专利名称：瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置及其封孔方法
技术领域：
本发明涉及一种瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置及其封孔方法，尤其是适应 煤矿井下本煤层钻孔的瓦斯抽采封孔和瓦斯压力测试。
背景技术：
井下抽采钻孔深度一般在30米至数百米，仅对距离孔口一定距离的某一段 钻孔进行封孔，难以采用直接注浆的方法进行封孔，煤矿井下瓦斯抽采钻孔的 封孔分永久性封孔和临时性封孔。目前，公知的本煤层瓦斯抽采钻孔的永久性 封孔是以发泡聚氨酯、发泡水泥和其它发泡材料做为封孔材料，早期的"水泥 巻封孔装置"(ZL90227075.3)已不再采用，钻孔灌浆封孔法仅适合于倾斜钻孔， 且因操作不便也很少采用，国内目前普遍采用发泡聚氨酯材料封孔。目前，公 知的采煤工作面瓦斯抽放钻孔的临时性封孔采用可复用的机械封孔装置封孔， 如"井下瓦斯抽放充气式囊袋封孔器"(ZL94209078.0)、胶套膨胀式"煤岩层 钻孔封孔器"(ZL200420010782.9)等，但这些不适合于永久性瓦斯抽采钻孔的 封孔。
井下钻孔受地应力的影响要发生变形和破坏，发泡聚氨酯、发泡水泥等发泡 材料的强度很低且可压縮量很大，不能有效地控制钻孔的变形破坏，使得封孔 段钻孔周围产生大量的裂隙漏气通道，影响瓦斯抽采的浓度和抽采效果。临时 性封孔所采用的机械封孔法的漏气现象更为严重，但由于抽放时间短(数小时)，
一般不做太高的要求。本申请人己申请专利的"囊袋式注浆封孔装置及其封孔方法"(专利申请号
为200710054384.5)，由于受囊袋强度、封孔管(塑料管)强度的制约，难以 实现高压注浆封孔，封孔注浆压力仅有1.5MPa左右，加之囊袋完全膨胀后才能 对钻孔壁注浆，压力控制阀的压力损失使钻孔壁的注浆压力小于囊袋内的浆液 压力，钻孔壁的实际注浆压力将更小。这种封孔方法的封孔效果虽然优于聚氨 酯封孔法，但由于钻孔壁注浆压力低，使得这种封孔方法仍然存在漏气现象。 钻孔壁注浆压力等于囊袋注浆压力减去单向阀门开启压力，所以压力衰减大大 减弱里钻孔壁的注浆效果。所以对于低煤层来说， 一次低压囊袋注桨封孔法还 不能达到最佳封孔效果。
发明内容
本发明冃的在于提供一种更加安全可靠的瓦斯抽采二次高压注桨封孔装置 及其封孔方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案瓦斯抽采二次高压注浆封孔 装置，包括抽采管和囊袋，还包括管状的二次进浆装置，二次进浆装置两侧对 接连接有抽采管且两侧的抽采管上分别套设有堵头，在每个堵头与二次进浆装 置相近侧之间设置囊袋，囊袋上设有排气装置；所述的二次进浆装置上设有三
个与中心连通的进浆孔并分别设有单向阀，两侧的两个进浆孔分别与同侧的囊
袋内空间连通，中间的进浆孔与两囊袋之间的空间连通。 所述的二次进浆装置的管壁上设有连通两侧抽采管的轴向排气孔。 所述的二次进浆装置中间的进浆孔与两侧的进桨孔之间的二次进浆装置上
设有沿圆周方向的捆扎槽，堵头上也设置有沿圆周方向的捆扎槽，囊袋两端开
口且两端捆扎设置在捆扎槽内。所述的二次进桨装置的内管壁上设有加固钢管。
所述的堵头与抽采管配合的内管壁上设有密封槽且密封槽内设有密封圈。 所述的排气装置为设置在囊袋上的穿刺微孔。
采用上述瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置进行注浆封孔的方法，该方法包括 以下步骤(l)将注浆封孔装置插入钻孔内一定深度；(2)将注浆插头插入二次 进浆装置，对二次进浆装置与两个囊袋连通的进浆孔进行低压注浆；(3)待己 注浆液凝固后，再采用注浆插头对二次进浆装置中间的与两个囊袋之间空间连 通的进浆孔进行高压注浆。
所述的步骤(2)和步骤(3)分别采用专用的注浆插头，在步骤(2)中采 用双注浆口的注浆插头，注浆插头的两个注桨口与二次进浆装置两侧的两个进 浆孔位置对应设置；第(2)步骤注浆结束后将注浆插头拔出；步骤(3)中采 用单注浆口的注浆插头，注浆插头的注浆口与二次进浆装置中间的进浆孔位置 对应设置。
所述的步骤(2)和步骤(3)两次注浆间隔时间大于等于第一次注浆材料的 凝固时间。
本发明是注浆材料向钻孔壁注浆封堵钻孔壁及其周围的漏气通道，注浆材料 可以是专门调制的水泥材料或其它化学材料，第一次注浆采用低压注浆为第二 次高压注浆提供条件，第二次高压注浆从根本上消除钻孔漏气裂隙。高压注浆 能使低透气煤层的瓦斯抽采浓度实现根本性突破，可有效防止或减少封孔段钻 孔周围漏气裂隙的产生和发展。
二次进浆装置的管壁上设有连通两侧抽采管的轴向排气孔，是为了防止注浆 期间瓦斯在孔内形成压力而推移注桨插头；二次进浆装置和堵头设置捆扎槽，用来捆扎囊袋更加方便，密封性更好；二次进浆装置的内管壁上设有加固钢管， 可加强二次进浆装置的承压能力；堵头与抽采管配合的内管壁上设有密封槽且 密封槽内设有密封圈，用来保证堵头与抽采管之间的密封性；排气装置为设置 在囊袋上的穿刺微孔，在向囊袋注浆的时候，囊袋内的空气可以通过穿刺微孔 排除，而注浆液却不能通过穿刺微孔。两次注浆间隔时间大于等于第一次注浆 材料的凝固时间，为了使囊袋内的注浆液充分凝固。
图1为本发明第 一次注浆时的结构示意图； 图2为本发明第一次注浆所用注浆插头的结构示意图； 图3为本发明第二次注浆时的结构示意图； 图4为本发明第二次注浆所用注浆插头的结构示意图； 图5为堵头的结构示意图； 图6为堵头纵截面的结构示意图； 图7为二次进浆装置的结构示意图； 图8为二次进浆装置纵截面的结构示意图。
具体实施例方式
如图l、图2、图7、图8所示，瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，包括抽采 管1和囊袋4，还包括管状的二次进浆装置6， 二次进浆装置6两侧对接连接有 抽采管1， 二次进桨装置6的管壁上设有连通两侧抽采管1的轴向排气孔13， 二次进浆装置6的内管壁上设有加固钢管12， 二次进浆装置6两侧对接的抽采 管1上分别套设有堵头5，在每个堵头5与二次进浆装置6相近侧之间设置囊袋 4，囊袋4上设有排气装置，排气装置为设置在囊袋4上的穿剌微孔2，囊袋4可采用变径罗纹布与乳胶套或弹性薄壁材料或膨胀橡胶管组成；如图7、图8所 示，二次进浆装置6中间的进浆孔11与两侧的进浆孔11之间的二次进浆装置6
上可设有沿圆周方向的捆扎槽20，如图5、图6所示，堵头5上也设置有沿圆 周方向的捆扎槽7，囊袋4两端开口且两端捆扎设置在捆扎槽7、 20内，堵头5 与抽采管1配合的内管壁上设有密封槽8且密封槽8内设有密封圈9，堵头5可 以是塑料堵头。如图3所示，二次进浆装置6上设有三个与中心连通的进浆孔 11并分别设有单向阀10，两侧的两个进浆孔11分别与同侧的囊袋4内空间16 连通，中间的进浆孔11与两囊袋4之间的空间17连通。
采用h述瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置进行注浆封孔的方法，该方法包括 以下步骤(l)将注浆封孔装置插入钻孔内一定深度；(2)如图1所示，将图2 所示的双注浆口的注浆插头3插入二次进浆装置6，对二次进浆装置6与两个囊 袋4空间16连通的进浆孔11进行低压注浆；第(2)步骤注浆结束后将图2所 示的双注浆口的注浆插头3拔出；(3)如图3所示，待已注浆液凝固后，再采 用如图4所示的单注浆口的注浆插头3对二次进浆装置6中间的与两个囊袋4 之间空间17连通的进浆孔11进行高压注浆。
上述步骤(2)和歩骤(3)可以分别采用专用的注浆插头3，在步骤(2)中 采用双注浆口的注浆插头，如图2所示，注浆插头3的两个注浆口 14与二次进 浆装置6两侧的两个进浆孔11位置对应设置，注桨插头3前部还设有用于固定 注浆插头3的卡头15，注桨插头3的注浆口 14的两侧沿圆周方向均设置密封槽 18和密封圈19。如图4所示；步骤(3)中采用单注浆口的注浆插头3，注浆插 头3的注衆口 14与二次进浆装置6中间的进浆孔11位置对应设置，注浆插头3 前部还设有用于固定注浆插头3的卡头15，注浆插头3的注浆口 14的两侧沿圆周方向均设置密封槽18和密封圈19。步骤(2)和步骤(3)两次注浆间隔时间
大于等于第 一次注浆材料的凝固时间，也可以是数周时间。
权利要求
1、瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，包括抽采管和囊袋，其特征在于还包括管状的二次进浆装置，二次进浆装置两侧对接连接有抽采管且两侧的抽采管上分别套设有堵头，在每个堵头与二次进浆装置相近侧之间设置囊袋，囊袋上设有排气装置；所述的二次进浆装置上设有三个与中心连通的进浆孔并分别设有单向阀，两侧的两个进浆孔分别与同侧的囊袋内空间连通，中间的进浆孔与两囊袋之间的空间连通。
2、 根据权利要求1所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，其特征在于 所述的二次进浆装置的管壁上设有连通两侧抽采管的轴向排气孔。
3、 根据权利要求1或2所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，其特征在 于所述的二次进浆装置中间的进浆孔与两侧的进浆孔之间的二次进浆装置上 设有沿圆周方向的捆扎槽，堵头上也设置有沿圆周方向的捆扎槽，囊袋两端开 口且两端捆扎设置在捆扎槽内。
4、 根据权利要求3所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，其特征在于 所述的二次进浆装置的内管壁上设有加固钢管。
5、 根据权利要求4所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，其特征在于 所述的堵头与抽采管配合的内管壁上设有密封槽且密封槽内设有密封圈。
6、 根据权利要求5所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，其特征在于 所述的排气装置为设置在囊袋上的穿刺微孔。
7、 采用上述瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置进行注浆封孔的方法，其特征 在于该方法包括以下步骤(l)将注浆封孔装置插入钻孔内一定深度；(2)将注浆插头插入二次进浆装置，对二次进浆装置与两个囊袋连通的进浆孔进行低 压注浆；(3)待已注浆液凝固后，再采用注桨插头对二次进浆装置中间的与两 个囊袋之间空间连通的进浆孔进行高压注浆。
8、 根据权利要求7所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔方法，其特征在于 所述的步骤(2)和步骤(3)分别采用专用的注浆插头，在步骤(2)中釆用双 注浆口的注浆插头，注浆插头的两个注浆口与二次进浆装置两侧的两个进桨孔 位置对应设置；第(2)歩骤注浆结束后将注浆插头拔出；步骤(3)中采用单 注浆口的注浆插头，注浆插头的注浆口与二次进浆装置中间的进浆孔位置对应 设置。
9、 根据权利要求8所述的瓦斯抽采二次高压注浆封孔方法，其特征在于所述的步骤(2)和步骤(3)两次注浆间隔时间大于等于第一次注浆材料的凝固时间。
全文摘要
瓦斯抽采二次高压注浆封孔装置，包括抽采管、囊袋和二次进浆装置，二次进浆装置两侧对接连接有抽采管且两侧的抽采管上分别套设有堵头，在每个堵头与二次进浆装置之间设置囊袋；二次进浆装置上设有三个带单向阀的进浆孔，两侧进浆孔分别与同侧囊袋连通，中间进浆孔与两囊袋之间的空间连通。采用上述装置进行注浆封孔的方法包括步骤将注浆插头插入二次进浆装置并对与两个囊袋连通的进浆孔进行低压注浆；待已注浆液凝固后，再采用注浆插头对二次进浆装置中间的进浆孔进行高压注浆。本发明是利用注浆材料向钻孔壁注浆封堵钻孔壁及其周围的漏气通道，第一次低压注浆，第二次接近地应力的高压注浆从根本上消除钻孔漏气裂隙。
文档编号E21F7/00GK101482026SQ20091006418
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者吕有厂, 孙玉宁, 宋维宾, 张国平, 张海军, 熊祖强, 军 王, 赵长春 申请人:河南理工大学