專利名稱：下行孔測壓裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種煤礦井下瓦斯壓カ封孔測定技術(shù)，屬于煤炭技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
煤層瓦斯壓カ是煤層基本瓦斯參數(shù)之一，它對于研究分析煤與瓦斯突出危險性、 礦井瓦斯涌出治理、礦井瓦斯抽放等具有重要的實際意義。在瓦斯防治實踐過程中，已經(jīng)開發(fā)出多種瓦斯壓カ測定裝置與エ藝，但都存在測定時間長、可靠性差且對上行穿層鉆孔效果較好，下行鉆孔效果差特點，現(xiàn)有的測壓封孔技術(shù)手段表明，仍存在許多問題，尤其在煤礦井下測壓地點不滿足上行孔的條件下，下行孔的瓦斯壓カ測定具有一定難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對煤礦井下瓦斯壓カ測定技術(shù)不足，提供ー種快速、準確的封孔裝置及方法，應用于下行穿層鉆孔瓦斯壓カ準確測定。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案測壓鉆孔結(jié)構(gòu)特點是在被測區(qū)域施工開ロ大直徑，然后變徑漏斗式鉆孔，終孔位置要超過煤層底板，并留置鉆屑沉淀室；封孔裝置的結(jié)構(gòu)特點是在測壓鉆孔中設置瓦斯導管，瓦斯導管前端設置第一圓形檔板，檔板之上設置綿砂纏繞的第一膨脹材料，其上設置砂石層；瓦斯導管外周與鉆孔孔壁之間形成水泥砂漿的封閉結(jié)構(gòu)，包括位于第一檔板固結(jié)的聚氨酯封孔段，第一檔板至孔ロ第二檔板的水泥砂漿封固段，第二檔板和第二膨脹材料固結(jié)的聚氨酯封孔段；第一檔板下部的瓦斯導管為透氣花管；設置平行于測壓管的臨時聚胺酯注漿管，所述聚氨酯一端位于第一檔板綿砂處，另一端位于測壓孔孔以外，注完聚氨酯拆除；測壓管連接三通閥門一端，所述三通閥門一端連接排水泄壓閥，另一端通過壓カ閥門連接壓カ表。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明在測壓管孔ロ端設置壓カ閥門，鉆孔施工成漏斗型變徑鉆孔，測壓管前段圓形檔板放置于鉆孔變徑臺階上，第一、第二檔板配合聚氨酯膨脹材料形成高壓密封注漿段，有效防止封孔材料漏液；鉆孔設計了鉆屑沉淀室，保證測壓室不被堵塞，實現(xiàn)對測壓鉆孔有效封孔，保證由于水泥砂漿沉淀導致封孔長度不足缺陷，達到準確測定瓦斯壓カ目的，在井下操作便利，方法簡單有效。
圖I為本發(fā)明中鉆孔施工結(jié)構(gòu)2為本發(fā)明中測壓管結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明中下行孔測壓裝備圖附圖標記說明I-鉆孔2-鉆孔變徑臺階 3-煤層4-沉淀室5-透氣孔6-第一圓形檔板 7-外螺紋8-測壓花管
9-測壓管10-膨脹材料13-另ー膨脹材料14-回漿管17-精密壓カ表18-三通21-注漿室22-沉淀巖屑
11-砂石層12-第二圓形檔板 15-排水減壓閥16-壓カ閥
19-球型閥20-注漿管 23-測壓室
具體實施例方式以下通過具體實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)裝置、エ藝進ー步詳細描述。實施例參見圖I為鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖，煤礦井下下行孔測壓鉆孔結(jié)構(gòu)特征是，先施 エ直徑0 108mm的鉆孔，在距測定煤層I 2m位置停止鉆進，改用0 75mm鉆頭繼續(xù)鉆進至煤層底板3 4m停鉆，沖洗鉆孔，排凈鉆孔中的水，完成測壓鉆孔施工。圖2為下行孔測壓管實施結(jié)構(gòu)示意圖，正如圖所示測壓管采用直徑4英寸鍍鋅鐵管(エ業(yè)標準DN15)，每根長2m (便于井下攜帯和安裝)，ニ端外螺紋長15mm，用外接管箍連接；測壓共管第一圓形檔板0 105mm，安裝位置距透氣孔端I. 5m，透氣孔C 5mm，在透氣孔端用鋼窗砂網(wǎng)進行包裹。圖 3封孔裝置主要包括第一圓形檔板6焊接在測壓花管8上(具體位置可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整)，測壓管9通過螺紋與測壓花管8相連，膨脹材料10、砂石層11、注漿管20、回漿管 14、孔ロ第二檔板12、三通18、壓カ閥門16，測壓管依次貫穿孔ロ膨脹材料13、第二圓形檔板12、膨脹材料10、砂石層11，孔ロ出露端連接三通18 —端，三通另外ニ個接ロ連接排水減閥門15和壓カ閥16，壓カ閥16接高精密壓カ表17。其中第一圓形檔板6上邊放置棉紗， 膨脹材料使用聚氨酯密封，上邊鋪設砂石層11，圓形檔板厚度為大于3_的鋼板，在實際應用上圓形檔板直徑可以略小于鉆孔直徑，以安裝方便為原則。注漿管19和回漿管14和測壓管材料、直徑相同，其長度應根據(jù)實際鉆孔深度決定，但是注漿管19要長于回漿管14，共同焊接在第二圓形檔板12上，在注漿過程中，若有漿從回漿管14溢出，則判斷注漿基本己滿。在具體實施中，可以包括第一膨脹材料10，先在綿砂上澆注聚氨酯液體A，測壓管 9連同測壓花管8攜帶綿砂放入鉆孔，圓形檔板6放置于鉆孔臺階2上，從孔ロ用臨時塑料管吹入聚氨酯液體B至綿砂位置,ニ種液體混合發(fā)泡膨脹，IOmin后放入砂石大概100mm。封孔過程中，首先形成固化的聚氨酯密封段10和砂石層過濾段11，然后采用注漿泵通過高壓注漿管19注入水泥砂漿(其配比水泥細砂為I : I. 25，加入12%的石膏或適量膨脹劑為防止水泥收縮形成裂隙而漏氣)形成注漿密封段21，在注漿過程中，回漿管有返漿時即關閉回漿管閥門，再進行帶壓注漿，保證注漿壓カ達到3 4MPa，使水泥砂漿液可以滲入鉆孔的煤巖壁，可以有效提聞封孔效果。注漿完成后，煤層中的瓦斯通過測壓室23中的測壓花管透氣孔5，以測壓管8為通道來測定鉆孔內(nèi)的瓦斯壓力，瓦斯壓カ的上升需要ー個緩慢過程，才能達到原始平衡瓦斯壓力，在壓カ恢復過程中，如果煤層中有水或?qū)ê畬?，則測壓室中會充滿水，壓カ表17 所表現(xiàn)出的壓カ就是水和瓦斯氣體的共同壓力，為了保證煤層瓦斯壓カ測試準確性，要擰開排水減壓閥15進行放水后再進行瓦斯壓カ測定。在本實施例上述方案中，本發(fā)明首次對鉆孔結(jié)構(gòu)設計為變徑漏斗式孔體，鉆孔底部設置了鉆屑沉淀室，在下行孔封孔中采用圓形檔板+膨脹材料+砂石層+水泥砂漿+孔ロ 圓形檔板+膨脹材料方式進行封孔，可以有效減少注漿過程中水泥砂漿向測壓室漏失量，采用雙密封檔板封閉的注漿窒可以提高注漿壓力，對孔壁裂隙起到滲入密封。在測壓室預留巖屑沉淀室，能夠有效保證測壓室不被堵塞，實現(xiàn)了煤層瓦斯壓カ的準確測定，該裝置具備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，井下操作方便，易安裝的特點。
權(quán)利要求
1.ー種下行孔封孔測壓裝置及エ藝，其特征是測壓鉆孔設計成變徑漏斗式孔體，孔底端留置3-4m鉆屑沉淀室；在被測區(qū)域的測壓鉆孔中設置測壓花管8，第一圓形檔板上部設置第一膨脹材料，膨脹材料之上設置砂石層11，第二圓形檔板12之上設置第二膨脹材料13 ；測壓管9連接測壓花管8依次貫穿第一檔板6、第一膨脹材料10、砂石層11、第二圓形形檔板12、第二膨脹材料13 ;測壓花管8設置透氣孔5，測壓管孔ロ端接三通18，所述三通一端接壓カ閥接精密壓カ表17，另一端接排水減壓閥15，第一圓形檔板放置于鉆孔臺階2 上。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的下行孔封孔測壓裝置，其特征是高壓注漿管20和回漿管14 的外端分別設置球形閥門19，一端出露第二膨脹材料之外，另一端位于第二圓形檔板之下， 其中注漿管2倍于回漿管長度。
3.根據(jù)權(quán)利I或2要求的下行孔封孔測壓裝置，其特征是第一、第二圓形檔板，至少 3mm以上的鋼板,直徑小于開孔直徑5 10mm。
4.根據(jù)權(quán)利I或2要求的下行孔封孔測壓裝置，其特征還在于第一、第二膨脹材料封孔段高度不小于200mm，材料均為棉砂加上發(fā)泡聚氨脂。
5.根據(jù)權(quán)利I或2要求的下行孔封孔測壓裝置，其特征在于所述的測壓注漿管和回漿管、測壓管，均為4英分鍍鋅鐵管或4英分鋼管。
全文摘要
一種煤礦井下下行鉆孔封孔裝置及工藝。包括變徑漏斗式鉆孔和鉆屑沉淀室；測壓花管，在測壓花管上設置前檔板和透氣孔；測壓管，依次貫穿前檔板、膨脹材料、綿砂、砂石、孔口膨脹材料；測壓管超出孔口部分安裝高精度壓力表；注漿管與回漿管，依次貫穿孔口膨脹材料，本裝置在下行孔封孔中采用圓形檔板+膨脹材料+砂石+水泥砂漿+膨脹材料+孔口密封檔板方式進行封孔，可以有效減少注漿過程中水泥砂漿向測壓室漏失量，采用雙密封檔板封閉的注漿室可以提高注漿壓力，對孔壁裂隙起到滲入密封。在測壓室預留巖屑沉淀室，能夠有效保證測壓室不被堵塞，實現(xiàn)了煤層瓦斯壓力的準確測定，該裝置具備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，井下操作方便，易安裝的特點。
文檔編號E21B47/06GK102606143SQ20111002476
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者倪小明, 劉高峰, 呂閏生, 張子戌, 袁軍偉 申請人:河南理工大學