一种耐高压钻孔密封装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐高压钻孔密封装置及方法，属于煤矿井下区域瓦斯治理技术领域，尤其适用于在松软易塌孔及难封孔煤层的耐高压钻孔的密封作业。
【背景技术】
[0002]国家煤矿瓦斯治理方针确定高瓦斯矿井必须先抽后采，瓦斯抽采是治本措施。随着煤层瓦斯治理研究工作的深入开展，很多学者达成了一定共识，提出卸压增透措施是未来煤层瓦斯治理特别是深部煤层瓦斯治理中的发展方向，即可通过煤层爆破、水力压裂、煤层注水、水力割缝、水力冲孔等措施促进煤层的卸压增透，提高煤层渗透率，强化预抽煤层瓦斯。但是，这些措施成功实施的前提是对耐高压钻孔的有效密封，钻孔不能承受高压、封孔不严等不足，直接影响煤层卸压增透措施的成败。在松软易塌孔煤层及难封孔煤层的瓦斯抽采钻孔内进行煤层卸压增透措施过程中，现有耐高压封孔方法存在封孔不严，煤壁与封孔浆液结合处脱落等原因，导致耐高压能力降低，费时费力，达不到钻孔耐高压密封的理想效果，因此，急需要一种新型的耐高压钻孔密封方法，能够满足长时间耐高压的功能，克服现有技术中存在的问题。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是克服已有技术中存在的耐高压钻孔封孔不严、煤壁与封孔浆液结合处脱落等问题，提供一种操作简单、成本低、效果好的基于水力割缝的耐高压钻孔密封装置及方法。
[0004]技术方案:本发明耐高压钻孔密封装置，包括采用螺纹相互连接的注浆圆筒，圆筒前端焊装有柔性囊袋一，距离圆筒后端面1.5?3m位置处焊装有柔性囊袋二，在柔性囊袋二和柔性囊袋一内的圆筒表面开有若干孔洞，在圆筒内的上部焊接有注浆管，注浆管通过圆筒表面的注浆口与注浆栗连接，注浆管通过圆筒表面的出浆口向煤层钻孔内注浆。
[0005]所述的注浆圆筒的长度为15?18m，直径为90mm，注浆管直径为16mm。注浆口布置在柔性囊袋二的外侧圆筒表面上，出浆口布置在柔性囊袋二和柔性囊袋一之间的圆筒表面上。柔性囊袋二的长度为0.5?lm，直径为110mm，柔性囊袋一长度为I?2m，直径为150mm。
[0006]本发明耐高压钻孔密封方法，包括以下步骤:
[0007]a.采用常规方法垂直于巷道壁向煤层内部钻直径为10mm的常规钻孔，常规钻孔长度为15?18m;
[0008]b.采用常规水力割缝技术，在常规钻孔底部继续打钻，同时，通过水力旋转割缝，割出直径为120?140mm的割缝钻孔，割缝钻孔长度为80?100m;
[0009]c.依次连接圆筒，将圆筒送入常规钻孔内部，使柔性囊袋一恰好穿过常规钻孔处在割缝钻孔内；
[0010]d.连接储浆罐和注浆栗，利用高压胶管依次连接注浆栗和注浆圆筒，注浆栗和注浆口；[0011 ] e.开启注浆栗，向注浆圆筒内注入封孔浆液，封孔浆液通过孔洞充满柔性囊袋一和柔性囊袋二，柔性囊袋一和柔性囊袋二膨胀分别封堵常规钻孔和割缝钻孔；
[0012]f.当注浆栗显示注浆压力停止上升时，利用注浆管向柔性囊袋一和柔性囊袋二之间的常规钻孔空间内注入封孔浆液；
[0013]g.封孔浆液凝固后，割缝钻孔承受高压时，普通钻孔前端煤壁阻碍柔性囊袋一外移，实现了基于水力割缝的耐高压钻孔密封方法。
[0014]有益效果:由于采用了上述技术方案，在一些松软易塌孔煤层及难封孔煤层的瓦斯抽采钻孔内进行各种水力化措施过程中，既能够有效密封耐高压钻孔，能够承受钻孔内高压的冲击，同时还能起到水利化措施强化瓦斯抽采的目的。封孔浆液凝固后，割缝钻孔承受高压时，普通钻孔前端煤壁阻碍柔性囊袋一外移，实现了松软煤层耐高压钻孔有效封孔。其操作简单、成本低、效果好、工作量小，具有广泛的实用性。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的一种耐高压钻孔密封装置结构示意图。
[0016]图2是本发明的一种耐高压钻孔密封方法实施例示意图。
[0017]图中:1.注浆口，2.柔性囊袋二，3.注浆管，4.出浆口，5.螺纹，6.圆筒，7.孔洞，8.柔性囊袋一，9.注浆栗，10.高压胶管，11-1.阀门，11-2.阀门，12.普通钻孔，13.煤壁，14.割缝钻孔，15.煤层，16.封孔浆液。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0019]图1所示，本发明一种耐高压钻孔密封装置，包括采用螺纹5相互连接的注浆圆筒6，圆筒6前端焊装有柔性囊袋一8，距离圆筒6后端面1.5?3m位置处焊装有柔性囊袋二2，在柔性囊袋二 2和柔性囊袋一 8内的圆筒6表面开有若干孔洞7，在圆筒6内的上部焊接有注浆管3，注浆管3通过圆筒6表面的注浆口 I与注浆栗连接，注浆管3通过圆筒6表面的出浆口 4向煤层钻孔内注楽O所述的注楽圆筒6的长度为15?18m，直径为90_，注楽管3直径为16mm。注浆口 I布置在柔性囊袋二2的外侧圆筒6表面上，出浆口4布置在柔性囊袋二2和柔性囊袋一8之间的圆筒6表面上。柔性囊袋二 2的长度为0.5?lm，直径为110mm，柔性囊袋一 8长度为I?2m，直径为150mm。
[0020]本发明的耐高压钻孔密封方法:首先，采用常规方法垂直于巷道壁向煤层15内部钻直径为10mm的常规钻孔12，常规钻孔12长度为15?18m;采用常规水力割缝技术，在常规钻孔12底部继续打钻，同时，通过水力旋转割缝，割出直径为120?140mm的割缝钻孔14，割缝钻孔14长度为80?I OOm;依次连接圆筒6，将圆筒6送入常规钻孔12内部，使柔性囊袋一 8恰好穿过常规钻孔12处在割缝钻孔14内；连接储浆罐17和注浆栗9，利用高压胶管10依次连接注浆栗9和注浆圆筒6，注浆栗9和注浆口 I;开启注浆栗9，打开阀门11-2，向注浆圆筒6内注入封孔浆液16，封孔浆液16通过孔洞7充满柔性囊袋一 8和柔性囊袋二 2，柔性囊袋一 8和柔性囊袋二2膨胀分别封堵常规钻孔12和割缝钻孔14;当注浆栗9显示注浆压力停止上升时，关闭阀门11-2，打开阀门11-1，利用注浆管3向柔性囊袋一 8和柔性囊袋二 2之间的常规钻孔12空间内注入封孔浆液16;封孔浆液16凝固后，割缝钻孔14承受高压时，普通钻孔12前端煤壁13阻碍柔性囊袋一 8移动，实现了基于水力割缝的耐高压钻孔密封方法。
【主权项】
1.一种耐高压钻孔密封装置，它包括采用螺纹(5)相互连接的注浆圆筒(6)，圆筒(6)前端焊装有柔性囊袋一(8)，距离圆筒(6)后端面1.5?3m位置处焊装有柔性囊袋二(2)，在柔性囊袋二(2)和柔性囊袋一(8)内的圆筒(6)表面开有若干孔洞(7)，在圆筒(6)内的上部焊接有注浆管(3)，注浆管(3)通过圆筒(6)表面的注浆口(I)与注浆栗连接，注浆管(3)通过圆筒(6)表面的出浆口(4)向煤层钻孔内注浆。2.如权利要求1所述的耐高压钻孔密封装置，其特征在于:所述的注浆圆筒(6)的长度为15?18m，直径为90mm，注楽管(3)直径为16mm。3.如权利要求1所述的耐高压钻孔密封装置，其特征在于:所述注浆口(I)布置在柔性囊袋二(2)的外侧圆筒(6)表面上，出浆口(4)布置在柔性囊袋二(2)和柔性囊袋一(8)之间的圆筒(6)表面上。4.如权利要求1所述的耐高压钻孔密封装置，其特征在于:所述的柔性囊袋二(2)的长度为0.5?lm，直径为110mm，柔性囊袋一 (8)长度为I?2m，直径为150mm。5.—种如上述权利要求所述装置的耐高压钻孔密封方法，其特征在于，包括以下步骤: a.采用常规方法垂直于巷道壁向煤层(15)内部钻直径为10mm的常规钻孔(12)，常规钻孔(12)长度为15?18m; b.采用常规水力割缝技术，在常规钻孔(12)底部继续打钻，同时，通过水力旋转割缝，割出直径为120?140mm的割缝钻孔(14)，割缝钻孔(14)长度为80?100m; c.依次连接圆筒(6)，将圆筒(6)送入常规钻孔(12)内部，使柔性囊袋一(8)恰好穿过常规钻孔(12)处在割缝钻孔(14)内； d.连接储浆罐(17)和注浆栗(9)，利用高压胶管(10)依次连接注浆栗(9)和注浆圆筒(6)，注浆栗(9)和注浆口(I); e.开启注浆栗(9)，打开阀门(11-2)，向注浆圆筒(6)内注入封孔浆液(16)，封孔浆液(16)通过孔洞(7)充满柔性囊袋一(8)和柔性囊袋二(2)，柔性囊袋一(8)和柔性囊袋二(2)膨胀分别封堵常规钻孔(12)和割缝钻孔(14); f.当注浆栗(9)显示注浆压力停止上升时，关闭阀门(11-2)，打开阀门(11-1)，利用注浆管(3)向柔性囊袋一(8)和柔性囊袋二(2)之间的常规钻孔(12)空间内注入封孔浆液(16)； g.封孔浆液(16)凝固后，割缝钻孔(14)承受高压时，普通钻孔(12)前端煤壁(13)阻碍柔性囊袋一 (8)外移，实现了基于水力割缝的耐高压钻孔密封方法。
【专利摘要】一种耐高压钻孔密封装置及方法，装置包括采用螺纹相互连接的注浆圆筒，圆筒前端焊装有柔性囊袋一，距离圆筒后端面1.5～3m位置处焊装有柔性囊袋二，在柔性囊袋二和柔性囊袋一内的圆筒表面开有若干孔洞，在圆筒内的上部焊接有注浆管，圆筒表面开有注浆口和注浆口。通过常规打钻和水力割缝技术分别布置常规钻孔和割缝钻孔，封孔浆液通过圆筒表面的孔洞充满柔性囊袋一和柔性囊袋二，分别封堵常规钻孔和割缝钻孔。通过注浆管向煤层钻孔内注浆，封孔浆液凝固后，割缝钻孔承受高压时，普通钻孔前端煤壁阻碍柔性囊袋一外移，实现了基于水力割缝的耐高压钻孔密封方法。
【IPC分类】E21B33/13, E21F7/00
【公开号】CN105673064
【申请号】CN201610015413
【发明人】程卫民, 倪冠华, 王刚, 刘震, 于岩斌
【申请人】山东科技大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月11日