囊袋封孔器、密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法及装置与流程

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔，涉及囊袋封孔器、密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法及装置。

背景技术：

1、目前，瓦斯灾害仍是制约煤矿安全生产的最主要因素。瓦斯高效抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，由于井下钻孔具有施工简便、成本低等优点，在煤矿中得到了广泛的应用。高效抽采要求在抽采负压的引流作用下，尽快尽多地将煤体中的瓦斯抽出以保障回采过程中的安全生产，有效地将钻孔与抽采管进行封堵连接，避免抽采负压在孔口位置泄漏导致无法作用到全孔段、无法实现高效抽采。由此可见，瓦斯抽采钻孔封孔技术及工艺的发展，对煤矿瓦斯灾害的防治与矿井安全生产具有十分重要的作用。

2、目前，由于高分子膨胀材料的粘度大和硬化后强度低、水泥砂浆凝固易收缩等原因，封孔工艺一般为两堵一注带压封孔工艺，即在封孔段两端采用封孔器形成堵头，再向中间段注入封孔材料。由于巷道开挖和钻孔施工后形成了空洞空间，地应力会重新分布，在靠近巷道的钻孔孔口位置存在较为发育的裂隙通道，因此，为确保封孔效果，需在一定压力条件下，将封孔浆液尽量压入裂隙中进行封堵，减少漏气通道以提高封孔效果，这就要求起堵头作用的封孔器承压能力足够大。

3、封孔器主要有胶囊式封孔器和过滤式囊袋封孔器两种，胶囊式封孔器是封孔材料注入封孔器后起压，将封孔器的橡胶外壳撑起膨胀，并在压力作用下实现对钻孔壁挤压密封；过滤式囊袋封孔器是将封孔浆液中的水分过滤，保留干料形成堵头，实现承压功能。胶囊式封孔器由于成本较高，加之割煤机回采要求不能使用铁质封孔管，而聚氯乙烯管的承压能力有限，使得扣压密封等环节受到限制，无法承受高压力；过滤式囊袋封孔器均为布质囊袋，由于其介于封孔材料与钻孔壁中间，阻止了封孔材料与煤岩体的直接硬化固结，其提供的承压能力也十分有限。因此，目前的带压注浆封孔的最高压力一般在2mpa左右，通过回采时暴露的钻孔封孔情况看，孔周裂隙中基本没有封孔材料存在，这就对封孔方法提出了更高的要求，需要一种能够提供更高注浆压力的封孔工艺，以提高封孔和瓦斯抽采效果，这也对煤矿安全、高效生产具有重大的现实意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供囊袋封孔器、密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法及装置，以提高堵头的承压能力。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，采用囊袋封孔器和碱变性封孔浆液；囊袋封孔器的囊袋为碱溶性囊袋，在一定ph值的碱性溶液内能够自动溶解；封孔浆液随着水分的流失碱性增强，当封孔浆液渐变至一定ph值时囊袋溶解，封孔浆液与钻孔壁直接接触并硬化固结形成堵头。

4、可选地，包括以下步骤：

5、s1将囊袋封孔器和注浆管按照封孔参数固定在封孔管上，并将其送至井内预定位置；

6、s2通过注浆泵将按比例配置好的封孔浆液经注浆管注入位于封孔管两端的囊袋封孔器内至封孔浆液充满囊袋封孔器，持续注浆，囊袋封孔器内的封孔浆液因受挤压水分滤出，随着水分的逐渐滤出，囊袋封孔器内的封孔浆液变黏稠且ph值逐渐升高，当升至一定ph值时囊袋溶解，封孔浆液与钻孔壁直接接触并硬化固结形成堵头；

7、s3持续注浆，堵头承压达到爆破阀额定压力后，位于封孔段中部的爆破阀开启，封孔浆液流向封孔中间段，待封孔浆液充满中间段，在高注浆压力作用下封孔浆液进入钻孔周围煤岩体裂隙并硬化固结，完成对封孔段及孔周漏气通道的封堵。

8、可选地，囊袋封孔器的囊袋长度为700～1000mm，由端头过滤性不可溶解材质和中间段碱溶性材质构成。

9、可选地，端头过滤性不可溶解材质为高强度阻燃抗静电棉麻布，长度为150～250mm。

10、可选地，封孔浆液水分滤失率＞50％后，ph值＞8.5。

11、可选地，封孔浆液在含水饱和时，ph值为6.5～7.5。

12、可选地，封孔浆液的粘度＞12cm。

13、一种囊袋封孔器，包括囊袋，囊袋包括中间段和位于中间段前后两侧的端头，中间段的材质为碱溶性材质，端头材质为具有过滤功能的不可溶解材质。

14、一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔装置，包括封孔管、套设在封孔管两端的囊袋封孔器、贯穿囊袋封孔器设置的注浆管，注浆管对应囊袋封孔器的位置设有浆液出口，注浆管对应封孔管的中部位置设有压力爆破阀，囊袋封孔器为上述所述的囊袋封孔器。

15、本发明的有益效果在于：通过采用囊袋封孔器和碱变性封孔浆液，使得浓缩的封孔浆液可与钻孔壁直接接触并硬化固结形成密接式堵头，此种密接式堵头的承压能力比全包裹囊袋封孔器形成的堵头高了数倍，不仅保证了囊袋封孔段的密封效果，也为高带压注浆提供了基础，实现了在注浆压力作用下，将封孔浆液注入钻孔封孔段及孔周裂隙，能够有效确保钻孔封堵效果，提高瓦斯抽采效率，为煤矿的高效抽采、安全生产和瓦斯有效利用提供技术保障，具有较高的市场推广应用价值。

16、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：采用囊袋封孔器和碱变性封孔浆液；囊袋封孔器的囊袋为碱溶性囊袋，在一定ph值的碱性溶液内能够自动溶解；封孔浆液随着水分的流失碱性增强，当封孔浆液渐变至一定ph值时囊袋溶解，封孔浆液与钻孔壁直接接触并硬化固结形成堵头。

2.根据权利要求1所述的一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：囊袋封孔器的囊袋长度为700～1000mm，由端头过滤性不可溶解材质和中间段碱溶性材质构成。

4.根据权利要求3所述的一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：端头过滤性不可溶解材质为高强度阻燃抗静电棉麻布，长度为150～250mm。

5.根据权利要求1所述的一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：封孔浆液水分滤失率＞50％后，ph值＞8.5。

6.根据权利要求1所述的一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：封孔浆液在含水饱和时，ph值为6.5～7.5。

7.根据权利要求1所述的一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：封孔浆液的粘度＞12cm。

8.一种囊袋封孔器，包括囊袋，其特征在于：囊袋包括中间段和位于中间段前后两侧的端头，中间段的材质为碱溶性材质，端头材质为具有过滤功能的不可溶解材质。

9.一种密接式瓦斯抽采钻孔封孔装置，包括封孔管、套设在封孔管两端的囊袋封孔器、贯穿囊袋封孔器设置的注浆管，注浆管对应囊袋封孔器的位置设有浆液出口，注浆管对应封孔管的中部位置设有压力爆破阀，其特征在于：囊袋封孔器为权利要求9所述的囊袋封孔器。

技术总结
本发明涉及囊袋封孔器、密接式瓦斯抽采钻孔封孔方法及装置，属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔技术领域，囊袋封孔器的囊袋为碱溶性囊袋，在一定PH值的碱性溶液内能够自动溶解；封孔浆液为碱变性封孔浆液，随着水分的流失碱性增强，当封孔浆液渐变至一定PH值时囊袋溶解，封孔浆液与钻孔壁直接接触并硬化固结形成堵头。本发明中堵头的承压能力比全包裹囊袋封孔器形成的堵头高了数倍，不仅保证了囊袋封孔段的密封效果，也为高带压注浆提供了基础，实现了在注浆压力作用下，将封孔浆液注入钻孔封孔段及孔周裂隙，能够有效确保钻孔封堵效果，提高瓦斯抽采效率，为煤矿的高效抽采、安全生产和瓦斯有效利用提供技术保障，具有较高的市场推广应用价值。

技术研发人员：熊伟
受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13