[发明专利]瓦斯抽采钻孔人造隔离墙二次复合高压注浆封孔工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下煤层瓦斯抽采钻孔的封孔工艺，尤其是一种瓦斯抽采钻孔人造隔离墙二次复合高压注浆封孔工艺。

背景技术

瓦斯抽采钻孔作为瓦斯抽采的起点，其封孔质量很大程度上影响了抽采的效率。现有的抽采钻孔永久性封孔方法有聚氨酯等发泡材料注浆封孔、囊袋式封孔、水泥砂浆封孔，其中水泥砂浆封孔法已很少使用，聚氨酯等发泡材料注浆封孔法使用最为广泛。

聚氨酯等发泡材料注浆封孔法将双组份聚氨酯材料混合搅拌后，用浸渍过的棉纱、棉布、毛巾等织物缠绕在封孔管的某一段，然后插入钻孔，聚氨酯材料发泡膨胀，进而将钻孔封堵。

囊袋式注浆封孔法（ZL200710054384.5）是将抽采管从囊袋中穿过，囊袋两端固定在抽采管上，囊袋两端较粗，中间较细，设有出浆控制阀。在孔口端有注浆管口，通过注浆管向囊袋内注浆，当囊袋内注浆材料注满并达到一定压力后，出浆控制阀自动打开，注浆材料注入囊袋之间的钻孔空隙。

井下煤层条件复杂，钻孔受地应力等因素影响会发生变形和破坏，使得钻孔更易发生漏气。钻孔漏气的途径一般有两种：一种是钻孔内封孔材料与孔壁结合不紧密以及径向裂隙未封堵导致的漏气，另一种是由于封孔深度短或其它原因而导致巷道煤壁内的裂隙未封堵产生的漏气。较为理想的封孔方法即是能够较好的阻止两种途径漏气的封孔方法。

聚氨酯等发泡材料注浆封孔法操作简单，但由于井下煤层条件复杂，钻孔受地应力等影响会发生变形和破坏，使得在实际应用中产生了以下问题：①发泡材料抗压能力低、可压缩量大，在发泡封孔时不能形成足够的膨胀力，不能挤入封孔段钻孔周围的裂隙，形成了钻孔漏气的通道；②其材料力学性能无法阻挡钻孔的蠕变和裂隙漏气通道的形成，对钻孔形不成有效支护作用，封孔段钻孔周围在封孔之后持续产生裂隙，导致钻孔漏气现象严重，影响了瓦斯抽采的浓度和效果。

囊袋式注浆封孔法克服了聚氨酯等发泡材料注浆封孔法的一些不足之处，但仍不完善。具体有：①囊袋内注浆压力较小，对封孔段钻孔周围的裂隙封堵效果较差；②囊袋间钻孔壁注浆压力低，钻孔壁注浆效果差；③装置工艺复杂，不可重复使用。

目前尚未有比较有效的封堵封孔段钻孔周围裂隙的抽采钻孔封孔技术，进而影响了瓦斯抽采的效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，提供一种瓦斯抽采钻孔人造隔离墙二次复合高压注浆封孔工艺，能有效防止抽采钻孔的漏气，从而提高瓦斯抽采效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种瓦斯抽采钻孔人造隔离墙二次复合高压注浆封孔工艺，包括如下步骤：（一）煤层抽采钻孔施工完毕后，对钻孔内第一注浆处注浆封孔；（二）对钻孔内第二注浆处注浆封孔；（三）对第一注浆处与第二注浆处之间的钻孔区域进行注浆封孔。

所述第一注浆处位于煤层应力集中峰后区，第二注浆处位于煤层应力卸压区。

步骤（一）以及步骤（二）中的注浆压力均不低于10Mpa，步骤（三）中的注浆压力不低于2Mpa。

所述步骤（一）以及步骤（二）中，采用的注浆材料为聚氨酯，在步骤（三）中，采用的注浆材料为水泥和水玻璃的混合浆液。

在步骤（一）以及步骤（二）中均通过第一封孔器注浆封孔，第一封孔器包括第一注浆管、前后间隔固定包裹于第一注浆管外圈的两第一胶囊、连接两第一胶囊的胶囊连接管和后侧第一胶囊上连接的流体充入管，第一注浆管前端封堵、后端开口，两第一胶囊之间的第一注浆管上设有孔眼。

步骤（三）中通过第二封孔器注浆封孔，第二封孔器为囊带式注浆封孔装置。

如权利要求6所述的瓦斯抽采钻孔人造隔离墙二次复合高压注浆封孔工艺，其特征在于：所述第一封孔器各部件以及其连接端可耐压力均不小于10Mpa，所述第二封孔器各部件以及其连接端可耐压力均不小于2Mpa。

本发明所述的瓦斯抽采钻孔人造隔离墙二次复合高压注浆封孔工艺，

第一阶段封孔时，分别在煤层应力集中峰后区和卸压区利用高压注入第一种注浆材料，使注浆材料——聚氨酯分别在所处注浆处向钻孔周边的煤层裂隙中渗透，两次注浆后可以在两个相邻的第一注浆处、第二注浆处之间形成防止漏气的隔离墙；在两道隔离墙形成后，第二次封孔时，注入第二种注浆材料——水泥和水玻璃的混合浆液（CS浆液），封孔区域为到两道隔离墙之间，浆液向两道隔离墙之间的钻孔周边的煤层裂隙渗透，并形成渗透带，并为抽采钻孔提供支撑力。这样，两次封孔后基本上堵实了钻孔的漏气通道，实现了抽采钻孔的有效封孔，进而提高抽采效果。