封孔法還 不能達(dá)到最佳封孔效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明冃的在于提供一種更加安全可靠的瓦斯抽采二次高壓注槳封孔裝置 及其封孔方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案瓦斯抽采二次高壓注漿封孔 裝置，包括抽采管和囊袋，還包括管狀的二次進(jìn)漿裝置，二次進(jìn)漿裝置兩側(cè)對 接連接有抽采管且兩側(cè)的抽采管上分別套設(shè)有堵頭，在每個(gè)堵頭與二次進(jìn)漿裝 置相近側(cè)之間設(shè)置囊袋，囊袋上設(shè)有排氣裝置；所述的二次進(jìn)漿裝置上設(shè)有三
個(gè)與中心連通的進(jìn)漿孔并分別設(shè)有單向閥，兩側(cè)的兩個(gè)進(jìn)漿孔分別與同側(cè)的囊
袋內(nèi)空間連通，中間的進(jìn)漿孔與兩囊袋之間的空間連通。 所述的二次進(jìn)漿裝置的管壁上設(shè)有連通兩側(cè)抽采管的軸向排氣孔。 所述的二次進(jìn)漿裝置中間的進(jìn)漿孔與兩側(cè)的進(jìn)槳孔之間的二次進(jìn)漿裝置上
設(shè)有沿圓周方向的捆扎槽，堵頭上也設(shè)置有沿圓周方向的捆扎槽，囊袋兩端開
口且兩端捆扎設(shè)置在捆扎槽內(nèi)。所述的二次進(jìn)槳裝置的內(nèi)管壁上設(shè)有加固鋼管。
所述的堵頭與抽采管配合的內(nèi)管壁上設(shè)有密封槽且密封槽內(nèi)設(shè)有密封圈。 所述的排氣裝置為設(shè)置在囊袋上的穿刺微孔。
采用上述瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置進(jìn)行注漿封孔的方法，該方法包括 以下步驟(l)將注漿封孔裝置插入鉆孔內(nèi)一定深度；(2)將注漿插頭插入二次 進(jìn)漿裝置，對二次進(jìn)漿裝置與兩個(gè)囊袋連通的進(jìn)漿孔進(jìn)行低壓注漿；(3)待己 注漿液凝固后，再采用注漿插頭對二次進(jìn)漿裝置中間的與兩個(gè)囊袋之間空間連 通的進(jìn)漿孔進(jìn)行高壓注漿。
所述的步驟(2)和步驟(3)分別采用專用的注漿插頭，在步驟(2)中采 用雙注漿口的注漿插頭，注漿插頭的兩個(gè)注槳口與二次進(jìn)漿裝置兩側(cè)的兩個(gè)進(jìn) 漿孔位置對應(yīng)設(shè)置；第(2)步驟注漿結(jié)束后將注漿插頭拔出；步驟(3)中采 用單注漿口的注漿插頭，注漿插頭的注漿口與二次進(jìn)漿裝置中間的進(jìn)漿孔位置 對應(yīng)設(shè)置。
所述的步驟(2)和步驟(3)兩次注漿間隔時(shí)間大于等于第一次注漿材料的 凝固時(shí)間。
本發(fā)明是注漿材料向鉆孔壁注漿封堵鉆孔壁及其周圍的漏氣通道，注漿材料 可以是專門調(diào)制的水泥材料或其它化學(xué)材料，第一次注漿采用低壓注漿為第二 次高壓注漿提供條件，第二次高壓注漿從根本上消除鉆孔漏氣裂隙。高壓注漿 能使低透氣煤層的瓦斯抽采濃度實(shí)現(xiàn)根本性突破，可有效防止或減少封孔段鉆 孔周圍漏氣裂隙的產(chǎn)生和發(fā)展。
二次進(jìn)漿裝置的管壁上設(shè)有連通兩側(cè)抽采管的軸向排氣孔，是為了防止注漿 期間瓦斯在孔內(nèi)形成壓力而推移注槳插頭；二次進(jìn)漿裝置和堵頭設(shè)置捆扎槽，用來捆扎囊袋更加方便，密封性更好；二次進(jìn)漿裝置的內(nèi)管壁上設(shè)有加固鋼管， 可加強(qiáng)二次進(jìn)漿裝置的承壓能力；堵頭與抽采管配合的內(nèi)管壁上設(shè)有密封槽且 密封槽內(nèi)設(shè)有密封圈，用來保證堵頭與抽采管之間的密封性；排氣裝置為設(shè)置 在囊袋上的穿刺微孔，在向囊袋注漿的時(shí)候，囊袋內(nèi)的空氣可以通過穿刺微孔 排除，而注漿液卻不能通過穿刺微孔。兩次注漿間隔時(shí)間大于等于第一次注漿 材料的凝固時(shí)間，為了使囊袋內(nèi)的注漿液充分凝固。


圖1為本發(fā)明第 一次注漿時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明第一次注漿所用注漿插頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明第二次注漿時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明第二次注漿所用注漿插頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為堵頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為堵頭縱截面的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為二次進(jìn)漿裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為二次進(jìn)漿裝置縱截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2、圖7、圖8所示，瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，包括抽采 管1和囊袋4，還包括管狀的二次進(jìn)漿裝置6， 二次進(jìn)漿裝置6兩側(cè)對接連接有 抽采管1， 二次進(jìn)槳裝置6的管壁上設(shè)有連通兩側(cè)抽采管1的軸向排氣孔13， 二次進(jìn)漿裝置6的內(nèi)管壁上設(shè)有加固鋼管12， 二次進(jìn)漿裝置6兩側(cè)對接的抽采 管1上分別套設(shè)有堵頭5，在每個(gè)堵頭5與二次進(jìn)漿裝置6相近側(cè)之間設(shè)置囊袋 4，囊袋4上設(shè)有排氣裝置，排氣裝置為設(shè)置在囊袋4上的穿剌微孔2，囊袋4可采用變徑羅紋布與乳膠套或彈性薄壁材料或膨脹橡膠管組成；如圖7、圖8所 示，二次進(jìn)漿裝置6中間的進(jìn)漿孔11與兩側(cè)的進(jìn)漿孔11之間的二次進(jìn)漿裝置6
上可設(shè)有沿圓周方向的捆扎槽20，如圖5、圖6所示，堵頭5上也設(shè)置有沿圓 周方向的捆扎槽7，囊袋4兩端開口且兩端捆扎設(shè)置在捆扎槽7、 20內(nèi)，堵頭5 與抽采管1配合的內(nèi)管壁上設(shè)有密封槽8且密封槽8內(nèi)設(shè)有密封圈9，堵頭5可 以是塑料堵頭。如圖3所示，二次進(jìn)漿裝置6上設(shè)有三個(gè)與中心連通的進(jìn)漿孔 11并分別設(shè)有單向閥10，兩側(cè)的兩個(gè)進(jìn)漿孔11分別與同側(cè)的囊袋4內(nèi)空間16 連通，中間的進(jìn)漿孔11與兩囊袋4之間的空間17連通。
采用h述瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置進(jìn)行注漿封孔的方法，該方法包括 以下步驟(l)將注漿封孔裝置插入鉆孔內(nèi)一定深度；(2)如圖1所示，將圖2 所示的雙注漿口的注漿插頭3插入二次進(jìn)漿裝置6，對二次進(jìn)漿裝置6與兩個(gè)囊 袋4空間16連通的進(jìn)漿孔11進(jìn)行低壓注漿；第(2)步驟注漿結(jié)束后將圖2所 示的雙注漿口的注漿插頭3拔出；(3)如圖3所示，待已注漿液凝固后，再采 用如圖4所示的單注漿口的注漿插頭3對二次進(jìn)漿裝置6中間的與兩個(gè)囊袋4 之間空間17連通的進(jìn)漿孔11進(jìn)行高壓注漿。
上述步驟(2)和歩驟(3)可以分別采用專用的注漿插頭3，在步驟(2)中 采用雙注漿口的注漿插頭，如圖2所示，注漿插頭3的兩個(gè)注漿口 14與二次進(jìn) 漿裝置6兩側(cè)的兩個(gè)進(jìn)漿孔11位置對應(yīng)設(shè)置，注槳插頭3前部還設(shè)有用于固定 注漿插頭3的卡頭15，注槳插頭3的注漿口 14的兩側(cè)沿圓周方向均設(shè)置密封槽 18和密封圈19。如圖4所示；步驟(3)中采用單注漿口的注漿插頭3，注漿插 頭3的注衆(zhòng)口 14與二次進(jìn)漿裝置6中間的進(jìn)漿孔11位置對應(yīng)設(shè)置，注漿插頭3 前部還設(shè)有用于固定注漿插頭3的卡頭15，注漿插頭3的注漿口 14的兩側(cè)沿圓周方向均設(shè)置密封槽18和密封圈19。步驟(2)和步驟(3)兩次注漿間隔時(shí)間
大于等于第 一次注漿材料的凝固時(shí)間，也可以是數(shù)周時(shí)間。
權(quán)利要求
1、瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，包括抽采管和囊袋，其特征在于還包括管狀的二次進(jìn)漿裝置，二次進(jìn)漿裝置兩側(cè)對接連接有抽采管且兩側(cè)的抽采管上分別套設(shè)有堵頭，在每個(gè)堵頭與二次進(jìn)漿裝置相近側(cè)之間設(shè)置囊袋，囊袋上設(shè)有排氣裝置；所述的二次進(jìn)漿裝置上設(shè)有三個(gè)與中心連通的進(jìn)漿孔并分別設(shè)有單向閥，兩側(cè)的兩個(gè)進(jìn)漿孔分別與同側(cè)的囊袋內(nèi)空間連通，中間的進(jìn)漿孔與兩囊袋之間的空間連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，其特征在于 所述的二次進(jìn)漿裝置的管壁上設(shè)有連通兩側(cè)抽采管的軸向排氣孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，其特征在 于所述的二次進(jìn)漿裝置中間的進(jìn)漿孔與兩側(cè)的進(jìn)漿孔之間的二次進(jìn)漿裝置上 設(shè)有沿圓周方向的捆扎槽，堵頭上也設(shè)置有沿圓周方向的捆扎槽，囊袋兩端開 口且兩端捆扎設(shè)置在捆扎槽內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，其特征在于 所述的二次進(jìn)漿裝置的內(nèi)管壁上設(shè)有加固鋼管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，其特征在于 所述的堵頭與抽采管配合的內(nèi)管壁上設(shè)有密封槽且密封槽內(nèi)設(shè)有密封圈。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，其特征在于 所述的排氣裝置為設(shè)置在囊袋上的穿刺微孔。
7、 采用上述瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置進(jìn)行注漿封孔的方法，其特征 在于該方法包括以下步驟(l)將注漿封孔裝置插入鉆孔內(nèi)一定深度；(2)將注漿插頭插入二次進(jìn)漿裝置，對二次進(jìn)漿裝置與兩個(gè)囊袋連通的進(jìn)漿孔進(jìn)行低 壓注漿；(3)待已注漿液凝固后，再采用注槳插頭對二次進(jìn)漿裝置中間的與兩 個(gè)囊袋之間空間連通的進(jìn)漿孔進(jìn)行高壓注漿。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔方法，其特征在于 所述的步驟(2)和步驟(3)分別采用專用的注漿插頭，在步驟(2)中釆用雙 注漿口的注漿插頭，注漿插頭的兩個(gè)注漿口與二次進(jìn)漿裝置兩側(cè)的兩個(gè)進(jìn)槳孔 位置對應(yīng)設(shè)置；第(2)歩驟注漿結(jié)束后將注漿插頭拔出；步驟(3)中采用單 注漿口的注漿插頭，注漿插頭的注漿口與二次進(jìn)漿裝置中間的進(jìn)漿孔位置對應(yīng) 設(shè)置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔方法，其特征在于所述的步驟(2)和步驟(3)兩次注漿間隔時(shí)間大于等于第一次注漿材料的凝固時(shí)間。
全文摘要
瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置，包括抽采管、囊袋和二次進(jìn)漿裝置，二次進(jìn)漿裝置兩側(cè)對接連接有抽采管且兩側(cè)的抽采管上分別套設(shè)有堵頭，在每個(gè)堵頭與二次進(jìn)漿裝置之間設(shè)置囊袋；二次進(jìn)漿裝置上設(shè)有三個(gè)帶單向閥的進(jìn)漿孔，兩側(cè)進(jìn)漿孔分別與同側(cè)囊袋連通，中間進(jìn)漿孔與兩囊袋之間的空間連通。采用上述裝置進(jìn)行注漿封孔的方法包括步驟將注漿插頭插入二次進(jìn)漿裝置并對與兩個(gè)囊袋連通的進(jìn)漿孔進(jìn)行低壓注漿；待已注漿液凝固后，再采用注漿插頭對二次進(jìn)漿裝置中間的進(jìn)漿孔進(jìn)行高壓注漿。本發(fā)明是利用注漿材料向鉆孔壁注漿封堵鉆孔壁及其周圍的漏氣通道，第一次低壓注漿，第二次接近地應(yīng)力的高壓注漿從根本上消除鉆孔漏氣裂隙。
文檔編號E21F7/00GK101482026SQ20091006418
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月10日
發(fā)明者呂有廠, 孫玉寧, 宋維賓, 張國平, 張海軍, 熊祖強(qiáng), 軍 王, 趙長春 申請人:河南理工大學(xué)