[发明专利]一种煤矿低抽巷穿层钻孔返渣封孔装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，涉及一种煤矿低抽巷穿层钻孔返渣封孔装置及封孔方法。

背景技术

煤矿开采过程中通常需要在突出煤层的底板岩层中施工穿层钻孔，在钻孔内埋设抽采管，子以实现瓦斯的抽采、利用等。为了阻止空气通过钻孔周围的岩石缝隙进入钻孔，需要对钻孔进行封堵的过程叫封孔。

目前多是通过聚氨酯封堵钻孔内抽采管子两端，在中间注水泥砂浆，以进行封孔。

比如中国平煤神马集团上穿层钻孔分为掩护式上穿层钻孔和预抽上穿层钻孔，其相关参数如表1所示：

表1.上穿层钻孔参数列表

但这种封孔方式存在如下弊端：

1）封孔工艺较为繁琐，既有聚氨酯两端封堵，又需要注入水泥砂浆填充；

2）水泥砂浆需要从地面运输下去，在需要工人一袋袋的扛到施工现场，工人劳动强度很大。水泥砂浆的配比以及需要的水泥标号，没有成熟的标准；

3）封孔成本较高：仅聚氨酯封孔的成本约为300元/孔，瓦斯抽放管和注水泥砂浆的注浆管每孔成本约为450元，加上水泥砂浆的成本50元，单孔的封孔成本约为800多元。

4）封孔工艺和抽采钻孔的施工是分别进行，劳动投入高。

因此，进行新式的封孔工艺及装置的研究，以实现减少钻孔的封孔材料、强化密封性能、降低封孔成本、提高钻孔有效抽采率等目的，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种煤矿低抽巷穿层钻孔返渣封孔装置及方法，可以有效节省封孔材料，减少封孔成本以及提高密封性能，并降低工人的劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种煤矿低抽巷穿层钻孔返渣封孔装置，包括：

封孔管，位于低抽巷顶板向上的岩石穿层钻孔内；

支撑件，位于封孔管和钻孔壁之间，用于将封孔管固定在钻孔内；

前封段，位于钻孔开口端的封孔管和钻孔壁的间隙内；

固封段，位于前封段之后的封孔管和钻孔壁的间隙内，由返流岩屑固结而成。

进一步地，所述支撑件为PVC片、木楔等楔形材料，对封孔管起支护作用。优选地，支撑件将封孔管保持在钻孔中心。

进一步地，所述前封段采用矿用防水胶带或者其他防水、耐磨材料。

进一步地，所述封孔管由多根管通过承插管件连接而成，每根管的长度为1-2m；所述支撑件放置在单根管的中间位置或者靠近承插管件的位置。

进一步地，所述前封段距钻孔口约300-350mm，长度也是300-350mm。

一种煤矿低抽巷穿层钻孔返渣封孔方法，其步骤包括：

1）对低抽巷顶板岩层进行向上穿层钻孔；

2）在钻孔内安装封孔管，通过支撑件将封孔管固定在钻孔中间位置，在最后一根封孔管的管壁上缠绕上防水耐磨材料，将该封孔管送入钻孔后使该防水耐磨材料密实地充填在封孔管与钻孔壁的间隙，用以封堵后续二次钻进过程中沉淀下来的岩石碎屑；

3）在封孔管内插入配有钻头的钻杆进行二次钻进，使钻进过程中形成的返流岩屑沿钻孔内壁流动并填充在封孔管和钻孔壁的间隙内，固结后形成坚固的封孔材料。

进一步地，所述封孔管由多根封孔管通过承插管件连接而成，所述支撑件设置在单根管的中间位置或者靠近承插管件的位置；由人工把封孔管安装并送入钻孔，或者安装后用钻机的钻杆顶进钻孔内。

本发明利用煤岩层被钻进破碎后形成的各种含水量的返流岩屑，通过积聚、脱水、粘化、固结的过程形成坚固的封孔材料。与现有技术相比，本发明避免了使用聚氨酯、水泥砂浆等成本较高的材料，减少了封孔管的长度，原来封孔管一般都在30米左右，现在只用12米就行，可以在保证优良的封孔性能的同时，有效节省封孔材料，降低工人的劳动强度，利于环保（利用施工钻孔的废渣进行封孔），降低封孔成本。

附图说明

图1是实施例中穿层钻孔返渣封孔工艺的原理图。

图2是实施例中钻机将封孔管推入钻孔的示意图。

图3是实施例中封孔管组示意图。

图4是实施例中支撑件支护封孔管的示意图。

图5是实施例中安设防水材料的示意图。

图6是实施例中二次钻进示意图，其中A为岩屑积聚过程，B为岩屑流动过程中少量岩屑穿过第一段密封处的示意图。

图7是实施例中封孔施工完毕后的密封示意图。

图中标号说明：

1-钻孔，2-钻机，3-封孔管，4-承插管件，5-支撑件，6-防水胶带，7-封口木屑，8-密封层。