一种煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法.pdf

本发明公开了一种煤层底板注浆加固二级套管的装置及方法，包括连接闸阀的法兰管和注浆法兰管，连接闸阀的法兰管设在注浆法兰管的上部，连接闸阀的法兰管包括法兰盘、固定连接在法兰盘上端的带丝硬管及固定连接在法兰盘下端带丝套管；注浆法兰管包括法兰盘、固定连接在法兰盘下端的带丝套管及固定连接在带丝套管一侧的注浆软管连接管，连接闸阀的法兰管的法兰盘和注浆法兰管的法兰盘通过螺栓连接，连接闸阀的法兰管上端的带丝硬管连接闷头闸阀。该方法为使用该装置进行注浆加固二级套管，该装置和方法能够有效加固二级套管外层套管和内层套管间隙，解决了钻孔地面注浆时漏浆漏水及后期套管松动的题，使用后方便拆卸，可多次使用。

1.  一种煤层底板注浆加固二级套管的装置，其特征在于：包括连接闸阀的法兰管和注浆法兰管，连接闸阀的法兰管设在注浆法兰管的上部，所述连接闸阀的法兰管包括法兰盘、固定连接在法兰盘上端的带丝硬管及固定连接在法兰盘下端带丝套管，所述带丝硬管上连接闷头闸阀；所述注浆法兰管包括法兰盘、固定连接在法兰盘下端的带丝套管及固定连接在带丝套管一侧的注浆软管连接管，连接闸阀的法兰管的法兰盘和注浆法兰管的法兰盘通过螺栓连接。

2.  根据权利要求1所述的一种煤层底板注浆加固二级套管的装置，其特征在于：连接闸阀的法兰管的法兰盘和注浆法兰管的法兰盘之间垫有石棉。

3.  一种煤层底板注浆加固二级套管的方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
a、安装好上述任一权利要求所述的煤层底板注浆加固二级套管的装置；
b、从注浆软管连接管口注清水冲洗下入钻孔内的一级、二级套管内外壁，待连接闸阀的法兰管最上端的带丝硬管内及一级套管外壁返清水后，关闭闷头闸阀，从注浆软管连接管口注单液水泥浆；
c、待一级套管外壁返单液水泥浆时，转注水泥-水玻璃双液；
d、待一级套管外壁返水泥-水玻璃双液时，打开闷头闸阀，继续注水泥-水玻璃双液加固3～4分钟后，再次关闭闷头闸阀；
e、待一级套管外壁再次返出水泥-水玻璃双液时，打开闷头闸阀，继续注水泥-水玻璃双液，待连接闸阀的法兰管最上端的带丝硬管内返水泥-水玻璃双液时，关闭闷头闸阀，注浆泵压力3～4MPa时停止注水泥-水玻璃双液，此时一级套管和二级套管之间孔隙已经充满充实，立即卸掉上述煤层底板注浆加固二级套管装置。

4.  根据权利要求3所述的一种煤层底板注浆加固二级套管的方法，其特征在于：所述单液水泥浆的水灰重量比为1：1.5，所述双液中水泥与水玻璃的体积比为1:0.5，其中的水玻璃采用38°～40°Bé。

一种煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法
技术领域
该发明涉及一种煤层底板注浆加固装置和方法，特别是涉及一种煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法。
背景技术
煤炭是我国重要的基础能源，我国煤炭资源十分丰富，其用途非常广泛，对我国的国民经济发展具有重要意义。煤炭在一次能源生产和消费中一家独大的格局仍未被撼动。在煤炭消费上，电力、钢铁、建材和化工行业耗煤占到煤炭消费量的80％以上。
随着煤矿采深的不断延伸和开采范围的不断扩大，地应力随之增大，地质异常体也逐渐增多，水压逐渐升高，水文地质条件变得愈来愈复杂，突水威胁愈加严重。如果突水频繁，突水量大，给煤矿安全生产造成严重影响。煤层底板含水层注浆防治水技术主要是探查煤层底板隔水、含水层薄弱地段，注浆加固底板含水层，封堵底板突水通道，补强底板含水层阻水和堵水性能，实现工作面不突水开采。
现有的煤层底板加固技术都采用普通的一级或者二级套管甚至三级套管，而在底板破碎地带成孔难度较大，致使钻孔注浆效果不好，钻孔利用率较低，施工成本较大，严重影响钻孔注浆加固效果。如底板注浆工程钻孔开孔后下入双层套管护壁，当钻孔的孔径和外层套管的孔径相差较小时，无法采用插管外壁注浆加固，均采用内壁注浆加固套管，此种加固方法仅将外层套管外壁加固好，未将外层套管和内层套管之间的间隙加固充填水泥，导致内层套管加固好后后期该孔在继续施工过程中易出现套管松动问题，给防治水工程施工带来了隐患。
发明内容
本发明克服了现有技术中钻孔注浆加固二级套管时外层套管和内层套管间隙不易加固、导致钻孔地面注浆期间漏浆漏水及后期套管出现松动的问题，提供一种结构简单、使用方便的煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的煤层底板注浆加固二级套管的装置，包括连接闸阀的法兰管和注浆法兰管，连接闸阀的法兰管设在注浆法兰管的上部，所述连接闸阀的法兰管包括法兰盘、固定连接在法兰盘上端的带丝硬管及固定连接在法兰盘下端带丝套管，所述连接闸阀的法兰管上端的带丝硬管连接闷头闸阀；所述注浆法兰管包括法兰盘、固定连接在法兰盘下端的带丝套管及固定连接在带丝套管一侧的注浆软管连接管，连接闸阀的法兰管的法兰盘和注浆法兰管的法兰盘通过螺栓连接。
连接闸阀的法兰管的法兰盘和注浆法兰管的法兰盘之间垫有石棉垫。
一种煤层底板注浆加固二级套管的方法，所述方法包括下述步骤：
a、安装好上述煤层底板注浆加固二级套管的装置；
b、从注浆软管连接管口注清水冲洗下入钻孔内的一级、二级套管内外壁，待连接闸阀的法兰管最上端的带丝硬管内及一级套管外壁返清水后，关闭闷头闸阀，从注浆软管连接管口注单液水泥浆；
c、待一级套管外壁返单液水泥浆时，转注水泥-水玻璃双液；
d、待一级套管外壁返水泥-水玻璃双液时，打开闷头闸阀，继续注水泥-水玻璃双液加固3～4分钟后，再次关闭闷头闸阀；
e、待一级套管外壁再次返出水泥-水玻璃双液时，打开闷头闸阀，继续注水泥-水玻璃双液，待连接闸阀的法兰管最上端的带丝硬管内返水泥-水玻璃双液时，关闭闷头闸阀，注浆泵压力3～4MPa时停止注水泥-水玻璃双液，此时一级套管和二级套管之间孔隙已经充满充实，立即卸掉上述煤层底板注浆加固二级套管装置。
所述单液水泥浆的水灰重量比为1：1.5，所述双液中水泥与水玻璃的体积比为1:0.5，其中的水玻璃采用38°～40°Bé。
与现有技术相比，本发明一种煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法具有以下优点：1、该装置结构简单，通过该装置的使用，能够很有效的将双层套管内外间隙注满填上水泥浆，保证了井下钻孔的施工工程质量；2、该装置使用两个法兰盘改装而成，材料使用简单，可随时加工使用，同时该装置为自主加工，不需要进购，产生了较好的经济效益，经过统计单个装置投入使用后可节省材料费用约1000元；3、该装置使用后方便拆卸，在井下钻场可多次使用，避免了以前注浆装置只能使用一次就报废的弊端，节省了材料费；4、携带方便，两个法兰管可分开携带，避免了以前单个注浆装置携带困难的弊端；5、该加固二级套管的方法简单，二级套管内部及一级套管外部都采用返浆法注浆，注浆充实，加固牢固，两级套管之间由于与其连通的二级套管内部及一级套管外部的返浆注浆压力及上部法兰的封闭，使得注浆泵的能够采用压力注浆，能够使两级套管之间也注浆充实，加固牢固，方法巧妙，使得钻孔与外部通道缝隙较小时的内壁注浆可行；6、注浆开始先用清水冲洗一级套管和二级套管内外壁，冲洗注浆通道的渣块，使注浆通道通畅，此时关闭闷头闸阀后，注浆液便能先向一级套管外壁和钻孔之间流动；7、打开闷头闸阀，继续注水泥-水玻璃双液加固3～4分钟后，打开闷头闸阀几分钟能够起到一个泄压的作用，使双液注的更远，更实8、此种方法注浆，只需连接一个注浆管路，从一个注浆口注浆，且能注浆充实，避免了钻孔地面注浆期间的漏浆漏水及后期套管松动问题，减少劳动量。
附图说明
图1是连接闸阀的法兰管的结构示意图；
图2是注浆法兰管的结构示意图；
图3是煤层底板注浆加固二级套管的装置的装配结构示意图；
图4是煤层底板注浆加固二级套管的装置的安装施工结构示意图。
具体实施方式
附图说明中标号1是连接闸阀的法兰管，1-1是法兰盘，1-2是带丝硬管，1-3是带丝套管，2是注浆法兰管，2-1是法兰盘，2-2是带丝套管，2-3是注浆软管连接管，3是螺栓，4是二级套管，5是一级套管，6是闷头闸阀。
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种煤层底板注浆加固二级套管的装置和方法作进一步说明：
如图1-4 所示，本实施例中，一种煤层底板注浆加固二级套管的装置包括连接闸阀的法兰管1和注浆法兰管2，连接闸阀的法兰管1设在注浆法兰管2的上部，所述连接闸阀的法兰管1包括法兰盘1-1、固定连接在法兰盘1-1上端的带丝硬管1-2及固定连接在法兰盘下端的带丝套管1-3，所述连接闸阀的法兰管1上端的带丝硬管1-2连接闷头闸阀6；所述注浆法兰管2包括法兰盘2-1、固定连接在法兰盘2-1下端的带丝套管2-2及固定连接在带丝套管2-2一侧的注浆软管连接管2-3，连接闸阀的法兰管1的法兰盘1-1和注浆法兰管2的法兰盘2-1通过螺栓3连接。
连接闸阀的法兰管1的法兰盘1-1和注浆法兰管2的法兰盘2-1之间垫有石棉垫。
注浆加固二级套管时将法兰盘1-1连接到内层套管4上，将法兰盘2-1连接到外层套管5上，通过螺孔上紧8条螺栓3，带丝硬管1-2上接闸阀并关死，同时将注浆软管连接到注浆软管连接管2-3上。
一种煤层底板注浆加固二级套管的方法，所述方法包括下述步骤：
a、安装好上述煤层底板注浆加固二级套管的装置；
b、从注浆软管连接管2-3口注清水冲洗下入钻孔内的一级套管5、二级套管4内外壁，待连接闸阀的法兰管1最上端的带丝硬管1-2内及一级套管5外壁返清水后，关闭闷头闸阀6，从注浆软管连接管2-3口注单液水泥浆；
c、待一级套管5外壁返单液水泥浆时，转注水泥-水玻璃双液；
d、待一级套管5外壁返水泥-水玻璃双液时，打开闷头闸阀6，继续注水泥-水玻璃双液加固3～4分钟后，再次关闭闷头闸阀6；
e、待一级套管5外壁再次返出水泥-水玻璃双液时，打开闷头闸阀6，继续注水泥-水玻璃双液，待连接闸阀的法兰管1最上端的带丝硬管1-2内返水泥-水玻璃双液时，关闭闷头闸阀6，注浆泵压力3～4MPa时停止注水泥-水玻璃双液，此时一级套管5和二级套管4之间孔隙已经充满充实，立即卸掉上述煤层底板注浆加固二级套管的装置。
所述单液水泥浆的水灰重量比为1：1.5，所述双液中水泥与水玻璃的体积比为1:0.5，其中的水玻璃采用38°～40°Bé。