一、研究背景
現(xiàn)有安裝孔口管方法由于在固管過程中需全孔段注漿，漿液通過鉆孔直接進入含水層裂隙，鉆孔整體封堵，套管固結(jié)后還需要進行套孔鉆進，費工費時。
某煤業(yè)公司將一采區(qū)軌道巷原出水鉆孔進行加固改造，將原超前探出水鉆孔改造為井下水文孔，技術(shù)研究院防治水研究所結(jié)合井下實際情況，按照水文孔鉆孔需要長期保留，并能夠觀測壓力及正常涌水量的特點，設(shè)計加工了一套適合于煤礦井下使用的在動水條件下快速加固安裝的孔口安全裝置。
二、研究內(nèi)容
1.開發(fā)應(yīng)用的方法和手段
經(jīng)過調(diào)研，現(xiàn)有煤礦井下孔口管固管方式主要有三種，一種是常用方法即全段注漿固管方式；一種是將麻絲（或毛巾）纏繞套管蘸取馬麗散等化學(xué)漿液，直接送入孔內(nèi)的方式；一種是直接將套管送入孔內(nèi)，在孔口使用水泥（或聚氨酯）材料進行孔壁加固。
針對目前礦井采取的孔口管固管方式進行對比分析，分析其中存在的問題。
2.基本原理
快速壁后注漿孔口管是利用φ108擴孔鉆頭將原出水鉆孔進行擴孔，達到設(shè)計孔深。將該裝置送入孔內(nèi)，利用手動液壓泵向膠囊內(nèi)注入液壓油（或水），壓力達到設(shè)計壓力。利用注漿泵向孔壁注漿，注漿壓力達到設(shè)計壓力后，停止注漿即可。
3.結(jié)構(gòu)組成與功能作用
該裝置分為孔口注漿套管、裸管段、孔口管末端止?jié){管三個部分。
第一部分為孔口注漿套管，主要功能為孔口止?jié){并進行管壁注漿作業(yè)。該裝置為雙層套管，管體整體外徑φ108mm，內(nèi)徑φ60mm。孔口焊接4寸法蘭盤，用于外接閥門及壓力表。前段留設(shè)注漿接頭，用于連接注漿泵。套管中間為耐高壓膠囊，通過外接高壓管接頭，利用手動液壓泵（水壓泵）壓入液體，膠囊膨脹與孔壁產(chǎn)生壓力，達到止?jié){作用。末端留設(shè)出漿口，漿液通過前段注漿接頭進入出漿口，實現(xiàn)管壁注漿。
第二部分為裸管段，主要功能為套管水泥漿液固結(jié)段，外部焊接肋條，用于增大固結(jié)摩擦力，管徑φ108mm，長度可按照實際需求進行加工。兩端加工外接絲扣。
第三部分為孔口管末端止?jié){管，其主要功能為套管末端止?jié){，防止?jié){液從孔壁末端流出。該裝置為單層套管，管體整體外徑φ108mm，內(nèi)徑φ80mm。前段焊接內(nèi)絲接口，用于連接中間裸管。套管中間為耐高壓膠囊，外接高壓管接頭，利用高壓膠管與孔口注漿套管連接，膠囊膨脹與孔壁產(chǎn)生壓力，達到止?jié){作用。
4.基本特點
（1）該裝置可以實現(xiàn)在動水條件下孔口管的快速安裝固管。
（2）無需全孔段注漿，施工工藝簡單，注漿成本較小。
（3）套管最小內(nèi)徑60mm，安裝完成后還可使φ55mm的鉆頭實現(xiàn)對裸孔段的通孔，掃孔作業(yè)，便于井下水文孔長期觀測。
（4）在不注漿的情況下可重復(fù)使用，節(jié)省成本。
三、應(yīng)用效果
該裝置加工完成并進行了地面簡易試驗，外置膠囊在無外力支撐作用下，注水壓力達到3mp，膠囊外徑由φ108mm，增大至φ143mm，膨脹率70%。根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，該裝置在孔內(nèi)能夠滿足注水壓力可達到5MP以上且不漏液。
套管施工過程中，只需擴孔至108mm，膨脹率、膠囊耐壓性均能夠滿足管壁注漿施工要求。
煤礦井下快速壁后注漿孔口管
煤礦井下快速壁后注漿孔口管
煤礦井下快速壁后注漿孔口管
地面簡易耐壓試驗
目前該裝置已在某煤電團進行多次井下試驗。實驗結(jié)果：快速壁后注漿孔口管滿足井下注漿需求，安裝快速方便。在不注漿情況下，具有可重復(fù)利用等優(yōu)點。
快速壁后注漿孔口管可以實現(xiàn)在動水條件下孔口管的快速安裝固管。無需全孔段注漿，施工工藝簡單，注漿成本較小。套管最小內(nèi)徑60mm，安裝完成后還可使φ55mm的鉆頭實現(xiàn)對裸孔段的通孔，掃孔作業(yè)，便于井下水文孔長期觀測。在不注漿的情況下可重復(fù)使用，節(jié)省成本。
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