[发明专利]一种多级式煤层注水钻孔封孔系统及注水钻孔封孔方法

权利要求书

1.一种多级式煤层注水钻孔封孔系统，其包括供水机构与多级式煤层注水钻孔封孔机构，其特征在于，多级式煤层注水钻孔封孔机构包括Ⅰ级完整渗流期单元、Ⅱ级微裂稳流期单元、Ⅲ级破碎激流期单元，每个单元包括至少一个多级式煤层注水钻孔封孔器，并根据对应单元内煤壁破碎程度对多级式煤层注水钻孔封孔器长度的需求，增加或减少多级式煤层注水钻孔封孔器的串联级数，对煤层注水钻孔进行动态差异封孔。

2.根据权利要求1所述的多级式煤层注水钻孔封孔系统，其特征在于，上述多级式煤层注水钻孔封孔器包括由前至后顺次串接的出流装置、水力膨胀封孔装置、紧固装置及自动截止装置，四者依次通过螺纹串联连接，自动截止装置与供水机构的井下煤层的注水管路相连接。

3.根据权利要求2所述的多级式煤层注水钻孔封孔系统，其特征在于，上述水力膨胀封孔装置包括多节由接头螺纹串接的膨胀钢丝胶管，且膨胀钢丝胶管的两端通过内螺纹接头或外螺纹接头串接着出流装置和紧固装置，该紧固装置具有紧固内管，紧固内管上交替套接膨胀胶塞和支撑套管，且紧固内管的尾端套接紧固螺母，紧固装置后接自动截止装置。

4.根据权利要求3所述的多级式煤层注水钻孔封孔系统，其特征在于，上述出流装置包括调压接头，该调压接头内穿入调压弹簧，该调压弹簧的末端设置截止阀，截止阀的一端为圆柱定位端，该圆柱定位端穿入上述调压弹簧，截止阀的另一端为锥形阀芯，该锥形阀芯的锥顶抵靠在内螺纹接头的台阶口上，并且膨胀钢丝胶管端头的接头与调压接头形成螺纹装配。

5.根据权利要求4所述的多级式煤层注水钻孔封孔系统，其特征在于，上述自动截止装置包括截止阀体，该截止阀体的内端与紧固装置形成螺纹装配，截止阀体的外端设置快速接头，该截止阀体内设置截止弹簧与截止阀芯，截止阀芯的一端穿入截止弹簧，另一端弹性顶靠在多级式煤层注水钻孔封孔器之通流室的进口上。

6.根据权利要求5所述的多级式煤层注水钻孔封孔系统，其特征在于，上述截止阀体上还设置有泄流口，该泄流口上设置泄流开关。

7.根据权利要求1所述的多级式煤层注水钻孔封孔系统，上述供水机构包括井下水管，井下水管通过连接管与储水箱相连接，储水箱通过相应管路与注水泵相连接，注水泵通过三通件与注水管路相连接，相应管路上设置有流量表与压力表，三通件通过对应管路与一单向截止阀相连接，该单向截止阀与储水箱相连通。

8.一种带有如权利要求1所述多级式煤层注水钻孔封孔系统的多级式煤层注水钻孔封孔方法，其包括以下步骤：

A、采用1-3级煤层注水钻孔封孔器对Ⅰ级完整渗流期单元进行封孔，取相应的多级式煤层注水钻孔封孔器进行布置，使得膨胀钢丝胶管有足够的水压满足膨胀直径需求，将串连完毕的多级式煤层注水钻孔封孔器置于煤层注水孔中，使膨胀胶塞膨胀，将多级式煤层注水钻孔封孔器紧固于注水钻孔内部；关闭泄流开关，将井下注水管路与快速接头相连接，进行水力膨胀封孔以及煤层注水工作；

B、随着工作面的推进，Ⅰ级完整渗流期单元内的注水钻孔与工作面的距离不断缩短，注水钻孔进入Ⅱ级微裂稳流期单元，使用4-6级煤层注水钻孔封孔器对Ⅱ级微裂稳流期单元进行封孔，将Ⅰ级完整渗流期单元内的注水管路与快速接头分离，待Ⅰ级完整渗流期单元内的注水钻孔注入水分充分润湿煤体抑或停止煤层注水工作后，打开泄流开关，将钻孔中剩余压力水排出，而后使得膨胀胶塞恢复原状，取出Ⅰ级完整渗流期单元内的1-3级煤层注水钻孔封孔器并加长至4-6级煤层注水钻孔封孔器，将4-6级煤层注水钻孔封孔器置于Ⅱ级微裂稳流期单元的注水钻孔中，利用扳手旋进紧固装置的紧固螺母，促使膨胀胶塞膨胀，使得封孔器紧固于注水钻孔内部；使膨胀胶塞膨胀，将多级式煤层注水钻孔封孔器紧固于注水钻孔内部；关闭泄流开关，将井下注水管路与快速接头相连接，进行水力膨胀封孔以及煤层注水工作；

C、随着工作面的推进，Ⅱ级微裂稳流期单元内的注水钻孔与工作面的距离进一步缩短，使用7-10级煤层注水钻孔封孔器对Ⅲ级破碎激流期单元进行封孔，取出Ⅱ级微裂稳流期单元的4-6级煤层注水钻孔封孔器并加长至7-10级煤层注水钻孔封孔器，重复步骤B中多级式煤层注水钻孔封孔器拆卸、增加水力膨胀封孔装置串联级数、装配过程步骤，关闭泄流开关，将井下注水管路与快速接头相连接，进行水力膨胀封孔以及煤层注水工作；

如此反复操作直至煤层开采完毕。