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(jìn)入含水層裂隙，鉆孔整體封堵，套管固結(jié)后還需要進(jìn)行套孔鉆進(jìn)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
某煤業(yè)公司將一采區(qū)軌道巷原出水鉆孔進(jìn)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(shí)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(diǎn)，設(shè)計(jì)加工了一套適合于煤礦井下使用的在動(dòng)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(jìn)行孔壁加固。
針對目前礦井采取的孔口管固管方式進(jìn)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(kuò)孔鉆頭將原出水鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔，達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。將該裝置送入孔內(nèi)，利用手動(dòng)液壓泵向膠囊內(nèi)注入液壓油（或水），壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力。利用注漿泵向孔壁注漿，注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)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(gè)部分。
第一部分為孔口注漿套管，主要功能為孔口止?jié){并進(jìn)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?？卓诤附?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(dòng)液壓泵（水壓泵）壓入液體，膠囊膨脹與孔壁產(chǎn)生壓力，達(dá)到止?jié){作用。末端留設(shè)出漿口，漿液通過前段注漿接頭進(jìn)入出漿口，實(shí)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(shí)際需求進(jìn)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(dá)到止?jié){作用。
4.基本特點(diǎn)
（1）該裝置可以實(shí)現(xiàn)在動(dòng)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(shí)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(jìn)行了地面簡易試驗(yàn)，外置膠囊在無外力支撐作用下，注水壓力達(dá)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(dá)到5MP以上且不漏液。
套管施工過程中，只需擴(kuò)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(yàn)
目前該裝置已在某煤電團(tuán)進(jìn)行多次井下試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)。
快速壁后注漿孔口管可以實(shí)現(xiàn)在動(dòng)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(shí)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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