本发明专利技术公开了一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法，包括抽采管、排液管、注气管、一体式高压弹性气囊和溶液过滤装置，其中套有一体式高压弹性气囊的抽采管穿过高弹性橡胶管的中心位置，注气管一端与一体式高压弹性气囊连通，另一端连接有气压表和气体流量计，第一排液管与溶液过滤装置的负压回收泵组连接，将封孔段内注液空间中的堵漏液输送到溶液过滤装置。利用一体式高压弹性气囊注气膨胀排出注液空间气体，同时根据排气量变化准确界定注液停止时间；而采动应力作用下煤岩产生新生裂隙时，依托对一体式高压弹性气囊再次注气膨胀，可实现对钻孔内新生裂隙动态封孔，有效提高了钻孔封堵效率，为煤矿井下瓦斯高效抽采提供保障。提供保障。提供保障。
【技术实现步骤摘要】
一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法
[0001]本专利技术专利涉及钻孔抽采瓦斯
，具体为一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法。
技术介绍
[0002]煤层瓦斯高效抽采是防治煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等瓦斯灾害的重要措施手段，其抽采效率和防治效果受封孔质量、抽采距离和煤体再生裂隙的影响。钻孔封孔质量差引起的漏风、抽采距离远形成的抽采“空白带”以及受采动应力影响形成的再生裂隙，均会使得瓦斯抽采效率下降和防治效果降低。
[0003]对于高瓦斯/突出煤层群而言，在封孔初期，采用传统的“两堵一注”注浆封孔、聚氨酯封孔以及机械式封孔等方式进行抽采钻孔的封孔，其效果较好；在封孔后期，由于周围采动作业的影响，煤岩应力重新分布，煤基质收缩或蠕变，导致钻孔周围的裂隙再次扩展，出现新生裂隙通道，传统的单次封孔会出现漏风现象，进而影响封孔效果。同时，随着抽采距离的增加，沿程损失导致抽采负压逐渐减小，直至为零，形成抽采“空白带”，导致抽采效果降低。因此，亟待需要采取措施解决钻孔封孔质量差、抽采遗留“空白带”以及钻孔新生裂隙影响瓦斯抽采效果等问题，以提高瓦斯抽采效率和灾害防治效果。
技术实现思路
[0004]针对现有井下钻孔抽采过程中出现的钻孔封孔质量差、抽采遗留“空白带”以及钻孔新生裂隙漏风严重等问题，本专利技术提供了一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]本方案提供的一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法，包括抽采管、注液管、注气管/排气管、高弹性橡胶管、一体式高压弹性气囊、弹性囊袋和溶液过滤装置，其中套有一体式高压弹性气囊的抽采管穿过高弹性橡胶管的中心位置，注气管一端与一体式高压弹性气囊连通，另一端连接有气压表和气体流量计，高弹性橡胶管的两端通过卡圈固定有#1弹性囊袋和#2弹性囊袋，在#1弹性囊袋、#2弹性囊袋、煤壁和高弹性橡胶管之间形成密闭的注液空间，注液管和第一排液管的一端平行穿过1#弹性囊袋、注液空间和#2弹性囊袋，注液管的另一端连接有注液泵，第一排液管的另一端则通过旋转开关与溶液过滤装置的负压回收泵组连接，注液空间中的堵漏液通过第一管路和第二管路输送到溶液过滤装置，通过滤液腔室中的一级滤网板和二级滤网板完成对较大颗粒物的滤除，然后在滤液腔室做进一步沉淀过滤处理，滤液通过滤液腔室第二排液管返流到储液箱，储液箱与注液泵通过连通管连接，可再次将滤除过残渣的堵漏液重新输送至钻孔内部的注液空间，以达到堵漏剂可循环利用的目的，节省了封孔成本。
[0007]优选的，所述注气管的内端口与一体式高压弹性气囊连通，实现对一体式高压弹性气囊注气；随着注气过程进行一体式高压弹性气囊不断膨胀直至与钻孔壁面完全贴合，
进而完成对#1弹性囊袋、注液空间和#2弹性囊袋中气体的充分挤压排气，防止注液过程中因注液空间内气体被驱赶至钻孔周围煤体裂隙而导致堵漏剂难以进入、封孔效果不佳现象的发生。
[0008]优选的，所述注气管的外端口侧设置有气压表，实时检测一体式高压弹性气囊中的注气压力，并及时做出充气补充，稳定一体式高压弹性气囊中气压；气压表的左侧设置有气体流量计，用于检测一体式高压弹性气囊中排气量的动态变化，进而获悉注液空间中的注液量，准确界定注液停止时间节点。
[0009]优选的，所述一体式高压弹性气囊由多边形面、铰链、连接杆、弹性内密封层、弹性外密封层和防滑凸起组成，弹性外密封层通过铰链和连接杆与多边形面的外端口连接，内端口与弹性内密封层连接，使得一体式高压弹性气囊成为相互连通的多边形柱体结构；弹性外密封层的外侧设置有防滑凸起，增加一体式高压弹性气囊与高弹性橡胶管之间的摩擦力，防止充气过程中，一体式高压弹性气囊在高弹性橡胶管内部滑移。
[0010]优选的，所述注液管在#1弹性囊袋和#2弹性囊袋中分别设置有注液管单向阀，堵漏液经过注液管单向阀流入#1弹性囊袋和#2弹性囊袋，在#1弹性囊袋和#2弹性囊袋之间的注液空间设有爆破阀，达到一定启动压力后，爆破阀爆破，使堵漏液流入注液空间。
[0011]优选的，所述第一排液管在#1弹性囊袋和#2弹性囊袋中分别设置有排液管单向阀，堵漏液经过排液管单向阀流出#1弹性囊袋和#2弹性囊袋，同时第一排液管在注液空间中设有注液空间单向阀，使堵漏液流出注液空间；排液管单向阀开启压力大于注液空间单向阀的启动压力，保障注液空间堵漏液完全排出后，再进行#1弹性囊袋和#2弹性囊袋中堵漏液的回收。
[0012]优选的，所述溶液过滤装置包括滤液腔室、储渣腔室和储液箱，滤液腔室的正上方设置有左高右低的一级滤网板和二级滤网板，滤液中较大粒径颗粒物通过一级滤网板和二级滤网板滑移进入右侧的储渣腔室，而滤液则进入滤液腔室底部；滤液腔室的底部为左高右低设置，左侧设置有伸入滤液腔室的内部的第二排液管，第二排液管的上端口处于滤液腔室的中线位置，滤液平面超过第二排液管上端口时，即可流入下方储液箱；滤液腔室底部右侧设置有斗形沉淀物储集仓，用于收集滤液腔室内的沉淀物，并可通过下方阀门及时排除。
[0013]优选的，所述储液箱位于滤液腔室和储渣腔室的下方，储液箱的左上端通过第二排液管与滤液腔室连通，滤液腔室中的过滤液可通过第二排液管流入储液箱；储液箱的右侧通过连通管与注液泵连通，连通管上设置有注液控制阀，可用于控制堵漏液流量。
[0014]优选的，所述堵漏液为高渗透性、强粘封性非凝固型溶液，能够对微小裂隙进行填充。
[0015]本专利技术技术方案还提供了一种井下可循环动态注液封孔装置的实施方法，具体包括如下步骤：
[0016]S001利用注气管向一体式高压弹性气囊中注气，使一体式高压弹性气囊充分膨胀，高弹性橡胶管在膨胀的一体式高压弹性气囊挤压作用下充分扩张，直至高弹性橡胶管外壁压紧在钻孔的孔壁上，将#1弹性囊袋、#2弹性囊袋和注液空间中的空气完全挤出，停止注气；
[0017]S002然后打开注液控制阀通过注液管向#1弹性囊袋和#2弹性囊袋内注液，使#1弹
性囊袋和#2弹性囊袋膨胀；高弹性橡胶管被膨胀的#1弹性囊袋和#2弹性囊袋挤压，使一体式高压弹性气囊中气压升高，部分气体从排气管中排出，此时通过气体流量计实时监测排气量；
[0018]S003注液管首先向#1弹性囊袋和#2弹性囊袋内注液，#1弹性囊袋和#2弹性囊袋不断膨胀，一体式高压弹性气囊受到挤压而不断有气体排出；随着注液管中的注液压力不断增大，当注液压力超过爆破阀开启压力时，爆破阀破裂，堵漏液进入注液空间；当#1弹性囊袋和#2弹性囊袋达到充分膨胀时，#1弹性囊袋和#2弹性囊袋之间形成较大注液空间，进行注液空间的注液过程中，一段时间内不再对高弹性橡胶管产生挤压作用，使得排气管不再有气体排出，出现短暂的“停滞期t”，直至气体流量计中再次检测到有气体流出时，停止注液，并记录整个“停滞期t”时间段内的注液量V1，即为注液空间的注液量V，其中V＝V1；
[0019]S004在瓦斯抽采过程中，随着采动不断影响钻孔围岩裂隙不断发育，注本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种井下可循环动态注液封孔装置及施工方法，其特征在于：包括抽采管、注液管、注气管、高弹性橡胶管、一体式高压弹性气囊、弹性囊袋和溶液过滤装置，其中套有一体式高压弹性气囊的抽采管穿过高弹性橡胶管的中心位置，注气管一端与一体式高压弹性气囊连通，另一端连接有气压表和气体流量计，高弹性橡胶管的两端通过卡圈固定有#1弹性囊袋和#2弹性囊袋，在#1弹性囊袋、#2弹性囊袋、煤壁和高弹性橡胶管之间形成密闭的注液空间，注液管和第一排液管的一端平行穿过#1弹性囊袋、注液空间和#2弹性囊袋，注液管的另一端连接有注液泵，第一排液管的另一端则通过旋转开关与溶液过滤装置的负压回收泵组连接，注液空间中的堵漏液通过第一管路和第二管路输送到溶液过滤装置。2.根据权利要求1所述的一种井下可循环动态注液封孔装置，其特征在于：所述溶液过滤装置包括滤液腔室、储渣腔室和储液箱，滤液腔室的正上方设置有左高右低的一级滤网板和二级滤网板完成对堵漏液中较大颗粒物的滤除，然后在滤液腔室做进一步沉淀过滤处理，滤液通过滤液腔室第二排液管返流到储液箱，储液箱与注液泵通过连通管连接，可再次将滤除过残渣的堵漏液重新输送至钻孔内部的注液空间，以达到堵漏剂可循环利用的目的，节省了封孔成本。3.根据权利要求1所述的一种井下可循环动态注液封孔装置，其特征在于：所述注气管的内端口与一体式高压弹性气囊连通，实现对一体式高压弹性气囊注气；一体式高压弹性气囊随着注气而不断膨胀直至与钻孔壁面完全贴合，进而完成对#1弹性囊袋、注液空间和#2弹性囊袋中气体的充分挤压排气，防止注液过程中因注液空间内气体被驱赶至钻孔周围煤体裂隙而导致堵漏剂难以进入、封孔效果不佳现象的发生。4.根据权利要求3所述的一种井下可循环动态注液封孔装置，其特征在于：所述一体式高压弹性气囊由多边形面、铰链、连接杆、弹性内密封层、弹性外密封层和防滑凸起组成，弹性外密封层通过铰链和连接杆与多边形面的外端口连接，内端口与弹性内密封层连接，使得一体式高压弹性气囊成为相互连通的多边形柱体结构；弹性外密封层的外侧设置有防滑凸起，进而增加一体式高压弹性气囊高弹性橡胶管之间的摩擦力，防止充气过程中，一体式高压弹性气囊在高弹性橡胶管内部滑移。5.根据权利要求1所述的一种井下可循环动态注液封孔装置，其特征在于：所述注液管在#1弹性囊袋和#2弹性囊袋中设置有注液管单向阀，随着堵漏液不断注入，#1弹性囊袋和#2弹性囊袋不断膨胀，一体式高压弹性气囊受到挤压而不断有气体排出；随着注液过程持续进行注液管中的注液压力不断增大，当注液压力超过爆破阀启压力时，爆破阀破裂，堵漏液进入注液空间；在#1弹性囊袋和#2弹性囊袋达到充分膨胀时，#1弹性囊袋和#2弹性囊袋之间形成较大注液空间，堵漏液进入注液空间过程中，一段时间内不再对高弹性橡胶管产生挤压作用，使得排气管不再有气体排出，出现短暂的“停滞期t”，直至气体流量计中再次检测到有气体流出时，停止注液，并记录整个“停滞期t”时间段内的注液量V1，即为注液空间的注液量V，其中V＝V1。6.根据权利要求5所述的一种井下可...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐超，郭琳，王凯，杨通，王文静，王逸夫，吴世敏，周爱桃，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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