[发明专利]基于流体的分段填充式注浆封孔方法

说明书

本发明公开了一种基于流体的分段填充式注浆封孔方法，该方法首先通过钻孔两端弹性填充腔膨胀密封抽放管与钻孔壁之间的空隙，再对弹性填充腔之间注浆空间的注入非牛顿流体膏体密封材料，在压力作用下，流体渗入煤体，从而将钻孔周围的裂隙密封，必要时还可以进行二次补浆。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：封孔材料均为柔性材料，可随钻孔变形发生自适应变化，故密封效果好，且密封为不凝固流体，二次补浆方便、操作简单、安全可靠、适用性强等优点，避免封孔不严导致漏气漏液的现象，可以提高封孔质量，保证气密性，提高了抽采煤层瓦斯的效果。

技术领域

本发明涉及一种基于流体的分段填充式注浆封孔方法，适用于煤矿井下瓦斯抽放钻孔的封孔工作。

背景技术

瓦斯是煤炭开采过程中常见的伴生气体，一方面如果预防不当，煤炭开采过程中瓦斯气体涌出，就会成为威胁煤矿安全生产的自然灾害；而另一方面，如果抽采措施得当并合理利用，它便成为一种重要的能源。随着我们煤炭开采深度和强度日益增加，高瓦斯矿井越来越多，无论防治灾害还是开采这种能源，瓦斯抽采是最常用的一种技术途径，而钻孔密封是瓦斯抽采的关键技术之一，因为孔底抽采负压具有引流瓦斯和强制瓦斯解析的功效。钻孔密封的效果直接影响着瓦斯抽采的浓度和效率。

我国现在约有65％的采煤工作面预抽瓦斯浓度较低，其中主要的问题就是钻孔密封质量太差。目前，瓦斯抽采封孔最常用的方法主要是往抽放管与钻孔壁之间充填聚氨酯、膨胀水泥等具有膨胀性质的材料，依靠这些材料的膨胀与固化实现对钻孔封孔的目的，然后进行瓦斯的抽采。由于经过一定时期的瓦斯抽采，煤层会因变形、位移或者采动的影响，导致钻孔周边煤层的孔(裂)隙扩张、发育，这时外界的空气就会从裂隙通道进入抽气钻孔内，从而导致瓦斯抽放浓度明显下降，缩短了抽采钻孔的有效抽采期，降低了钻孔的利用率。

为了解决这一问题，技术人员发明了胶囊式封孔器，但是该类封孔器存在一个共同的缺点，就是封孔器膨胀起来虽然能够与钻孔壁紧密结合而将抽放管与钻孔壁之间的空隙密封，但是对于钻孔周围煤体的裂隙无法进行有效的密封，从而导致瓦斯抽擦时漏气，影响抽采浓度。技术人员还发明了水泥、膨胀材料及聚氨酯等材料密封，这些材料凝固后均为固态封孔，钻孔随应力变化后产生新裂隙后，很快发生密封失效，造成抽采效果急剧下降。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种基于流体的分段填充式注浆封孔方法，通过一种分段胶囊式注浆封孔装置避免封孔不严导致漏气漏液的现象，同时，封孔材料均为柔性材料，可随钻孔变形发生自适应变化，可以提高封孔质量，保证气密性，且密封为不凝固流体，当胶囊或注浆空间密封效果下降时，可进行二次补浆，具有操作简单、封孔效果好、封孔有效时间长、安全可靠、适用性强、效率高的特点。

本发明为解决上述问题，所采用的技术方案是：

一种基于流体的分段填充式注浆封孔方法，该方法包括如下步骤：

第一步、将两个弹性填充腔分别套接于瓦斯抽放管的两近端部，把瓦斯抽放管连同两个弹性填充腔置于钻孔内，并分别向两个弹性填充腔内填充流体，两个弹性填充腔膨胀后将抽放管与钻孔壁之间的空隙密封；

第二步、向两个弹性填充腔中间预留的注浆空间内填充流体，注浆空间灌满流体，并通过注浆压力将流体压入钻孔周围的裂隙；

第三步、当两个弹性填充腔的密封效果下降时，向两个弹性填充腔内进行二次补浆；

第四步、当注浆空间的密封效果下降时，向注浆空间内进行二次补浆。

第一、三步中，弹性填充腔内压力达到1.0-1.5MPa时，停止注浆，第二、四步中，注浆空间内压力达到0.5-1.0MPa时，停止注浆。