【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿瓦斯灾害防治和瓦斯资源开发，具体涉及一种压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法。
技术介绍
1、煤炭是我国的能源结构的主体，为保障煤炭产量供应，地下煤炭开采过程中需防治多种灾害，瓦斯灾害是煤矿井下普遍遇到的灾害之一。我国低渗透率软煤分布较为广泛，为防治瓦斯异常涌出和瓦斯突出灾害，煤体钻孔预抽瓦斯是广泛应用的治理瓦斯灾害基础措施。地下采煤工作面推进过程中，煤体长期处于地应力和采动应力扰动环境下，瓦斯预抽钻孔在应力作用下常出现塌孔堵孔现象，导致钻孔预抽瓦斯流量小、浓度低，大大降低了煤体瓦斯预抽效果，甚至影响地下煤炭开采安全。
2、针对煤体瓦斯预抽钻孔塌孔现象，工程上一般采用pvc管打孔制成的筛管进行防塌保抽，在预抽钻孔成孔过程中，通过钻杆中空空间下放筛管，直至护孔深度。对于预抽钻孔的较浅护孔需求，也有采用人工推送下筛管的方法进行钻孔防塌保抽。然而，pvc管打孔制成的筛管，筛管管径受限，筛孔小且数量少，将原本钻孔全段的开放式抽采改变为有限数量小孔的抽采，降低了钻孔瓦斯抽采效率；pvc管打孔制成的筛管，在湿式打钻成孔后，容易被潮湿煤粉垮落糊孔，降低了pvc打孔筛管的护孔保抽效果；对于长钻孔全孔段护孔需求，pvc打孔筛管存在长距离下放筛管难得问题，而钻孔的直径、深度或角度一般都存在偏差，筛管下放护孔难度又进一步增大。另外，pvc打孔筛管护孔技术需购买大量pvc管材，且需工人额外加工打孔，耗费大量时间、人工和费用。
3、综上可知，针对煤体瓦斯预抽钻孔塌孔工程难题，亟需一种新的瓦斯抽采钻孔防塌保抽方法。为此
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，可通过注浆泵向瓦斯预抽钻孔压注护孔发泡流体材料进行膨胀护孔，实现对煤体瓦斯抽采钻孔的护孔防塌和抽采流量的双重效应，解决了传统pvc打孔筛管护孔存在的下筛管难、护孔效果差的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，包括以下步骤：
4、步骤1、根据煤体瓦斯预抽钻孔长度、煤的力学性质、钻孔应力环境、钻杆退卸速度，调配护孔发泡流体材料，并通过注浆泵向钻孔进行压注；
5、护孔发泡流体材料的调配过程包括：按照一定比例混合水、聚醚多元醇、多异氰酸酯、三乙烯二胺、聚氧化乙烯烷基醚、脂肪酸醇酰胺、四甲基乙二胺、聚山梨醇酯和固体填料，然后常温搅拌5-10分钟；
6、步骤2、瓦斯预抽钻孔成孔后，在钻杆后退过程中，将护孔发泡流体材料通过中空钻杆进行压注，由钻孔深部向浅部连续注入护孔发泡流体材料，填充钻孔；
7、步骤3、当护孔发泡流体材料完全固化后，实现钻孔防塌效果，同时护孔发泡流体材料在发泡过程中形成大量孔隙，保证了钻孔瓦斯抽采流量的稳定性和有效性。
8、进一步的，所述护孔发泡流体材料包括以下重量份的原料：25-35份的水、350-550份的聚醚多元醇、250-350份的多异氰酸酯、8-12份的三乙烯二胺、8-12份的聚氧化乙烯烷基醚、0.8-1.2份的脂肪酸醇酰胺、8-12份的四甲基乙二胺、0.8-1.2份的聚山梨醇酯、12-18份的固体填料。
9、进一步的，固体填料粒径为0.9-1.1mm，固体填料为煤粉、矸石粉中一种或几种。
10、进一步的，所述护孔发泡流体材料包括以下重量份的原料：30份的水、450份的聚醚多元醇、300份的多异氰酸酯、10份的三乙烯二胺、10份的聚氧化乙烯烷基醚、1份的脂肪酸醇酰胺、10份的四甲基乙二胺、1份的聚山梨醇酯、15份的固体填料。
11、进一步的，通过调整脂肪酸醇酰胺比例，调节护孔发泡流体材料固化后的孔隙度，护孔发泡流体材料的发泡倍数可调范围为2-20倍。
12、进一步的，通过调整聚醚多元醇和多异氰酸酯成分，护孔发泡流体材料的发泡时间可调范围为0.5-5小时。
13、进一步的，通过调整四甲基乙二胺的比例，护孔发泡流体材料的固化时间可调范围为0.5-7小时，可满足钻孔不同深度的护孔固化时间需求。
14、进一步的，在步骤1中，在正式调配前开展护孔发泡流体材料发泡固化预实验，测定护孔发泡流体材料的发泡时间、固化时间及固化后材料的发泡倍数、孔隙度、抗压强度，确定基础成分比例及其达到的发泡支护效果。
15、进一步的，护孔发泡流体材料发泡固化预实验步骤包括：
16、(1)分别按照30:450:300:10:10:1:10:1:15的比例准备水、聚醚多元醇、多异氰酸酯、三乙烯二胺、聚氧化乙烯烷基醚、脂肪酸醇酰胺、四甲基乙二胺、聚山梨醇酯和固体填料，倒入搅拌机进行均匀搅拌，然后倒入发泡机进行发泡固化，分别测定其固化时间、发泡倍数、抗压强度、孔隙度；
17、(2)根据钻孔深度、护孔位置和钻杆退卸速度，分析护孔发泡流体材料发泡固化所需时间，调整护孔发泡流体材料的合理原料配比和流量，确定当前工况下护孔发泡流体材料的原料组成，使得固化后的护孔发泡流体材料达到抗压强度9mpa以上。
18、本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术护孔发泡流体材料通过钻杆中空空间压注，大大提高了钻孔防塌工作效率；护孔发泡流体材料发泡倍数(孔隙度)可调，可满足不同的钻孔抽采量需求；护孔发泡流体材料固化时间可调，可满足钻孔不同护孔深度的施工需求；护孔发泡流体材料的固化硬度可调，可满足瓦斯预抽钻孔不同地应力环境下支护强度需求。相比传统的pvc筛管防塌技术，本专利技术提出的一种压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，在施工工艺上更加简便，相比传统水泥浆材料封孔可最长节省48小时耗时少，效率高，灵活性更强；同时解决了传统pvc打孔筛管护孔存在的下筛管难、护孔效果差的问题。
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1.一种压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：所述护孔发泡流体材料包括以下重量份的原料：25-35份的水、350-550份的聚醚多元醇、250-350份的多异氰酸酯、8-12份的三乙烯二胺、8-12份的聚氧化乙烯烷基醚、0.8-1.2份的脂肪酸醇酰胺、8-12份的四甲基乙二胺、0.8-1.2份的聚山梨醇酯、12-18份的固体填料。
3.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：固体填料粒径为0.9-1.1mm，固体填料为煤粉、矸石粉中一种或几种。
4.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：所述护孔发泡流体材料包括以下重量份的原料：30份的水、450份的聚醚多元醇、300份的多异氰酸酯、10份的三乙烯二胺、10份的聚氧化乙烯烷基醚、1份的脂肪酸醇酰胺、10份的四甲基乙二胺、1份的聚山梨醇酯、15份的固体填料。
5.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：通过调整脂肪
6.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：通过调整聚醚多元醇和多异氰酸酯成分，护孔发泡流体材料的发泡时间可调范围为0.5-5小时。
7.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：通过调整四甲基乙二胺的比例，护孔发泡流体材料的固化时间可调范围为0.5-7小时，可满足钻孔不同深度的护孔固化时间需求。
8.根据权利要求1所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：在步骤1中，在正式调配前开展护孔发泡流体材料发泡固化预实验，测定护孔发泡流体材料的发泡时间、固化时间及固化后材料的发泡倍数、孔隙度、抗压强度，确定基础成分比例及其达到的发泡支护效果。
9.根据权利要求1所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：护孔发泡流体材料发泡固化预实验步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：所述护孔发泡流体材料包括以下重量份的原料：25-35份的水、350-550份的聚醚多元醇、250-350份的多异氰酸酯、8-12份的三乙烯二胺、8-12份的聚氧化乙烯烷基醚、0.8-1.2份的脂肪酸醇酰胺、8-12份的四甲基乙二胺、0.8-1.2份的聚山梨醇酯、12-18份的固体填料。
3.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：固体填料粒径为0.9-1.1mm，固体填料为煤粉、矸石粉中一种或几种。
4.根据权利要求2所述的压注流体膨胀固化护孔防塌保抽方法，其特征在于：所述护孔发泡流体材料包括以下重量份的原料：30份的水、450份的聚醚多元醇、300份的多异氰酸酯、10份的三乙烯二胺、10份的聚氧化乙烯烷基醚、1份的脂肪酸醇酰胺、10份的四甲基乙二胺、1份的聚山梨醇酯、15份的固体填料。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈向军，李建兵，王林，李林，赵伞，刘焕春，左沛琪，陈海栋，苏二磊，刘闯，杜云飞，李立杨，冯帅龙，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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