[发明专利]一种瓦斯抽采钻孔二次智能封孔提高抽采效果的装置及方法

说明书

本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔二次智能封孔提高抽采效果的装置及方法，首先构筑注浆空间并调试智能分析控制箱参数，通过智能分析控制箱控制注浆泵向注浆空间注浆，完成封孔段智能封孔，并在抽采期间通过压力传感器及瓦斯浓度传感器实时监测浆液压力与瓦斯抽采浓度，待监测到后期漏气通道产生导致瓦斯抽采浓度下降后，控制注氮泵向膨胀囊袋注氮，通过膨胀囊袋膨胀压缩注浆空间，使浆液挤压进入新生发育裂隙，封堵后期漏风通道，完成智能补压作业。该方法成本低廉、结构合理，实现了无人条件下全过程智能封孔及补压，为解决当前因抽采钻孔后期漏气通道难以封堵导致瓦斯抽采浓度下降等问题提供了强有力的支撑，大大提高了瓦斯抽采效果。

技术领域

本发明属于瓦斯抽采钻孔封孔技术领域，具体为一种瓦斯抽采钻孔二次智能封孔提高抽采效果的装置及方法。

背景技术

瓦斯灾害事故一直以来被称为影响煤矿安全生产的“第一杀手”，严重制约着井下高效安全开采工作。瓦斯抽采是防治矿井瓦斯灾害的治本之策，采前由巷道向内开挖顺层或穿层钻孔并布置抽采管路进行瓦斯抽采极大减少了采煤时的瓦斯涌出量，降低了煤矿瓦斯灾害的发生概率。在铺设瓦斯抽采管路之后，对抽采钻孔进行有效的封孔是保证抽采效率的最关键一环，用封孔材料将钻孔与抽采管之间的空隙以及煤体周边发育裂隙进行封堵可有效防止巷道空气通过漏风途径进入抽采管，从而提高瓦斯抽采的效率。但由于受巷道及钻孔开挖影响，钻孔围岩裂隙持续发育，若抽采期间不能及时封堵新生裂隙，将会形成抽采后期漏风通道，导致在本煤层抽采时瓦斯抽采浓度持续走低。浓度过低时瓦斯利用困难，很多煤矿仅仅实现了抽放排空，大部分低浓度瓦斯被直接排放至大气中，这就导致了中国近年来每年瓦斯抽采量巨大，但瓦斯利用率却很低，不仅造成了大量瓦斯资源的浪费，还严重污染了环境。瓦斯作为一种温室气体，其致使大气升温的能力是二氧化碳的20倍，对臭氧层的不利影响是二氧化碳的7倍左右。因此，抽采后期漏气通道产生后能够及时封堵裂隙尤为重要。

在智能抽采的背景下，智能化是煤炭工业发展的必然趋势，抽采钻孔封孔智能化是煤矿智能化进程不可或缺的一部分。因此抽采期间对钻孔裂隙发育情况实时监测并能在无人条件下实现抽采钻孔封孔和二次封堵智能化是发展的大势所趋。

目前有诸多学者针对封堵抽采后期裂隙通道进行了研究，并提出了具体的二次封孔智能封堵装置及操作方法，但已有的二次封孔智能封堵装置的思路是全过程补浆操作，即在封孔完成后进入抽采期时注浆泵仍处于工作状态，但由于抽采持续时间长，此方法不仅耗电量大，增加了抽采成本，且封孔浆液长时间放置易出现析水、凝结等现象，大大降低了封孔材料的有效性；此外，若待监测系统监测到钻孔漏气后再进行浆液配制的话，不仅需要增设储料仓、储水仓等，若要实现补浆智能化，还需要连接线路至控制分析中心，增加了智能分析程序，降低了智能化装置的可靠性。因此，很有必要克服已有的技术缺陷，设计一种既能在抽采前智能注浆封孔，又能在抽采期间实时监测裂隙发育情况，对封孔段实现二次智能封孔封堵裂隙的装置。

发明内容

本发明的目的是实现抽采期间智能补压，针对目前瓦斯抽采钻孔后期发育裂隙难以封堵以及补浆成本高、可靠性低的问题，提出一种瓦斯抽采钻孔二次智能封孔提高抽采效果的装置及方法，并应用缓凝浆液作为封孔材料，实现智能封堵后期发育裂隙以及实时监测封孔效果的功能。

根据本发明的目的提出了一种瓦斯抽采钻孔二次智能封孔提高抽采效果的装置及方法，其特征在于：包括以下五个步骤：

S1：构筑注浆空间，并调试智能分析控制箱参数：

确定封孔段长度后，将混合好的袋装聚氨酯固定在抽采管上，然后快速将抽采管送至孔内预定位置，待聚氨酯膨胀后完成构筑注浆空间；

S2：智能分析控制箱控制注浆泵向注浆空间注浆，完成封孔段智能封孔：

智能分析控制箱通过注浆泵连接线路控制注浆泵工作，此时注氮管单向阀关闭，注浆管单向阀开启，通过注浆管向注浆空间注浆，完成封孔段智能封孔；

S3：抽采期间实时监测浆液压力及瓦斯抽采浓度：