[发明专利]一种实时多次封孔的装置及方法

权利要求书

1.一种实时多次封孔的装置，其特征在于：包括套在抽采管（7）上的外囊袋（15）和内囊袋（16），其中外囊袋（15）设置在后，内囊袋（16）设置在前，外囊袋（15）和内囊袋（16）之间的抽采管（7）上套有起保护作用的套筒（6），套筒（6）上设有可以在套筒（6）上滑动的中空圆形挡板（14），中空圆形挡板（14）的尺寸与封孔钻孔匹配，中空圆形挡板（14）与内囊袋（16）之间的空间为内区段，中空圆形挡板（14）与外囊袋（15）之间为外区段，中空圆形挡板（14）与内囊袋（16）和外囊袋（15）之间均设有压力相同的弹簧（5），利用弹簧（5）保证中空圆形挡板（14）在套筒（6）上水平移动时平稳，外囊袋（15）和内囊袋（16）上分别连接有用以注浆封孔的注浆管（2），中空圆形挡板（14）和内囊袋（16）中水平设有端部设置在内区段的注粉管（4），外囊袋（15）中穿过端部设置在外区段的注气管（3）；所述中空圆形挡板（14）上设有多个荧光传感器（8），多个荧光传感器（8）通过数据传输线（9）延伸至外囊袋（15）外侧；开启注粉管（4）上的放气阀（13）利用高压气体向外囊袋（15）和内囊袋（16）之间的内区段中持续通入荧光粉与石灰粉混合物（11）。

2.根据权利要求1所述的实时多次封孔的装置，其特征在于：所述注浆管（2）的水平设置位置位于内囊袋（16）与外囊袋（15）的上边缘，注浆管（2）的端部出口与内囊袋（16）连接，注浆管（2）与外囊袋（15）连接处设有出浆口，注气管（3）的水平设置位置高于抽采管（7）低于注浆管（2），注粉管（4）的水平设置位置低于抽采管（7）高于外囊袋（15）的下边缘。

3.根据权利要求2所述的实时多次封孔的装置，其特征在于：注粉管（4）的端部出口靠近内囊袋（16）处，注气管（3）的端部出口靠近外囊袋（15）。

4.根据权利要求1所述的实时多次封孔的装置，其特征在于：多个荧光传感器（8）均匀分别布置在中空圆形挡板（14）上并指向钻孔壁设置，用以检测钻孔壁中的荧光粉分布情况，所述中空圆形挡板（14）为环状结构，中空圆形挡板（14）的面积与钻孔尺寸匹配，中空圆形挡板（14）的边缘内设有一层既能保证与钻孔壁之间密封又能保证中空圆形挡板（14）在钻孔中移动的硅胶材料，中空圆形挡板（14）开有让注浆管（2）和注粉管（4）穿过的孔洞。

5.根据权利要求2所述的实时多次封孔的装置，其特征在于：所述注气管（3）和注粉管（4）位于外囊袋（15）外侧上均设有放气阀（13），注浆管（2）位于外囊袋（15）出的出浆口上设有阀门（10）。

6.一种使用上述任一权利要求所述实时多次封孔的装置的封孔方法，其特征在于步骤如下：

a.根据现场实际的地质情况在煤层（1）中预设钻孔的封孔深度，并在距离钻孔孔底适度深度处设置变径钻孔，通过直径差在钻孔适度深度位置形成台阶区域，台阶区域的深度与抽采管（7）上外囊袋（15）到内囊袋（16）整体长度匹配，打孔后使用气流清洗干燥钻孔；

b.将中空圆形挡板（14）安装在套筒（6）的中间位置，在中空圆形挡板（14）的侧面内部位置间隔安装多个检测钻孔壁的荧光传感器（8），然后将套筒（6）安装在抽采管（7）的合适位置，在套筒（6）的后端位置在抽采管（7）上捆扎内囊袋（16），在套筒（6）的前端位置在抽采管（7）上捆扎外囊袋（15），安装好注浆管（2）、注气管（3）和注粉管（4）后将抽采管送入钻孔中，直至内囊袋（16）抵达台阶区域，台阶区域保障内囊袋（16）的径向稳定；

c.调整外囊袋（15）位置，使外囊袋（15）正好固定在钻孔口处，并在钻孔口上安装固定件，限制孔口外囊袋（15）径向位移，关闭阀门（10），通过注浆管（2）先向内囊袋（16）内注浆，注浆结束后，打开阀门（10）向外囊袋（15）注浆，注浆结束完成钻孔的初步密封堵，之后进行瓦斯抽采；

d.随着瓦斯的抽采，钻孔周围逐渐发育出裂隙群，随着裂隙群的增加钻孔漏气越来预严重，通过观测抽采瓦斯的浓度，当瓦斯浓度下降幅度明显时，开启注粉管（4）上的放气阀（13）利用高压气体向外囊袋（15）和内囊袋（16）之间的内区段中持续通入荧光粉与石灰粉混合物（11），此时内区段内的压力高于外区段，在气体压力以及内区段内的弹簧（5）的作用下推动中空圆形挡板（14）向外囊袋（15）方向平稳移动，持续利用高压气体通入荧光粉与石灰粉混合物（11），依靠钻孔内由于瓦斯抽采后形成的负压使注入的荧光粉与石灰粉混合物（11）在裂隙群中运移，当钻孔外侧观测到岩/煤壁出现轻微泻粉时，关闭注粉管（4）的放气阀（13）停止注粉，此时荧光粉与石灰粉混合物（11）充分进入裂隙群中并封堵裂隙群中的小型孔洞和裂痕，从而增大裂隙内气体流动阻力，减少裂隙群导致的漏气量，提高瓦斯抽采浓度,随着荧光粉与石灰粉混合物（11）的通入，中空圆形挡板（14）最终移动至靠近外囊袋（15）的位置；

e.继续抽采瓦斯，当抽采口瓦斯浓度下降时，说明此时内囊袋（16）和外囊袋（15）之间出现了新的裂隙，同时新的裂隙中会补充入更多的荧光粉，增加的荧光粉浓度被荧光传感器（8）感应到，并通过数据传输线（9）将感应到的荧光粉浓度升高量传输至计算机显示，从而验证新的裂隙的产生，打开注气管（3）的放气阀（13），通过注气管（3）连接向内囊袋（16）和外囊袋（15）之间的钻孔上部空间持续通入湿润的CO₂气体（12），湿润的CO₂气体（12）中的水汽与裂隙中的生石灰反应产生糊状熟石灰，中空圆形挡板（14）在湿润的CO₂气体（12）的压力作用下向内囊袋（16）方向移动，中空圆形挡板（14）的边缘形成刮板将钻孔壁上粘附的熟石灰刮平从而辅助封闭裂隙，湿润的CO₂气体（12）压着中空圆形挡板（14）往内囊袋（16）方向移动；当萤光传感器（8）检测到的数据没有明显变化后说明熟石灰已经将钻孔壁的裂隙封堵完毕，停止注入湿润的CO₂气体（12），并打开注气管（3）的放气阀（13），打开注粉管（4），再次向内区段注入荧光粉与石灰粉混合物（11）推动中空圆形挡板（14）向外囊袋（15）方向移动，当钻孔外侧观测到有轻微漏粉时，停止注粉；

f.若再次检测到瓦斯浓度下降，并且荧光传感器（8）显示数据上升，则重复d和e的步骤直至完成整个工序。