[發明專利]一種煤層底板穿層鉆孔動態自適應封孔裝置及方法

在審

• 申請號: 201810270733.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108278096A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 張建國;魏風清;楊運峰;李朋宇;高吾斌;周德勇;孟戰成
• 申請（專利權）人: 焦作市美格安礦業科技有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B33/12;E21B43/00;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

一種煤層底板穿層鉆孔動態自適應封孔裝置及方法，包括并排設置的抽采管和注漿注液封孔器，所述注漿注液封孔器包括注漿管、注液管以及順次固定連接在注漿管上的第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋，注漿管的前端開口后端設置有堵頭，所述注液管與注漿管并排設置，注液管的前后端均開口，注液管從第一囊袋和注漿管之間穿過，且注液管的后端開口設置于第一囊袋和第二囊袋之間；所述可伸縮抽采管與注漿管被第一囊袋、第二囊袋、第三囊袋所包裹。本發明適應抽采鉆孔的拉伸、錯斷等動態變形，保證封孔材料和抽采管的完好密封性，并及時封堵松動圈內形成的動態裂隙，隔斷漏氣通道，確保底板穿層鉆孔的高效抽采。

技術領域

本發明涉及煤礦機械領域，尤其是涉及一種煤層底板穿層鉆孔動態自適應封孔裝置及方法。

背景技術

煤層瓦斯既是影響煤礦安全高效生產的主要因素，也是一種寶貴的能源資源。瓦斯抽采是消除煤礦重大瓦斯事故的根本性措施，也是獲取清潔能源、增加能源供給、減少環境污染的重要舉措。隨著礦井向深部開采，瓦斯壓力、瓦斯含量增大，瓦斯災害日益嚴重，瓦斯抽采成為保證高瓦斯礦井、突出礦井安全生產的重要技術手段，得到了廣泛應用。

由于地質條件的限制以及煤層透氣性低、煤層松軟的影響，傳統的順層鉆孔容易出現打鉆深度淺、控制不均勻等問題，不能從根本上保證瓦斯治理效果。利用煤層底板巖巷向煤層施工穿層鉆孔，對未采區域進行大面積預抽，一是保證了鉆孔布置到位、控制均勻，二是借助于巖柱的保護，安全作業有了保障。底板穿層鉆孔預抽煤層瓦斯成為突出礦井防治煤與瓦斯突出事故、保證安全作業的主要技術措施。

為了高效抽采瓦斯，必須對抽采鉆孔進行密封。目前煤層瓦斯抽采鉆孔封孔方法主要有聚氨酯發泡材料封孔、水泥漿封孔、專用封孔器封孔及其組合封孔。這些封孔方法的本質都屬于一次性封堵技術，未考慮鉆孔的動態變形特征，致使封孔效果不理想，瓦斯抽采效果差。

根據礦山壓力知識以及井下觀測，在巖石巷道周圍存在一個松動圈，該范圍一般為巷道半徑的3~5倍。在松動圈內，巖石發生離層、錯動、膨脹等現象，如果抽采鉆孔的封孔材料和抽采管不適應這種動態變化，無伸縮性的抽采管、固體封孔段的完整性極易受到破壞，引起抽采鉆孔漏氣；抽采鉆孔將承受拉伸應力、剪切應力的作用，造成封孔材料和抽采管的拉斷、錯斷，形成漏氣通道，降低瓦斯抽采效果。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種煤層底板穿層鉆孔動態自適應封孔裝置及方法，通過固液兩相封孔技術和可伸縮抽采管的配合使用，適應抽采鉆孔的拉伸、錯斷等動態變形，保證封孔材料和抽采管的完好密封性，并及時封堵松動圈內形成的動態裂隙，隔斷漏氣通道，確保底板穿層鉆孔的高效抽采。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種煤層底板穿層鉆孔動態自適應封孔裝置，包括并排設置的抽采管和注漿注液封孔器，所述注漿注液封孔器包括注漿管、注液管以及順次固定連接在注漿管上的第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋，注漿管的前端開口后端設置有堵頭，所述注漿管上設置有控制向第一囊袋、第二囊袋和第三囊袋注漿的第一單向注漿組件、第二單向注漿組件和第三單向注漿組件，所述第二囊袋和第三囊袋之間的注漿管上設置有爆破閥；所述注液管與注漿管并排設置，注液管的前后端均開口，注液管從第一囊袋和注漿管之間穿過，且注液管的后端開口設置于第一囊袋和第二囊袋之間；所述可伸縮抽采管與注漿管被第一囊袋、第二囊袋、第三囊袋所包裹。

作為優選，所述抽采管為可伸縮抽采管，可伸縮抽采管包括第一抽采管、第二抽采管和密封管，所述第一抽采管的后端和第二抽采管的前端通過密封管相連接，且密封管套設在第一抽采管和第二抽采管連接處的外部，第一抽采管和第二抽采管直徑相同，密封管的直徑大于第一抽采管和第二抽采管的直徑，第二抽采管與密封管密封固定連接，第一抽采管與密封管密封滑動連接。