[发明专利]一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法，包括抽采管、排液管、注气管、一体式高压弹性气囊和溶液过滤装置，其中套有一体式高压弹性气囊的抽采管穿过高弹性橡胶管的中心位置，注气管一端与一体式高压弹性气囊连通，另一端连接有气压表和气体流量计，第一排液管与溶液过滤装置的负压回收泵组连接，将封孔段内注液空间中的堵漏液输送到溶液过滤装置。利用一体式高压弹性气囊注气膨胀排出注液空间气体，同时根据排气量变化准确界定注液停止时间；而采动应力作用下煤岩产生新生裂隙时，依托对一体式高压弹性气囊再次注气膨胀，可实现对钻孔内新生裂隙动态封孔，有效提高了钻孔封堵效率，为煤矿井下瓦斯高效抽采提供保障。

技术领域

本发明专利涉及钻孔抽采瓦斯技术领域，具体为一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法。

背景技术

煤层瓦斯高效抽采是防治煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等瓦斯灾害的重要措施手段，其抽采效率和防治效果受封孔质量、抽采距离和煤体再生裂隙的影响。钻孔封孔质量差引起的漏风、抽采距离远形成的抽采“空白带”以及受采动应力影响形成的再生裂隙，均会使得瓦斯抽采效率下降和防治效果降低。

对于高瓦斯/突出煤层群而言，在封孔初期，采用传统的“两堵一注”注浆封孔、聚氨酯封孔以及机械式封孔等方式进行抽采钻孔的封孔，其效果较好；在封孔后期，由于周围采动作业的影响，煤岩应力重新分布，煤基质收缩或蠕变，导致钻孔周围的裂隙再次扩展，出现新生裂隙通道，传统的单次封孔会出现漏风现象，进而影响封孔效果。同时，随着抽采距离的增加，沿程损失导致抽采负压逐渐减小，直至为零，形成抽采“空白带”，导致抽采效果降低。因此，亟待需要采取措施解决钻孔封孔质量差、抽采遗留“空白带”以及钻孔新生裂隙影响瓦斯抽采效果等问题，以提高瓦斯抽采效率和灾害防治效果。

发明内容

针对现有井下钻孔抽采过程中出现的钻孔封孔质量差、抽采遗留“空白带”以及钻孔新生裂隙漏风严重等问题，本发明提供了一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法。

为解决上述问题，本发明提供了如下的技术方案：

本方案提供的一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法，包括抽采管、注液管、注气管/排气管、高弹性橡胶管、一体式高压弹性气囊、弹性囊袋和溶液过滤装置，其中套有一体式高压弹性气囊的抽采管穿过高弹性橡胶管的中心位置，注气管一端与一体式高压弹性气囊连通，另一端连接有气压表和气体流量计，高弹性橡胶管的两端通过卡圈固定有#1弹性囊袋和#2弹性囊袋，在#1弹性囊袋、#2弹性囊袋、煤壁和高弹性橡胶管之间形成密闭的注液空间，注液管和第一排液管的一端平行穿过1#弹性囊袋、注液空间和#2弹性囊袋，注液管的另一端连接有注液泵，第一排液管的另一端则通过旋转开关与溶液过滤装置的负压回收泵组连接，注液空间中的堵漏液通过第一管路和第二管路输送到溶液过滤装置，通过滤液腔室中的一级滤网板和二级滤网板完成对较大颗粒物的滤除，然后在滤液腔室做进一步沉淀过滤处理，滤液通过滤液腔室第二排液管返流到储液箱，储液箱与注液泵通过连通管连接，可再次将滤除过残渣的堵漏液重新输送至钻孔内部的注液空间，以达到堵漏剂可循环利用的目的，节省了封孔成本。

优选的，所述注气管的内端口与一体式高压弹性气囊连通，实现对一体式高压弹性气囊注气；随着注气过程进行一体式高压弹性气囊不断膨胀直至与钻孔壁面完全贴合，进而完成对#1弹性囊袋、注液空间和#2弹性囊袋中气体的充分挤压排气，防止注液过程中因注液空间内气体被驱赶至钻孔周围煤体裂隙而导致堵漏剂难以进入、封孔效果不佳现象的发生。

优选的，所述注气管的外端口侧设置有气压表，实时检测一体式高压弹性气囊中的注气压力，并及时做出充气补充，稳定一体式高压弹性气囊中气压；气压表的左侧设置有气体流量计，用于检测一体式高压弹性气囊中排气量的动态变化，进而获悉注液空间中的注液量，准确界定注液停止时间节点。