一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种瓦斯抽采钻孔的封孔方法，适用于回采工作面、石门见煤处、煤巷等地点的瓦斯抽放钻孔的密封，尤其适用于含水钻孔的密封。
【背景技术】
[0002]瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，抽采瓦斯钻孔封孔质量以及有效抽采周期决定了矿井瓦斯抽采的效果，而瓦斯抽采率又是衡量抽采效果的重要技术参数之一，因此抽采瓦斯钻孔的有效封孔技术是提高抽采率至关重要的环节。在瓦斯抽采初期其浓度一般较高，能够达到预期效果，但随着瓦斯抽采系统的延续，在有效地应力、解吸瓦斯、抽放负压等综合作用下，抽采钻孔围岩裂隙迅速发育、扩展，发生变形破坏并出现大量次生裂隙，封孔段与钻孔壁或其围岩拓展裂隙形成“漏气”通道，导致抽采后期孔口抽采负压急剧下降，降低了瓦斯抽采效果，并缩短了钻孔有效抽采周期，严重影响煤层瓦斯抽采率。针对煤层尤其是含水煤层瓦斯抽采过程中钻孔围岩不断产生大量新生孔裂隙，致使抽放瓦斯浓度低、有效抽放周期短等技术难题，传统的一次封孔方法(包括膨胀水泥砂浆、黄泥浆等)对于钻孔周围产生的裂隙只能进行一次性的封堵，而且封堵浆液在高湿度的钻孔中凝固成形需要等待较长的时间，影响正常的工期；封孔材料凝固后一般也会因为自身的收缩性而使钻孔空间无法被完全填满，从而导致裂隙区难以有效封堵，钻孔漏气严重，密封质量差；在一次封孔的基础上使用二次封孔技术来封堵钻孔周围的裂隙，不仅耗时耗工，而且还要购置专门的二次封孔设备，增加生产成本。为解决含水瓦斯抽采钻孔的密封问题，迫切需要一种有效的封孔方法。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种操作简单、成本低廉、能大幅度提高钻孔密封效果的含水瓦斯抽采钻孔密封方法。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔方法，包括如下步骤:
[0006](I)在瓦斯抽采管对应封孔段左右两端的位置分别捆绑一个聚氨酯封孔袋，通过左端的聚氨酯封孔袋将注浆管和PVC管与瓦斯抽采管捆绑在一起，注浆管和PVC管的左端均位于左端的聚氨酯封孔袋的左侧，注浆管和PVC管的右端均位于两个聚氨酯封孔袋之间；PVC管的左端连通一个U型管，PVC管的右端连通一个空心测压橡胶球；
[0007](2)当瓦斯抽采钻孔打钻成孔以后，将经步骤(I)处理的瓦斯抽采管送入瓦斯抽采钻孔内指定位置，U型管底部朝下；在U型管内注入观测液体，在空心测压橡胶球无压力情况下，U型管内两侧的观测液体水平高度一致；
[0008](3)封孔段左右两端的聚氨酯封孔袋反应膨胀，最终使得封孔段形成密封空间，打开注浆管上的注浆管阀门，向封孔段内注入半流体浆液，直至U型管内两侧的观测液体水平高度差达到设定的停止注浆高度，关闭注浆管阀门；
[0009](4)当U型管内两侧的观测液体水平高度差达到设定的开始注浆高度时，开启注浆管阀门，直至U型管内两侧的观测液体水平高度差达到设定的停止注浆高度；重复步骤，保证封孔段内的液压始终保持在一个恒定的压力范围内。
[0010]优选的，所述空心测压橡胶球可感知的最小压强为0.1MPa，空心测压橡胶球可感知的最大压强为4MPa。封孔段内浆液压强范围为O?3Mpa，为了同时保证测量高低压强时的测压精度，选择敏感度较高的空心测压橡胶球至于浆液中，并且高出浆液最高承压大约IMpa作为空心测压橡胶球的最大测压极限，以保证空心测压橡胶球在承压较大时仍可以保持测压精度。
[0011 ] 优选的，开启注浆管阀门后，半流体浆液将以2?3MPa的压强向封孔段内注入。当浆液承压注入时，压力若太小，浆液无法深入封堵钻孔孔壁裂隙；压力若太大，会挤压钻孔孔壁以及封孔段两端封堵材料，易造成钻孔失效。最终决定选取2?3MPa作为注入浆液时浆液承压的压强区间。
[0012]优选的，所述设定的停止注浆高度为两侧的观测液体水平高度差达到200?210mm，所述设定的开始注浆高度为两侧的观测液体水平高度差达到150?160mm。U形管两侧液面相平时，液面高度均为150_，左侧液面每升高10_，孔内压强增加0.5Mpa，当孔内压强为O?0.5Mpa时，及液面高度为150?160_时，孔内浆液压强不足，开始补充浆液；当孔内压强为2.5?3Mpa时，及液面高度为200?210mm时，孔内浆液压强达到预定压强，停止注浆。
[0013]优选的，所述半流体浆液为非凝固、无机类半流体封孔浆液。作为一种无机类材料，在搅拌、注入的过程中不会产生热量，非凝固、半流体的状态可以使得浆液在压力的作用下随时填充孔壁裂隙。
[0014]优选的，所述半流体浆液为主料、辅料和水的混合物，其中主料为钠基膨润土和高岭土的混合，辅料为硅酸钠、硅酸锂、二氧化硅、氯化钠中的一种或两种以上的混合，主料与辅料的质量和与水的质量比为1:8?12。膨润土和高岭土可以保持浆液的水分不流失，并且有一定的润滑作用，有利于浆液渗入填充裂隙。辅料作用主要在于使浆液体积保持一定的体积，以及良好的亲水性，不会产生分离现象。料水比保持在1:8?12，此时浆液稠稀度最适宜渗透封堵孔壁裂隙。
[0015]优选的，所述半流体浆液在瓦斯抽采钻孔的整个使用寿命周期内始终不脱水。为了能够实时封堵抽采瓦斯过程中瓦斯抽放孔周围产生的裂隙，浆液必须时刻保持流动性。
[0016]有益效果:本发明提供的瓦斯抽采钻孔非凝固恒压浆液封孔方法，在对钻孔内进行密封时，以一定的压力将半流体状的封孔浆液注入，注满密闭空间后仍继续带压注一段时间，直到达到提示停止注浆的压力阀值。所注的封孔浆液始终处于一种相对恒压的状态，所以一旦钻孔周围出现新发育的裂隙，浆液分子可以主动渗透，自动填堵裂隙，隔绝漏气通道，减少空气的进入，从而提高瓦斯抽采浓度。而且在整个抽采过程中，封孔段内的浆液始终不脱水，保持半流体状态，所以尤其适用于封堵含水瓦斯钻孔。本方法解决了瓦斯抽采过程中新生裂隙难以封堵的问题，其方法简单、易操作、可显著提高瓦斯抽采的效果、具有极好的推广价值。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的实施示意图；
[0018]图中:1 一瓦斯抽采钻孔，2—封孔段，3—瓦斯抽采管，4一注浆管，5—空心测压橡胶球，6—U形管，7—PVC管，8—聚氨酯封孔袋，9一瓦斯抽采管阀门，10—注浆管阀门，11 一半流体浆液，12—瓦斯，13裂隙群。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0020]—种瓦斯