一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法及其應用的雙層膨脹膠管的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法及其應用的雙層膨脹膠管，該方法為：1）設置由外層膠管、內層膠管和端頭固定墊組成的雙層膨脹膠管，端頭固定墊上軸向開設有連通外、內層膠管之間環空的注水孔；2）將雙層膨脹膠管固定在抽放管前端；3）將雙層膨脹膠管的注水孔通過注水管與注水泵連接，并將抽放管和雙層膨脹膠管一起送入抽放鉆孔；4）將連接注漿泵的注漿管送入雙層膨脹膠管后方的抽放鉆孔中，并利用涂有聚氨酯紗布將抽放管、注水管和注漿管卷纏在一起以形成聚氨酯封孔段，然后迅速將其送入抽放鉆孔；5）待聚氨酯封孔段發泡完成后，利用注水泵向雙層膨脹膠管的環空內注入壓力水；6）利用注漿泵將膨脹水泥注入雙層膨脹膠管與聚氨酯封孔段之間的抽放鉆孔中；7）待膨脹水泥凝固后，將抽放管與抽放泵連接進行瓦斯抽放。
【專利說明】一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法及其應用的雙層膨脹膠管
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型瓦斯抽放封孔方法及裝置，具體涉及一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法及其應用的雙層膨脹膠管。
【背景技術】
[0002]煤層瓦斯抽放在礦井瓦斯災害防治和資源開發利用中具有重要作用，加強瓦斯抽放、實現“先抽后采”已被確立為瓦斯治理的治本之策，而高質量的封孔對于提高瓦斯抽放效果至關重要。有資料顯示礦井抽放管路系統中的空氣80%都是由于鉆孔漏入的。抽放鉆孔漏氣不但會降低礦井的瓦斯抽放率，起不到應有的降低煤層瓦斯含量的作用，而且鉆孔漏氣還可能造成鉆孔周圍的煤體自燃，引起火災事故。因此，高效瓦斯抽放鉆孔封孔技術一直是國內外學者研究的熱點。
[0003]目前關于帶壓瓦斯抽放封孔工藝及材料的研究較多，其基本原理是在抽放管兩端用固體材料密封，且能承受一定的壓力，在抽放管的兩段固體材料之間注入膨脹水泥，水泥注滿時給予一定壓力，從而使膨脹水泥能夠充填鉆孔周圍的裂隙。該項封孔技術一方面能使鉆孔周圍的裂隙得到充填，消除開孔時形成的漏氣通道；另一方面能使鉆孔得到可靠的支護，保證鉆孔的穩定，使鉆孔周圍不再產生新的漏氣通道。但是，該項封孔技術的關鍵是兩端固體封孔段的快速高效形成及中間段膨脹材料性能，尤其是封孔里端的固體封孔段形成。 申請人:在前期實驗室采用聚氨酯將兩端涂有聚氨酯紗布的抽放管送入模擬鉆孔，即采用聚氨酯形成兩端固體段封孔，但存在以下問題:1)聚氨酯反應時間快，對操作要求比較高；2)里端固體封孔段封孔位置不宜控制；3)兩端聚氨酯封孔耐壓值較小，不利于中間段帶壓注漿。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明的目的是提供一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法及其應用的雙層膨脹膠管，該方法利用雙層膨脹膠管可快速有效形成帶壓封孔里端封孔段，從而實現任意封孔深度、鉆孔角度的高效封孔。
[0005]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法，其包括以下步驟:I)設置一雙層膨脹膠管，該雙層膨脹膠管包括一外層膠管，一同軸地設置在外層膠管內的內層膠管，以及兩分別設置在外層膠管和內層膠管兩端的環形端頭固定墊；其中，外層膠管和內層膠管之間具有一環空，端頭固定墊分別與外層膠管和內層膠管緊固連接成一體，并將外層膠管和內層膠管之間的環空密封，端頭固定墊中部的通孔與內層膠管相連通以形成封孔器腔體；在其中一端頭固定墊上軸向開設有一連通環空的注水孔；2)將抽放管穿入雙層膨脹膠管的封孔器腔體，并將雙層膨脹膠管固定在抽放管前端；3)將雙層膨脹膠管的注水孔通過注水管與手動注水泵連接，然后將抽放管和雙層膨脹膠管一起送入抽放鉆孔，且抽放管外端露出抽放鉆孔；4)將連接注漿泵的注漿管送入雙層膨脹膠管后方的抽放鉆孔中，并利用涂有聚氨酯紗布將抽放管、注水管和注漿管卷纏在一起以形成聚氨酯封孔段，然后迅速將其送入抽放鉆孔；5)待聚氨酯封孔段發泡完成后，利用手動注水泵向雙層膨脹膠管的環空內注入壓力水以加壓雙層膨脹膠管，以使雙層膨脹膠管外部膨脹密封抽放鉆孔，內部收縮密封抽放管；6)利用注漿泵將膨脹水泥注入雙層膨脹膠管與聚氨酯封孔段之間的抽放鉆孔中，膨脹水泥注滿后，注漿泵繼續注漿一段時間以施加一定壓力，然后停止注漿；7)待膨脹水泥凝固后，將抽放管通過抽氣管與抽放泵連接，進行瓦斯抽放。
[0006]在所述步驟2)中，抽放管前端露出雙層膨脹膠管約0.5m ;在所述步驟3)中，抽放管外端露出抽放鉆孔約Im ;在所述步驟4)中，聚氨酯封孔段的長度約0.5m。
[0007]在所述步驟5)中，手動注水泵向雙層膨脹膠管加壓約IMPa左右；在所述步驟6)中，注漿泵繼續注漿約IOmin后停止。
[0008]在所述步驟5)中，手動注水泵向雙層膨脹膠管加壓約IMPa左右；在所述步驟6)中，注漿泵繼續注漿約IOmin后停止。
[0009]抽放管選用內徑55mm的PE管，注水管選用高壓尼龍管，注漿管選用編織膠管，抽氣管選用無縫鋼管或礦用PE管。
[0010]一種用于上述聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法的雙層膨脹膠管，其特征在于，它包括:一外層膠管，一同軸地設置在所述外層膠管內的內層膠管，以及兩分別設置在所述外層膠管和內層膠管兩端的環形端頭固定墊；其中，所述外層膠管和內層膠管之間具有一環空，所述端頭固定墊分別與所述外層膠管和內層膠管緊固連接成一體，并將所述外層膠管和內層膠管之間的所述環空密封，所述端頭固定墊中部的通孔與所述內層膠管相連通以形成封孔器腔體；在其中一所述端頭固定墊上軸向開設有一連通所述環空的注水孔。
[0011]在一個優選的實施例中，所述端頭固定墊的外壁上具有一環形內襯，所述端頭固定墊的內襯插設在所述內層膠管中，并通過內箍與所述內層膠管緊固連接；所述端頭固定墊的外壁上還具有一環形外襯，所述外層膠管通過外箍與所述端頭固定墊的外襯緊固連接。
[0012]在一個優選的實施例中，所述外層膠管和內層膠管均采用可膨脹膠管，其管內耐壓不小于1.5MPa。
[0013]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:本發明基于前期主動式瓦斯壓力測定儀膨脹膠管相關研究成果，設計并加工了一種雙層膨脹膠管，該雙層膨脹膠管通過手動泵注水外部膨脹密封抽放鉆孔，內部收縮密封抽放管，從而可快速有效形成任意封孔深度、鉆孔角度的帶壓里端封孔段，且密封效果好。同時，本發明在實驗室進行了雙層膨脹膠管的耐壓性測試，結果表明:雙層膨脹膠管耐壓1.5MPa，保壓時間不小于20h，能夠滿足中間段膨脹水泥的凝固時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]以下結合附圖來對本發明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發明，它們不應該理解成對本發明的限制。
[0015]圖1為本發明雙層膨脹膠管的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明封孔方法的原理圖。
【具體實施方式】[0017]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0018]本發明基于前期主動式瓦斯壓力測定儀膨脹膠管相關研究成果，設計并加工了一種雙層膨脹膠管，該雙層膨脹膠管通過手動泵注水外部膨脹密封抽放鉆孔，內部收縮密封抽放管。
[0019]圖1顯示了根據本發明提供的雙層膨脹膠管I，該雙層膨脹膠管I包括一外層膠管10，外層膠管10內同軸地設置有一內層膠管11，且外層膠管10與內層膠管11之間具有一環空12。外層膠管10和內層膠管11的兩端均設置有一環形端頭固定墊13，端頭固定墊13中部的通孔與內層膠管12相連通以形成封孔器腔體14。端頭固定墊13的外壁上具有一環形內襯15,端頭固定墊13的內襯15插設在內層膠管12中，并通過內箍16與內層膠管12緊固連接。端頭固定墊13的外壁上具有一環形外襯17，外層膠管10通過外箍18與端頭固定墊13的外襯17緊固連接。這樣兩端頭固定墊13將外層膠管10和內層膠管11連接成一體，并將外層膠管10與內層膠管11之間的環空12密封。在其中一端頭固定墊13的外襯17上軸向開設有一連通外層膠管10與內層膠管11之間環空13的注水孔19。
[0020]在一個優選的實施例中，外層膠管10和內層膠管11均采用可膨脹膠管，其管內耐壓不小于1.5MPa。
[0021]如圖2所示，本發明的聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法包括以下步驟:
[0022]I)將抽放管2穿入雙層膨脹膠管I的封孔器腔體14，并將雙層膨脹膠管I利用兩個卡箍固定在抽放管2前端,抽放管2前端露出約0.5m。
[0023]2)將雙層膨脹膠管I的注水孔19通過注水管與手動注水泵3連接，然后將抽放管2和雙層膨脹膠管I 一起送入抽放鉆孔，抽放管2外端露出約lm。
[0024]3)將連接注漿泵4的注漿管送入雙層膨脹膠管I后方的抽放鉆孔中，并利用涂有硬質聚氨酯黑料和白料的紗布將抽放管2、注水管和注漿管卷纏在一起以形成聚氨酯封孔段5，然后迅速將其送入抽放鉆孔，聚氨酯封孔段5的長度約0.5m。
[0025]4)待聚氨酯封孔段5發泡完成后，利用手動注水泵3向雙層膨脹膠管I的環空12內注入壓力水以加壓雙層膨脹膠管1，以使雙層膨脹膠管I外部膨脹密封抽放鉆孔，內部收縮密封抽放管2，加壓約IMPa左右。
[0026]5)利用注漿泵4將膨脹水泥注入雙層膨脹膠管I與聚氨酯封孔段5之間的抽放鉆孔中，膨脹水泥注滿后，注漿泵4繼續注漿約IOmin以施加一定壓力，然后停止注漿。
[0027]6)待膨脹水泥凝固后，將抽放管2通過抽氣管與抽放泵6連接，進行瓦斯抽放。
[0028]在一個優選的實施例中，抽放管2選用內徑55mm的PE管，注水管選用高壓尼龍管，注漿管選用編織膠管，抽氣管選用無縫鋼管或礦用PE管。
[0029]上述各實施例僅用于對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法，其包括以下步驟: 1)設置一雙層膨脹膠管，該雙層膨脹膠管包括一外層膠管，一同軸地設置在外層膠管內的內層膠管，以及兩分別設置在外層膠管和內層膠管兩端的環形端頭固定墊；其中，外層膠管和內層膠管之間具有一環空，端頭固定墊分別與外層膠管和內層膠管緊固連接成一體，并將外層膠管和內層膠管之間的環空密封，端頭固定墊中部的通孔與內層膠管相連通以形成封孔器腔體；在其中一端頭固定墊上軸向開設有一連通環空的注水孔； 2)將抽放管穿入雙層膨脹膠管的封孔器腔體，并將雙層膨脹膠管固定在抽放管前端； 3)將雙層膨脹膠管的注水孔通過注水管與手動注水泵連接，然后將抽放管和雙層膨脹膠管一起送入抽放鉆孔，且抽放管外端露出抽放鉆孔； 4)將連接注漿泵的注漿管送入雙層膨脹膠管后方的抽放鉆孔中，并利用涂有聚氨酯紗布將抽放管、注水管和注漿管卷纏在一起以形成聚氨酯封孔段，然后迅速將其送入抽放鉆孔； 5)待聚氨酯封孔段發泡完成后，利用手動注水泵向雙層膨脹膠管的環空內注入壓力水以加壓雙層膨脹膠管，以使雙層膨脹膠管外部膨脹密封抽放鉆孔，內部收縮密封抽放管； 6)利用注漿泵將膨脹水泥注入雙層膨脹膠管與聚氨酯封孔段之間的抽放鉆孔中，膨脹水泥注滿后，注漿泵繼續注漿一段時間以施加一定壓力，然后停止注漿； 7)待膨脹水泥凝固后，將抽放管通過抽氣管與抽放泵連接，進行瓦斯抽放。
2.如權利要求1所述的一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法，其特征在于，在所述步驟2)中，抽放管前端露出雙層膨脹膠管約0.5m ;在所述步驟3)中，抽放管外端露出抽放鉆孔約Im ;在所述步驟4)中，聚氨酯封孔段的長度約0.5m。·
3.如權利要求1所述的一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法，其特征在于，在所述步驟5)中，手動注水泵向雙層膨脹膠管加壓約IMPa左右；在所述步驟6)中，注漿泵繼續注漿約IOmin后停止。
4.如權利要求2所述的一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法，其特征在于，在所述步驟5)中，手動注水泵向雙層膨脹膠管加壓約IMPa左右；在所述步驟6)中，注漿泵繼續注漿約IOmin后停止。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法，其特征在于，抽放管選用內徑55mm的PE管，注水管選用高壓尼龍管，注漿管選用編織膠管，抽氣管選用無縫鋼管或礦用PE管。
6.一種用于如權利要求1到5任一項所述的聯合帶壓瓦斯抽放封孔方法的雙層膨脹膠管，其特征在于，它包括: 一外層膠管， 一同軸地設置在所述外層膠管內的內層膠管，以及 兩分別設置在所述外層膠管和內層膠管兩端的環形端頭固定墊； 其中，所述外層膠管和內層膠管之間具有一環空，所述端頭固定墊分別與所述外層膠管和內層膠管緊固連接成一體，并將所述外層膠管和內層膠管之間的所述環空密封，所述端頭固定墊中部的通孔與所述內層膠管相連通以形成封孔器腔體；在其中一所述端頭固定墊上軸向開設有一連通所述環空的注水孔。
7.如權利要求6所述的雙層膨脹膠管，其特征在于，所述端頭固定墊的外壁上具有一環形內襯，所述端頭固定墊的內襯插設在所述內層膠管中，并通過內箍與所述內層膠管緊固連接；所述端頭固定墊的外壁上還具有一環形外襯，所述外層膠管通過外箍與所述端頭固定墊的外襯緊固連接。
8.如權利要求6或7所述的雙層膨脹膠管，其特征在于，所述外層膠管和內層膠管均采用可膨脹膠管，其管內 耐壓不小于1.5MPa。
【文檔編號】E21B33/13GK103527242SQ201310525197
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】朱建芳, 尹尚先, 陳學習, 王軼波, 陳紹杰, 徐阿猛, 張超, 李東明, 高亮 申請人:華北科技學院