瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置，包括封孔管、快接三通、探測管、氣體分析儀及抽采管，還包括壓風注料泵及注料管，所述探測管與注料管內置于快接三通中，所述快接三通的第一端口設置在注料管外，第二端口與抽采管相連，第三端口與封孔管相連，所述注料管的出料口端伸入抽采鉆孔內，進料口端與壓風注料泵相連，所述快接三通的第一端口與第二端口處對應設有控制注料管開閉的開閉閥Ⅰ與控制抽采管開閉的開閉閥Ⅱ；還公開了利用該裝置的方法，主要包括瓦斯抽采、鉆孔檢漏與鉆孔堵漏步驟；該裝置結構簡單，安裝及檢測過程方便，檢測精度高，安全可靠，有效的提高了作業(yè)效率。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤炭瓦斯抽采領域，具體涉及瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置及 方法。 瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置及方法

【背景技術】
[0002] 煤炭在我國一次性能源結構中處于絕對主要位置，預計到2015年，我國將達到38 億噸的煤炭需求量。然而，新形勢下我國煤炭工業(yè)的發(fā)展面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。頻繁發(fā)生的 重特大瓦斯災害事故，已成為煤礦安全生產(chǎn)最嚴重的制約因素。我國煤層賦存條件復雜，高 瓦斯和煤與瓦斯突出礦井約占1/3,防治煤礦瓦斯災害便成為安全生產(chǎn)的重中之重。此外， 瓦斯（煤層氣）是一種清潔、高效的能源，在國際油價居高不下、減排壓力空前增加的大環(huán) 境下，亟需加大瓦斯的開發(fā)利用力度，將其作為優(yōu)化我國能源結構的重要資源。瓦斯抽采不 僅是有效防治煤礦瓦斯災害和實現(xiàn)安全本質型生產(chǎn)的區(qū)域性措施，也是我國實施煤礦區(qū)煤 層氣開發(fā)的主要技術手段。煤礦瓦斯抽采和利用不但有利于提高煤礦安全水平，還有利于 增加能源供應，優(yōu)化能源結構，提高能源利用效率，促進節(jié)能減排，保護生態(tài)環(huán)境。
[0003] 因此，煤礦瓦斯抽采集安全、能源和環(huán)保效益于一體，一舉多得，具有多重經(jīng)濟和 社會效益，對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展均具有重大的現(xiàn)實意義。由于我國煤層瓦斯地質條 件較為復雜，同時受當前技術水平的影響，致使井下抽采鉆孔的封孔質量較差，從而導致煤 層鉆孔抽采瓦斯?jié)舛绕毡槠?。這不僅給煤礦井下瓦斯輸運系統(tǒng)安全構成了威脅，同時也 使抽采瓦斯利用成本增加，嚴重阻礙了我國煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)向又快又好的方向發(fā)展。針對 抽采鉆孔封孔方法的問題，我國學者與現(xiàn)場技術人員已付諸了大量的實踐，先后形成了注 漿封孔工藝技術、聚氨酯高分子材料封孔技術、粉煤灰二次封孔工藝技術等，該類技術的應 用在不同的礦區(qū)已取得了一定的應用效果，但由于煤礦井下巷道掘進形成的"卸壓圈"的存 在以及在煤巖自身的蠕變行為，致使鉆孔在初次密封完成后，隨著抽采作業(yè)的實施，將會導 致次生裂隙的發(fā)育，從而引發(fā)空氣攝入鉆孔，降低鉆孔內抽采瓦斯的濃度。


【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單，無需更換作業(yè)設備即可完成瓦 斯抽采、鉆孔檢漏與堵漏的一體化裝置與方法。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體 化裝置，包括封孔管、快接三通、探測管、氣體分析儀及抽采管，還包括壓風注料泵及注料 管，所述探測管與注料管內置于快接三通中，所述快接三通的第一端口設置在注料管外，第 二端口與抽采管相連，第三端口與封孔管相連，所述注料管的出料口端伸入抽采鉆孔內，進 料口端與壓風注料泵相連，所述快接三通的第一端口與第二端口處對應設有控制注料管開 閉的開閉閥I與控制抽采管開閉的開閉閥II。
[0006] 進一步，所述快接三通中內置有四根注料管，相鄰兩根注料管間的夾角為90°，所 述各注料管的出料口端均為彎曲弧形。
[0007] 進一步，所述探測管設置在四根注料管中間，且探測管的探測端伸出注料管的出 料口端。
[0008] 進一步，所述快接三通的第三端口為卡套結構，卡套結構內設有套裝在注料管外 的錐形墊圈。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種利用瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置的方法，主要包含 以下步驟：
[0010] (1)瓦斯抽采：關閉開閉閥I，開啟開閉閥II，連通封孔管與抽采管抽采瓦斯；
[0011] ⑵鉆孔檢漏：發(fā)現(xiàn)鉆孔抽采瓦斯?jié)舛绕蜁r，開啟開閉閥II與探測管上的閥門， 檢測鉆孔內不同深度的氧氣（或氮氣）氣體濃度值，判斷漏氣位置；
[0012] (3)鉆孔堵漏：關閉開閉閥II及探測管上的閥門，開啟開閉閥I與壓風注料泵，使 堵漏材料由注料管噴涂至漏氣位置處的鉆孔內壁上。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于：（1)可在抽取瓦斯的狀態(tài)下，可同步進行抽采鉆孔內不 同深處的氧氣（或氮氣）濃度測定，在抽采過程中實時檢測瓦斯?jié)舛?，以便及時對漏氣處進 行堵漏密封，有效的提高了瓦斯的抽采濃度；（2)若出現(xiàn)漏氣問題，則會引起氧氣（或氮氣） 濃度增高，引發(fā)安全隱患，通過及時的檢漏、堵漏，可有效保證抽采鉆孔的安全性；（3)結構 簡單，使用方便，檢測精度高，安全可靠，無需更換作業(yè)設備即可完成瓦斯抽采、抽采鉆孔的 檢漏與堵漏作業(yè)，有效的提高了作業(yè)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行 說明：
[0015] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0016] 圖2為圖1的A部放大圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0018] 如圖所示，本發(fā)明所述的瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置，包括封孔管1、快 接三通2、探測管3、氣體分析儀4及抽采管5,還包括壓風注料泵6及注料管7,所述探測管 3與注料管7內置于快接三通2中，所述快接三通2的第一端口 21設置在注料管7外，第二 端口 22與抽采管5相連，第三端口 23與封孔管1相連，所述注料管7的出料口端伸入抽采 鉆孔8內，進料口端與壓風注料泵6相連，所述快接三通2的第一端口 21與第二端口 22處 對應設有控制注料管7開閉的開閉閥I 24與控制抽采管5開閉的開閉閥II 25。
[0019] 在本實施例中，快接三通2的三個端口分別與注料管7、抽采管5及封孔管1密封 連接，開閉閥I 24與開閉閥II 25控制注料管與抽采管的開閉，探測管3的開閉由設置在探 測管3上的（與氣體分析儀相連接端）閥門9單獨控制，通過選擇性開啟或封閉抽采管5 與注料管7的流通路徑，實現(xiàn)瓦斯抽采與鉆孔堵漏，再對探測管3進行開閉控制即可實現(xiàn)鉆 孔檢漏；整體裝置結構簡單，安裝方便，可滿足不同的作業(yè)需求。
[0020] 作為上述方案的進一步改進，所述快接三通2中內置有四根注料管7,相鄰兩根注 料管7間的夾角為90°，所述各注料管7的出料口端均為彎曲弧形；分散對漏氣位置進行 封堵，保證了封堵的可靠性，彎曲形的出料口設計，更利于堵漏材料與鉆孔內壁的接觸；其 中，堵漏材料為環(huán)氧樹脂成分。
[0021] 本實施例中，所述探測管3設置在四根注料管7中間，且探測管3的探測端伸出注 料管7的出料口端，既能通過注料管7穩(wěn)固探測管3,同時還可避免因注料管7噴料而影響 探測管3的探測精度；所述快接三通2的第三端口 23為卡套結構，卡套結構內設有套裝在 注料管7外的錐形墊圈26 ;通過擰緊卡套結構即可實現(xiàn)快接三通2上第三端口 23的連接 及密封，操作簡便快捷，密封可靠。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種利用上述一體化裝置的瓦斯抽采、鉆孔檢漏與堵漏的方法， 主要包含以下步驟：
[0023] (1)將一體化裝置插入抽采鉆孔8內，并將該裝置各連接端分別與抽采管5、壓風 注料泵6、氣體分析儀4及封孔管1相連接，保證各連接端緊密可靠，此時快接三通2上的開 閉閥I 24、開閉閥II 25及探測管3上的閥門9均為關閉狀態(tài)；開始抽采瓦斯時，保證開閉 閥I 24與閥門9為關閉狀態(tài)，開啟開閉閥II 25,連通封孔管1與抽采管5,實現(xiàn)瓦斯抽采。
[0024] (2)巡檢作業(yè)發(fā)現(xiàn)鉆孔抽采瓦斯?jié)舛绕蜁r，需對抽采鉆孔8進行檢漏，此時應保 證開閉閥II 22為開啟狀態(tài)，開閉閥I 21為關閉狀態(tài)，使封孔管1與抽采管5道連通，打開探 測管3上的閥門9,利用氣體分析儀4測定不同孔深的氣體濃度值，檢測鉆孔內不同深度的 氧氣（或氮氣）氣體濃度值，判斷漏氣位置；也可使探測管3上的閥門9保持為常開狀態(tài)， 便于抽取瓦斯過程中實時監(jiān)測不同深度的瓦斯?jié)舛取?br> [0025] (3)發(fā)現(xiàn)漏氣位置后，對漏氣位置進行堵漏，此時應關閉開閉閥II 22及探測管3上 的閥門9,開啟開閉閥I 21與壓風注料泵6,利用井下壓縮空氣，通過壓風注料泵6及注料 管7將堵漏材料注入到鉆孔內壁的漏氣位置處，從而實現(xiàn)鉆孔的堵漏。
[0026] 其工作原理為：在鉆孔密封質量良好和鉆孔周邊不漏氣的情況下，抽采鉆孔8內 的氧氣（或氮氣）濃度沿孔深的分布應基本穩(wěn)定一致（即在較小的范圍內波動）；若鉆孔密 封質量較差或鉆孔內部某一位置出現(xiàn)漏氣問題，在抽采負壓作用下，抽采鉆孔8內氧氣（或 氮氣）濃度會沿孔深的分布出現(xiàn)突變，該位置即為漏氣位置，因此可根據(jù)氧氣（或氮氣）的 濃度測值的變化確定漏氣位置；在判定抽采鉆孔8的漏氣位置后，通過注料管7將堵漏材料 噴注到漏氣位置處，從而實施抽采鉆孔的檢漏與堵漏一體化。
[0027] 最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通 過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在 形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1. 一種瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置，包括封孔管、快接三通、探測管、氣體分 析儀及抽采管，其特征在于：還包括壓風注料泵及注料管，所述探測管與注料管內置于快接 三通中，所述快接三通的第一端口設置在注料管外，第二端口與抽采管相連，第三端口與封 孔管相連，所述注料管的出料口端伸入抽采鉆孔內，進料口端與壓風注料泵相連，所述快接 三通的第一端口與第二端口處對應設有控制注料管開閉的開閉閥I與控制抽采管開閉的 開閉閥II。
2. 根據(jù)權利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置，其特征在于：所述快 接三通中內置有四根注料管，相鄰兩根注料管間的夾角為90°，所述各注料管的出料口端 均為彎曲弧形。
3. 根據(jù)權利要求2所述的瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置，其特征在于：所述探 測管設置在四根注料管中間，且探測管的探測端伸出注料管的出料口端。
4. 根據(jù)權利要求3所述的瓦斯抽采鉆孔檢漏與堵漏一體化裝置，其特征在于：所述快 接三通的第三端口為卡套結構，卡套結構內設有套裝在注料管外的錐形墊圈。
5. -種利用權利要求1-4中任一項所述的一體化裝置的檢漏與堵漏方法，其特征在于 主要包含以下步驟： (1) 瓦斯抽采：關閉開閉閥I，開啟開閉閥II，連通封孔管與抽采管抽采瓦斯； (2) 鉆孔檢漏：發(fā)現(xiàn)鉆孔抽采瓦斯?jié)舛绕蜁r，開啟開閉閥II與探測管上的閥門，檢測 鉆孔內不同深度的氧氣（或氮氣）氣體濃度值，判斷漏氣位置； (3) 鉆孔堵漏：關閉開閉閥II及探測管上的閥門，開啟開閉閥I與壓風注料泵，使堵漏 材料由注料管噴涂至漏氣位置處的鉆孔內壁上。
【文檔編號】E21B47/10GK104100293SQ201410381235
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權日:2014年8月5日
【發(fā)明者】趙旭生, 周厚權, 劉延保, 王凱, 程波, 申凱, 劉楨, 熊偉, 隆清明, 呂貴春, 馬代輝, 郭平, 王藝樹 申請人:中煤科工集團重慶研究院有限公司