[发明专利]一种钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置及方法

说明书

本发明公开了一种钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置及方法，包括套管、三通、瓦斯抽采管和防冲袋，将一体化封孔装置装在控制孔处，此时能对各个控制孔进行瓦斯抽采作业，然后在爆压孔内持续进行水力压裂作业，当其中一个控制孔与爆压孔产生的裂隙连通后，此时部分瓦斯和水煤混合物会从该控制孔排至防冲袋内，防冲袋由折叠状态开始快速膨胀，起到缓冲作用，实现控制孔抽采瓦斯、排水排渣，避免了控制孔压通瞬间大量瓦斯、水煤混合物突然喷孔的危险，并且通过观察防冲袋的变化能知晓各个控制孔是否与爆压孔连通，对该控制孔进行临时封堵，从而便于对其他控制孔继续进行压裂工作，最终实现爆压孔水力压裂过程中高效精准连通所有控制孔。

技术领域

本发明涉及一种封孔装置及方法，具体为一种钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置及方法，属于矿井瓦斯灾害防治技术领域。

背景技术

瓦斯灾害是当前煤矿安全生产最主要的威胁，随着煤层开采深度越来越深，往往存在着地应力高、孔隙率低、渗透性差等问题，需要采用注水压裂等方式来增加煤层渗透性。常规的水力压裂存在钻孔工作量大、致裂不均、增透效果差等缺点，近些年提出的一种“爆注一体化”技术，在爆压孔周围施工控制孔，然后在爆压孔先后进行爆破和水力压裂，使得爆压孔与所有控制孔连通，该技术使得钻孔工作量显著降低、致裂更均匀以及增透效果更好，在注水压裂过程中，控制孔需要封孔，目前大多数封孔抽采方法还都存在一定的缺陷，可以归纳为以下几点：第一，没有防喷的功能，容易导致瓦斯喷出等动力灾害，进而导致瓦斯超限，安全隐患大；第二，无法监控爆压孔与邻近控制孔是否连通，进而无法实现爆压孔与各个控制孔高效精准连通；第三，采用的装置无法同时满足瓦斯抽采、排渣排水的需求；第四，无法实现爆压孔与控制孔之间煤体的反复压裂。因此，如何提供一种新的封孔装置及方法，能有效解决上述存在的技术问题，是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置及方法，不仅能监控爆压孔与控制孔是否连通，并且在连通时具有防喷孔作用，且能实现封孔、瓦斯抽采和排渣排水的一体化功能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置，包括套管、三通、瓦斯抽采管和防冲袋；

所述三通的三个口分别为第一连接口、第二连接口和第三连接口，套管一端伸入控制孔内部，套管另一端处于控制孔外部并通过第一快速接头与第一连接口连通；瓦斯抽采管一端通过第二快速接头与第二连接口连通，瓦斯抽采管另一端与瓦斯抽采系统连通；防冲袋的进口通过第三快速接头与第三连接口连通。

进一步，所述防冲袋为柔性材质制成，其未使用时为折叠状态。一旦孔内出现瓦斯喷出及水煤混合物排出，防冲袋可迅速膨胀，起到缓冲作用。

上述钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置的工作方法，具体步骤为：

A、从巷道顶板向上施工爆压孔直至目标煤层，并在爆压孔的周围施工多个控制孔，对其中一个控制孔实施水力冲孔后，将套管一端伸入控制孔内部，并向套管与孔壁之间的环形间隙注入水泥浆，凝固后形成圆筒形封堵段；

B、然后将钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置在设有套管的控制孔外部组装完成，此时防冲袋为折叠状态，重复上述控制孔水力冲孔及安装钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置的过程，使每个控制孔均设有钻孔防喷及瓦斯抽采一体化封孔装置；

C、将各个控制孔的瓦斯抽采管均并入煤矿瓦斯抽采系统进行瓦斯抽采作业，由于瓦斯抽采作业过程中三通内部为负压状态，使得防冲袋持续保持折叠状态；