[发明专利]一种割缝注浆封孔定点增压扩渗方法及结构

说明书

本发明公开了一种割缝注浆封孔定点增压扩渗方法及结构，即针对采用割缝注浆封孔方式的瓦斯抽采钻孔，在封孔准备工作阶段，将增压膨胀气囊固定在抽采管上指定位置，然后送其至孔内缝槽位置，进行注浆封孔。通过调节气囊压力，使其增压膨胀，为孔内浆液流动提供径向推力，促使浆液填满缝槽空间，增大浆液扩散渗透范围。在封堵空间内实现定点增压扩渗，封堵钻孔周边裂隙。此外，这种方式还有助于压实孔内封孔浆液，减少封孔材料内部存在的裂隙。此发明能够有效提高注浆液体的扩散渗透范围，改善割缝注浆封孔密封质量，提升瓦斯抽采浓度及抽采率，具有较高的现场推广应用价值。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采钻孔封孔技术领域，具体涉及一种割缝注浆封孔定点增压扩渗方法及结构，尤其适用于顺层瓦斯抽采钻孔封孔。

背景技术

我国是最大的煤炭资源生产国及消费国，另外，我国工业能源结构决定在未来的一段时间内煤炭资源开发与利用仍将在推动工业经济发展进程中发挥基础主导作用。但是，由于我国煤炭资源赋存地质环境条件复杂等特点，在煤炭开采过程中易发生煤矿安全事故，特别是煤与瓦斯突出事故发生次数居世界之首。随着开采深度的增加，瓦斯事故发生的几率增大，严重威胁安全生产及人员生命安全。对预采煤层打钻孔进行瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理与利用的根本措施和主要途径，其钻孔密封质量直接影响着瓦斯的抽采效果和钻孔的有效抽采半径。

目前，我国瓦斯抽采钻孔封孔效果不佳，其瓦斯抽采浓度及抽采率偏低。现今常用的封孔工艺为充填式注浆封孔、机械式封孔、“两堵一注”带压注浆封孔。由于“两堵一注”封孔工艺及相关改进工艺，能够提高注浆压力、扩大浆液渗透范围，在现场取得较好封孔效果。两端堵头与注浆成为影响封孔效果的决定性因素，两端堵头与钻孔壁贴合不紧密或封堵距离较短、注浆浆液流动性差、注浆压力不足、浆液扩散范围小，都将导致封孔失效。

在“两堵一注”封孔工艺基础上所改进的割缝注浆封孔工艺大大改善了封孔质量，但增加了注浆难度。由于在封孔段切割煤体形成缝槽，其缝槽与孔壁存在拐角影响浆液流动，不能充实孔内封堵空间，特别是钻孔上部的缝槽空间难以填满。另外，其缝槽内的注浆压力不能得到有效保证，浆液扩散渗透范围小，不能完全封堵钻孔周边裂隙，从而导致抽采钻孔封孔失效。

因此，要确保割缝注浆封孔确保封孔工艺满足要求，就需要增大孔内浆液的压力及扩散渗透范围，封堵钻孔周边裂隙，达到改善封孔质量、提高瓦斯抽采效果的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决采用割缝注浆封孔方式的瓦斯抽采钻孔封堵空间内注浆不严实的问题，提供一种割缝注浆封孔定点增压扩渗方法及结构，提高浆液的流动性，增大注浆时孔内浆液的压力及扩散渗透范围，以求完全充实缝槽空间，并封堵钻孔周边裂隙，达到改善封孔质量，提高瓦斯抽采效果的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种割缝注浆封孔定点增压扩渗方法，包括以下步骤：

步骤1：依据割缝注浆封孔设计参数对预采煤层进行瓦斯抽采钻孔施工，在钻孔封孔段设计位置使用超高压水力割缝设备切割至少一条径向环形缝槽，清洗孔内煤渣浮渣并加长清洗时间；

步骤2：根据设计的环形缝槽数量及位置，将对应数量的增压膨胀气囊分别安装固定在抽采管与环形缝槽对应位置上，增压膨胀气囊连接胶管，拉延至孔口，并在抽采管上布置后端堵头；

步骤3：将安装好增压膨胀气囊、后端堵头的抽采管送至钻孔内设计位置，布置前端堵头，使胶管穿过前端堵头，通过布设在钻孔内的注浆管连接孔外注浆设备，对钻孔进行注浆封孔；

步骤4：在钻孔内注浆压力达到2MPa时，通过胶管将增压膨胀气囊与压气动力设备连接，按照由孔内至孔口的顺序，依次向增压膨胀气囊充气，使增压膨胀气囊处于膨胀状态，完成注浆封孔。

优选的，在钻孔封孔段切割的环形缝槽数量不超过三条，加长排渣时间为1～3min。