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一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)及密封方法

閱讀:745發(fā)布:2020-05-12

專利匯可以提供一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)及密封方法專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開了一種瓦斯抽采鉆孔的 動態(tài)密封 結(jié)構(gòu),包括注漿管、瓦斯抽采管、回漿管和套裝于瓦斯抽采管上的布袋,所述布袋包括兩個不透 水 的堵頭和位于兩個堵頭之間的透水的封孔段,兩個所述堵頭的端部均開設(shè)有瓦斯抽采管口,所述瓦斯抽采管通過瓦斯抽采管口穿過布袋,瓦斯抽采管口與瓦斯抽采管密封連接,靠近巷道的堵頭的端部且位于瓦斯抽采管口的下方開設(shè)有注漿口,插入鉆孔的堵頭的端部且位于瓦斯抽采管口的下方開設(shè)有注漿封口,注漿管的一端通過注漿口插入布袋內(nèi)并通過注漿封口穿出。另外,本發(fā)明還提供了采用動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的密封方法。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計合理,操作方便,成本低廉,效果顯著,可以有效封堵鉆孔及其周邊裂隙,提高瓦斯抽采效果。,下面是一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)及密封方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,包括注漿管(1)、瓦斯抽采管(5)、回漿管(8)和套裝于瓦斯抽采管(5)上的布袋(7),所述布袋(7)包括兩個不透的堵頭(7-
1)和位于兩個堵頭(7-1)之間的透水的封孔段(7-2),兩個所述堵頭(7-1)的端部均開設(shè)有瓦斯抽采管口(6),所述瓦斯抽采管(5)通過瓦斯抽采管口(6)穿過布袋(7),瓦斯抽采管口(6)與瓦斯抽采管(5)密封連接,靠近巷道的堵頭(7-1)的端部且位于瓦斯抽采管口(6)的下方開設(shè)有注漿口(2),插入鉆孔的堵頭(7-1)的端部且位于瓦斯抽采管口(6)的下方開設(shè)有注漿封口(3),注漿管(1)的一端通過注漿口(2)插入布袋(7)內(nèi)并通過注漿封口(3)穿出,注漿管(1)穿出注漿封口(3)的端部密封,注漿管(1)位于布袋(7)內(nèi)部的管壁上開設(shè)有出漿口(11),所述注漿口(2)和注漿封口(3)均與注漿管(1)密封連接,靠近巷道的堵頭(7-1)的端部且位于瓦斯抽采管口(6)的上方開設(shè)有回漿口(4),回漿管(8)的一端穿過回漿口(4)設(shè)置于布袋(7)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述堵頭(7-1)的材質(zhì)為不透水布料,封孔段(7-2)的材質(zhì)為透水布料。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述堵頭(7-1)和封孔段(7-2)之間為密封連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述回漿口(4)與回漿管(8)密封連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述出漿口(11)的數(shù)量為多個,多個出漿口(11)均勻布設(shè)。
6.一種采用如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述動態(tài)密封結(jié)構(gòu)密封瓦斯抽采鉆孔的方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟一、在層(12)中鉆取瓦斯抽采鉆孔,然后將動態(tài)密封結(jié)構(gòu)送入鉆孔中,將注漿管(1)通過管道(9)與注漿罐(10)連接;
步驟二、利用井下壓風(fēng)將注漿罐(10)內(nèi)的封孔材料通過注漿管(1)的出漿口(11)注入布袋(7)中,封孔材料通過布袋(7)的封孔段(7-2)的孔隙滲出進(jìn)入鉆孔裂隙,封堵鉆孔周圍裂隙,隨著封孔材料進(jìn)入裂隙,布袋(7)內(nèi)壓減小呈負(fù)壓,注漿罐(10)中的封孔材料持續(xù)補充入布袋(7)內(nèi),實現(xiàn)對鉆孔和周邊裂隙的動態(tài)密封。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,步驟二中所述封孔材料以焦煤燒結(jié)爐渣和硬木鋸末為骨料,粉和為膨脹劑,聚丙烯酸鹽為保水劑,鋁粉的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的
0.5%~0.6%,氧化鈣的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.5%~0.6%,聚丙烯酸鹽的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的1%~3%,骨料中焦煤燒結(jié)爐渣的質(zhì)量百分含量為25%~35%,所述封孔材料的水料質(zhì)量比為0.5~0.7。

說明書全文

一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)及密封方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于礦井下采煤工作面、石揭煤處、煤巷等地點的瓦斯抽采鉆孔密封技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)及密封方法。

背景技術(shù)

[0002] 瓦斯災(zāi)害是我國煤礦主要自然災(zāi)害之一,目前已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的主要矛盾。通過施工鉆孔抽采煤層瓦斯是煤礦治理瓦斯災(zāi)害的重要手段。在煤礦瓦斯抽采工作中,鉆孔的封孔質(zhì)量是影響抽采效果的關(guān)鍵因素。
[0003] 由于鉆孔及開采等影響,鉆孔周圍往往存在微裂隙,這種條件下增加了鉆孔的密封難度。目前,煤礦使用的瓦斯抽采鉆孔密封方法主要有:砂漿密封、聚脂密封,前者密封時前后需要先使用堵頭堵住前后兩端,導(dǎo)致密封工藝繁雜、增加成本,且密封后容易產(chǎn)生收縮、水泥砂漿滲透性差,密封效果差;后者則往往因密封長度不夠、難以滲入鉆孔裂隙而達(dá)不到理想的密封狀態(tài),密封材料有一定毒性,且價格高,造成密封成本高,煤礦難于承受。因此,為了解決瓦斯抽采鉆孔的密封難題,急需尋求全新的密封結(jié)構(gòu)和方法,滿足煤礦井下高質(zhì)量鉆孔密封要求。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)。該動態(tài)密封結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計合理,操作方便,成本低廉,效果顯著,通過設(shè)置布袋,可以避免使用堵頭,簡化封孔工藝,提高工作效率。采用該動態(tài)密封結(jié)構(gòu),可以有效封堵鉆孔及其周邊裂隙,提高瓦斯抽采效果。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,包括注漿管、瓦斯抽采管、回漿管和套裝于瓦斯抽采管上的布袋,所述布袋包括兩個不透水的堵頭和位于兩個堵頭之間的透水的封孔段,兩個所述堵頭的端部均開設(shè)有瓦斯抽采管口,所述瓦斯抽采管通過瓦斯抽采管口穿過布袋,瓦斯抽采管口與瓦斯抽采管密封連接,靠近巷道的堵頭的端部且位于瓦斯抽采管口的下方開設(shè)有注漿口,插入鉆孔的堵頭的端部且位于瓦斯抽采管口的下方開設(shè)有注漿封口,注漿管的一端通過注漿口插入布袋內(nèi)并通過注漿封口穿出,注漿管穿出注漿封口的端部密封,注漿管位于布袋內(nèi)部的管壁上開設(shè)有出漿口,所述注漿口和注漿封口均與注漿管密封連接,靠近巷道的堵頭的端部且位于瓦斯抽采管口的上方開設(shè)有回漿口,回漿管的一端穿過回漿口設(shè)置于布袋內(nèi)。
[0006] 上述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述堵頭的材質(zhì)為不透水布料,封孔段的材質(zhì)為透水布料。
[0007] 上述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述堵頭和封孔段之間為密封連接。
[0008] 上述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述回漿口與回漿管密封連接。
[0009] 上述的一種瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),其特征在于,所述出漿口的數(shù)量為多個,多個出漿口均勻布設(shè)。
[0010] 另外,本發(fā)明還提供了一種采用上述動態(tài)密封結(jié)構(gòu)密封瓦斯抽采鉆孔的方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0011] 步驟一、在煤層中鉆取瓦斯抽采鉆孔,然后將動態(tài)密封結(jié)構(gòu)送入鉆孔中,將注漿管通過管道與注漿罐連接;
[0012] 步驟二、利用井下壓風(fēng)將注漿罐內(nèi)的封孔材料通過注漿管的出漿口注入布袋中,封孔材料通過布袋的封孔段的孔隙滲出進(jìn)入鉆孔裂隙,封堵鉆孔周圍裂隙,隨著封孔材料進(jìn)入裂隙,布袋內(nèi)壓減小呈負(fù)壓,注漿罐中的封孔材料持續(xù)補充入布袋內(nèi),實現(xiàn)對鉆孔和周邊裂隙的動態(tài)密封。
[0013] 上述的方法,其特征在于,步驟二中所述封孔材料以焦煤燒結(jié)爐渣和硬木鋸末為骨料,粉和為膨脹劑,聚丙烯酸鹽為保水劑,鋁粉的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.5%~0.6%,氧化鈣的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.5%~0.6%,聚丙烯酸鹽的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的1%~
3%,骨料中焦煤燒結(jié)爐渣的質(zhì)量百分含量為25%~35%,所述封孔材料的水料質(zhì)量比為
0.5~0.7。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0015] 1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計合理,操作方便,成本低廉,效果顯著。
[0016] 2、本發(fā)明通過設(shè)置布袋,可以避免使用堵頭,簡化封孔工藝,提高工作效率。
[0017] 3、本發(fā)明的布袋包括兩個不透水的堵頭和位于兩個堵頭之間的透水的封孔段,注漿時注漿管與注漿罐連接,利用井下壓風(fēng)將封孔材料注入布袋中,同時封孔材料可以從布袋封孔段的孔隙中滲出進(jìn)入鉆孔裂隙,封堵鉆孔周圍裂隙,隨著封孔材料進(jìn)入裂隙,布袋內(nèi)壓力減小呈負(fù)壓,注漿罐中的封孔材料又會在壓力的作用下補充入布袋,以此循環(huán),從而對鉆孔及其周邊裂隙實現(xiàn)動態(tài)密封。
[0018] 4、采用本發(fā)明的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和方法,可以有效封堵鉆孔及其周邊裂隙,提高瓦斯抽采效果。
[0019] 5、本發(fā)明的封孔材料能夠長時間保持膏體狀,可以順利通過布袋封孔段的孔隙并滲出進(jìn)入鉆孔裂隙,可以有效封堵鉆孔及其周邊裂隙,提高瓦斯抽采效果。
[0020] 下面結(jié)合附圖實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

[0021]
[0022] 圖1為本發(fā)明瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2為本發(fā)明布袋的主視圖。
[0024] 圖3為本發(fā)明布袋的左視圖。
[0025] 圖4為本發(fā)明布袋的右視圖。
[0026] 圖5為本發(fā)明注入封孔材料后的動態(tài)密封結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)圖。
[0027] 附圖標(biāo)記說明:
[0028] 1-注漿管;??????????2-注漿口;??????????3-注漿封口;
[0029] 4-回漿口;??????????5-瓦斯抽采管;??????6-瓦斯抽采管口;
[0030] 7-布袋;????????????7-1-堵頭;??????????7-2-封孔段;
[0031] 8-回漿管;??????????9-管道;????????????10-注漿罐;
[0032] 11-出漿口;?????????12-煤層。

具體實施方式

[0033] 實施例1
[0034] 如圖1、圖2、圖3和圖4所示,本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔的動態(tài)密封結(jié)構(gòu),包括注漿管1、瓦斯抽采管5、回漿管8和套裝于瓦斯抽采管5上的布袋7,所述布袋7包括兩個不透水的堵頭7-1和位于兩個堵頭7-1之間的透水的封孔段7-2,兩個所述堵頭7-1的端部均開設(shè)有瓦斯抽采管口6,所述瓦斯抽采管5通過瓦斯抽采管口6穿過布袋7,瓦斯抽采管口6與瓦斯抽采管
5密封連接,靠近巷道的堵頭7-1的端部且位于瓦斯抽采管口6的下方開設(shè)有注漿口2,插入鉆孔的堵頭7-1的端部且位于瓦斯抽采管口6的下方開設(shè)有注漿封口3,注漿管1的一端通過注漿口2插入布袋7內(nèi)并通過注漿封口3穿出,注漿管1穿出注漿封口3的端部密封,注漿管1位于布袋7內(nèi)部的管壁上開設(shè)有出漿口11,所述注漿口2和注漿封口3均與注漿管1密封連接,靠近巷道的堵頭7-1的端部且位于瓦斯抽采管口6的上方開設(shè)有回漿口4,回漿管8的一端穿過回漿口4設(shè)置于布袋7內(nèi)。
[0035] 本實施例中,所述堵頭7-1的材質(zhì)為不透水布料,封孔段7-2的材質(zhì)為透水布料。
[0036] 本實施例中,所述堵頭7-1和封孔段7-2之間為密封連接。
[0037] 本實施例中,所述回漿口4與回漿管8密封連接。
[0038] 本實施例中,所述出漿口11的數(shù)量為多個,多個出漿口11均勻布設(shè)。
[0039] 本實施例采用上述動態(tài)密封結(jié)構(gòu)密封瓦斯抽采鉆孔的方法,具體包括以下步驟:
[0040] 步驟一、在煤層12中鉆取瓦斯抽采鉆孔,然后將動態(tài)密封結(jié)構(gòu)送入鉆孔中,將注漿管1通過管道9與注漿罐10連接;
[0041] 步驟二、利用井下壓風(fēng)將注漿罐10內(nèi)的封孔材料通過注漿管1的出漿口11注入布袋7中,封孔材料通過布袋7的封孔段7-2的孔隙滲出進(jìn)入鉆孔裂隙,封堵鉆孔周圍裂隙,隨著封孔材料進(jìn)入裂隙,布袋7內(nèi)壓力減小呈負(fù)壓,注漿罐10中的封孔材料持續(xù)補充入布袋7內(nèi),實現(xiàn)對鉆孔和周邊裂隙的動態(tài)密封;所述封孔材料以焦煤燒結(jié)爐渣和硬木鋸末為骨料,鋁粉和氧化鈣為膨脹劑,聚丙烯酸鹽(如聚丙烯酸鈉或聚丙烯酸等)為保水劑,鋁粉的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.56%,氧化鈣的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.56%,聚丙烯酸鹽的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的2%,骨料中焦煤燒結(jié)爐渣的質(zhì)量百分含量為30%,封孔材料的水料質(zhì)量比為0.6(水料質(zhì)量比是指封孔材料中水與其他原料的質(zhì)量比)。
[0042] 實施例2
[0043] 本實施例與實施例1相同,其中不同之處在于:封孔材料中鋁粉的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.5%,氧化鈣的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.6%,聚丙烯酸鹽的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的3%,骨料中焦煤燒結(jié)爐渣的質(zhì)量百分含量為35%,封孔材料的水料質(zhì)量比為0.5。
[0044] 實施例3
[0045] 本實施例與實施例1相同,其中不同之處在于:封孔材料中鋁粉的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.6%,氧化鈣的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的0.5%,聚丙烯酸鹽的質(zhì)量為骨料質(zhì)量的1%,骨料中焦煤燒結(jié)爐渣的質(zhì)量百分含量為25%,封孔材料的水料質(zhì)量比為0.7。
[0046] 在同一條件下實驗對比本發(fā)明密封方法、常規(guī)聚氨酯密封和常規(guī)膨脹水泥密封三種封孔技術(shù),綜合比較三者的性能參數(shù)發(fā)現(xiàn):采用本發(fā)明動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和密封方法的鉆孔,其孔口負(fù)壓明顯高于采用常規(guī)聚氨酯密封和常規(guī)膨脹水泥密封的鉆孔。待孔口負(fù)壓穩(wěn)定后測試其瓦斯純量發(fā)現(xiàn),采用本發(fā)明動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和密封方法的鉆孔瓦斯純量高于常規(guī)聚氨酯密封和常規(guī)膨脹水泥密封的鉆孔。經(jīng)工業(yè)試驗分析可知本發(fā)明動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和密封方法相比傳統(tǒng)常規(guī)密封技術(shù)在鉆孔密封方面效果明顯:瓦斯抽采50天之后,采用本發(fā)明動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和密封方法的鉆孔平均抽采濃度在30%以上,有較好的穩(wěn)定性和持續(xù)性。采用本發(fā)明動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和密封方法密封鉆孔50天之后的相對穩(wěn)定濃度是常規(guī)膨脹水泥密封鉆孔的1.2倍、常規(guī)聚氨酯密封鉆孔的3.4倍,而且,孔口負(fù)壓和瓦斯純量也均明顯高于傳統(tǒng)常規(guī)技術(shù)密封的鉆孔。
[0047] 綜合以上分析可知,本發(fā)明動態(tài)密封結(jié)構(gòu)和密封方法的效果優(yōu)于常規(guī)膨脹水泥密封,更優(yōu)于常規(guī)聚氨酯密封。
[0048] 以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例,并非對本發(fā)明做任何限制,凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
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