[发明专利]上向孔分段高压封孔方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种上向孔分段高压封孔方法及装置。

背景技术

我国是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家，煤层瓦斯压力是评价煤层突出危险性的一个重要指标，并在煤层突出危险性指标重要性排序中位居前列，同时是决定煤层瓦斯含量大小、瓦斯流动动力大小以及瓦斯动力现象的潜能大小的基本参数。受瓦斯压力测定的地点和工艺的限制，瓦斯压力逸散的途径较多，如卸压带、岩层裂隙、钻孔松动圈等，导致实测的瓦斯压力远小于原始瓦斯压力数值。目前煤层瓦斯压力测定方法在封孔段岩石致密且不含水的情况下，测定的煤层瓦斯压力值较为接近真实瓦斯压力，但是在地质条件复杂情况下，测压钻孔封孔段受裂隙和水的影响，使测定的结果偏离真实的煤层瓦斯压力，造成对煤层突出危险性的误判，无法指导矿井进行有针对性的瓦斯防范治理工作。

发明内容

针对上述测压过程中存在的问题，本发明的目的是解决已有技术中不能严密封闭测压钻孔的困难，特别是在含有承压水层或松软的煤系地层中封孔测压，使测出的压力值稳定可靠。

本发明上向孔分段高压封孔方法将封孔分为两个阶段进行，第一阶段在钻孔前端注入水泥浆液形成一段水泥柱，该段水泥柱将钻孔分为高压浆液封孔段和测压室两个独立空间；第二阶段在高压浆液孔段注入水泥浆液，直至浆液压力达到8MPa，严密钻孔周边裂隙，消除裂隙及承压水对测压室的影响，进而保证测压室的密闭性。

本发明上向孔分段高压封孔装置，包括测压管、封孔管、注浆管、膨胀封孔器、转换器、阀门、转化器外管挡片、转换器内管挡点、转化器内管、转化器外管、内管小孔，外管小孔、钢丝、膨胀封堵器外壳、弹性材料。使用时，将装置安装并送入钻孔，通过安置弹性材料对钻孔上端进行封堵，然后通过装置的转化器向钻孔前部注入水泥浆液形成水泥浆液封孔段，再通过改变转换器的联通状态，向高压浆液封孔段注入高压水泥浆液，对钻孔内裂隙及水形成有效密封，以达到测压的目的。

本发明与传统的设备技术相比，有如下优点：装置结构可靠，密封效果出色；适用范围广，尤其是当钻孔周围裂隙发育或钻孔穿过含水时，通过两个阶段的密封，仍能保证钻孔的密封性；封孔成功率高，降低了废孔率，节约了生产成本，创造了可观的经济效益；操作过程安全简单，耗时短；制造成本低，便于大批量生产。

附图说明

附图1是本发明的安装结构示意图

附图2是本发明所说的转化器开启示意图

附图3是本发明所说的转化器关闭示意图

附图4是本发明所说的膨胀封孔器结构示意图

图中：1.测压管；2.封孔管；3.注浆管；4.膨胀封孔器；5.转换器；6.封孔管阀门；7.注浆管阀门；8.高压浆液封孔段；9.水泥浆液封孔段；10.测压室；11.孔口封孔段；12.转化器外管挡片；13.转化器内管挡点；14.转化器内管挡点；15.转化器内管；16.转化器外管；17.内管小孔；18.外管小孔；19.钢丝；20.膨胀封堵器外壳；21.弹性材料

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述

附图1所示，将测压管1、封孔管2、注浆管3、膨胀封孔器4、转换器5进行组装，并送至钻孔内。如附图4所示，通过拉扯钢丝19将膨胀封孔器外壳20扯去，膨胀封孔器4内压缩的弹性材料21自由膨胀，封堵钻孔前部；如图2所示，旋转封孔管2带动转换器内管挡点13至转化器外管挡片12处，此时转换器5处于开通状态，转化器内管15和转化器外管16贯通，内管小孔17和外管小孔18关闭，水泥浆液从封孔管2进入通过转换器5进入钻孔前段，待浆液从测压管1返出时，停止注浆，形成水泥浆液封孔段9；如图3所示，转动封孔管2带动转换器内管挡点14至转化器外管挡片12，此时转化器5处于关闭状态，转化器内管15与转化器外管16是关闭，内管小孔17和外管小孔18连通，同时通过控制封孔管阀门6使转换器内管15及封孔管2中的水泥浆流出；待水泥浆液封孔段9的水泥浆液凝固，第一阶段结束。

如附图1所示，在孔口内注入适量的聚氨酯或速凝水泥，形成孔口封孔段11；向注浆管3内注入水泥浆液，待浆液通过转换器5从封孔管2返出时，关闭封孔管阀门6，继续注浆，直至高压浆液封孔段的浆液压力到达8MPa，停止注浆，关闭注浆管阀门7，封孔的第二阶段结束，整个封孔流程完成。