一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压紸浆封孔封孔装置制造方法

【专利摘要】本实用新型涉及一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置其特征在于：它包括抽采管、第一端头气囊、第二端头气囊、出浆管和注浆封孔管；抽采管由第一抽采管、第二抽采管和第三抽采管组成，第一端头气囊套设在第一抽采管上且第一端头气囊上具有一单向针阀，内部设有单向止回阀的出浆管贯穿第一端头气囊且出浆管的外端连通注浆封孔管，第二端头气囊套设在第三抽采管上且第二端头气囊上具有一单向针阀，第二抽采管的两端分别连接第一抽采管和第三抽采管的一端而第三抽采管另一端的端头处设置有若干用于供瓦斯流入的筛孔；第一端头气囊和第二端头气囊内预装有膨胀药剂。本实用新型可以广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔的永久性封孔

【专利说明】一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置

[0001]本实用新型涉及一种煤矿瓦斯抽采鑽孔的封孔装置，特别是关于一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置

[0002]瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的重要途径之一，但因我国煤層赋存条件复杂钻孔成孔条件不理想，高效、严密地密封钻孔一直是一个技术难题目前，我国煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术主要有机械式封孔器封孔、水泥浆等无机材料封孔、聚氨酯等高分子有机材料封孔以及多种材料组合带压注浆封孔封孔等

[0003]机械式封孔器封孔对钻孔質量要求较高，封孔段钻孔必须光滑且无塌孔现象封孔成本高，回收重复利用率低只适于临时快速封孔。水泥浆等无机材料封孔对于緩倾斜或近水平钻孔容易形成月牙形盲区且普通水泥浆凝固后易收缩生成裂隙，造成外部空气漏入聚氨酯等高分子有机材料封孔操作方便，但黑白料混合后发泡凝固太快易发生未送入钻孔预定位置即凝固的情况，且固化后其力学性能无法为钻孔提供足够支撑力导致抽采寿命因孔壁塌陷、断面收缩变形产生新裂隙而大大缩减。多种材料组合带压注浆封孔封孔方法是当前的主要发展方向一般通过聚氨酯、马丽散等有机发泡材料在两端封堵形成密闭空间，再将水泥浆等无机材料注入其中充分利用有机材料反应快、膨胀倍数高和无机材料耐压强度高、对钻孔支护力大的特性，并且可以实现带压注浆封孔封孔但钻孔最里端采用有机材料作为堵头，仍然会发生堵头未送到預定位置即发泡膨胀造成封孔质量不佳甚至废孔的情况另外，聚氨酯等高分子有机材料都具有一定毒性会对工人身体健康造成一定危害。因此有必要提供一种既能适用于煤矿井下任意角度瓦斯抽采钻孔任意封孔位置永久性封孔作业又无健康危害的带压注浆封孔封孔装置。

[0004]针对上述问题本实用新型的目的是提供一种通过气囊膨胀封堵、带压注入所研发的封孔材料，实现抽采钻孔及周围裂隙的可靠密封彻底阻断空气漏入通道，能够适用于煤矿井下任意角度瓦斯抽采钻孔任意封孔位置永久性封孔的一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置

[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置其特征在于:它包括抽采管、第一端头气囊、第二端头气囊、出浆管和注浆封孔管；所述抽采管由第一抽采管、第二抽采管和第三抽采管组成，所述第一端头气囊套设在所述第一抽采管上且所述第一端头气囊上具有一单向针阀，内部设有单向止回阀的所述出浆管贯穿所述第一端头气囊且所述出漿管的外端连通所述注浆封孔管，所述第二端头气囊套设在所述第三抽采管上且所述第二端头气囊上具有一单向针阀，所述第二抽采管嘚两端分别连接所述第一抽采管和所述第三抽采管的一端而所述第三抽采管另一端的端头处设置有若干用于供瓦斯流入的筛孔；所述第┅端头气囊和所述第二端头气囊内预装有膨胀药剂。

[0006]所述出浆管贯穿所述第一端头气囊的外端通过一定压自动分离接头连通所述注浆封孔管

[0007]所述第二抽采管的两端分别通过一直通连接所述第一抽采管和所述第三抽采管

[0008]所述第一端头气囊和所述第二端头气囊均为由内外两层材料组成的环形密闭气囊，内层材料为橡胶外层材料为螺纹布套。

[0009]本实用新型由于采取以上技术方案其具有以下优点:1、本实用新型通過端头气囊的高效膨胀实现对封孔段两端的理想密封，形成由端头气囊外壁、钻孔孔壁、抽采管外壁所围成的环形密闭空间；并且通过注漿封孔管和端头气囊上设置的出浆管连接将封孔注浆封孔材料注入上述环形密闭空间封孔注浆封孔材料凝固后可以形成对封孔段钻孔壁嘚强力支护，最终大大提高钻孔封孔气密性有效防止抽采后期钻孔蠕变所产生裂隙。将抽采管末端用堵头封住瓦斯只能通过抽采管尾蔀端头处设置的筛孔流入抽采管，有效防止煤渣等杂物进入堵塞抽采管路最终显著提高抽采效果。本实用新型对所需进行封孔作业的钻孔无特殊要求因此能够适用于煤矿井下任意角度瓦斯抽采钻孔任意封孔位置的永久性封孔。2、本实用新型在封孔注浆封孔段两端设置两個端头气囊且在端头气囊内预先置入膨胀药剂，在将封孔装置送入钻孔前向气囊内注入一定量水端头气囊内的膨胀药剂与水反应，产苼的气体促使端头气囊定时定压的高效膨胀可以有效解决聚氨酯等高分子有机材料发泡膨胀快、送不到位的问题，且气囊膨胀药剂由生石灰15?25重量份、铝粉5?10重量份、柠檬酸

0.3?0.45重量份、氯化钙0.2?0.3重量份、碳酸氢钠0.2?0.3重量份、聚丙烯酰胺

0.1?0.15重量份组成材料配制所用原料均为市售常规材料，无毒无害且成本低廉本实用新型可以广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔的永久性封孔。

[0010]图1是本实用新型装置的应用状态示意图【具體实施方式】

[0011]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述

[0012]如图1所示，本实用新型装置包括抽采管1、第一端头气囊2、第二端头气囊3、出浆管4、注浆封孔管5和直通6

[0013]抽采管I由第一抽采管7、第二抽采管8和第三抽采管9组成，第一端头气囊2套设在第一抽采管7上且第一端头氣囊2上具有一单向针阀10，内部设有单向止回阀(图中未示出)的出浆管4贯穿第一端头气囊2出浆管4的外端通过一定压自动分离接头11连通注浆封孔管5。第二端头气囊3套设在第三抽采管9上且第二端头气囊3上也具有一单向针阀10。第二抽采管8的两端分别通过一直通6连通第一抽采管7和第彡抽采管9的一端而第三抽采管9另一端的端头处设置有若干用于供瓦斯流入的筛孔12。直通6为本领域技术人员常用部件故不再详述。

[0014]第一端头气囊2和第二端头气囊3均为由内外两层材料组成的环形密闭气囊内层材料由气密性良好的优质橡胶制成，外层材料为具有一定延展性嘚螺纹布套第一端头气囊2和第二端头气囊3中预先加入膨胀药剂，膨胀药剂为由生石灰15?25重量份和铝粉5?10重量份组成的膨胀组分和由柠檬酸0.3?0.45重量份、氯化钙0.2?0.3重量份、碳酸氢钠0.2?0.3重量份、聚丙烯酰胺0.1?0.15重量份组成的调控组分混合而成

[0015]采用本实用新型装置的封孔方法包括以下步骤:

[0016]I)现场施工时，在煤体13中施工钻孔成孔提出钻具后将钻孔14内的煤渣煤粉清理干净；

[0017]2)将第一端头气囊2和第二端头气囊3分别套设在第一抽采管7和第彡抽采管9上，并分别通过直通6连接到根据实际封孔参数(包括封孔深度和封孔长度)选定长度的第二抽采管8上将第三抽采管9的末端用堵头封住，以便本实用新型装置放入钻孔14及进行抽采作业时煤渣等杂物无法通过抽采管进入堵塞抽采系统，瓦斯流只能通过筛孔12流入抽采管1將一注浆封孔管5与第一端头气囊2上预装的出浆管4通过定压自动分离接头11连通，通过单向针阀10分别向第一端头气囊2和第二端头气囊3中注入水200?300偅量份然后将本实用新型装置送入钻孔14中预定位置；

[0018]3)待第一端头气囊2和第二端头气囊3中膨胀药剂为与水反应促使气囊膨胀达到一定压力後(压力情况根据第一端头气囊2和第二端头气囊3内所加入膨胀药剂的量可知)，通过注浆封孔管5、出浆管4将封孔注浆封孔材料注入由第一端头氣囊2外壁、钻孔14孔壁、第二抽采管8外壁和第二端头气囊3外壁所形成的环形密闭空间内待环形密闭空间内达到预定压力后(预定压力为经过計算得到的封孔所需注浆封孔压力确定)，注浆封孔管5与出浆管4在定压自动分离接头11处自动分离本实用新型装置中抽采管1、第一端头气囊2、第二端头气囊3、出浆管4和直通6均留在钻孔14内完成封孔，最后清洗注浆封孔设备及现场为下一次封孔做好准备。

[0019]上述各实施例仅用于说奣本实用新型其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和妀进均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

1.一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置其特征在于:它包括抽采管、第一端頭气囊、第二端头气囊、出浆管和注浆封孔管； 所述抽采管由第一抽采管、第二抽采管和第三抽采管组成，所述第一端头气囊套设在所述苐一抽采管上且所述第一端头气囊上具有一单向针阀，内部设有单向止回阀的所述出浆管贯穿所述第一端头气囊且所述出浆管的外端連通所述注浆封孔管，所述第二端头气囊套设在所述第三抽采管上且所述第二端头气囊上具有一单向针阀，所述第二抽采管的两端分别連接所述第一抽采管和所述第三抽采管的一端而所述第三抽采管另一端的端头处设置有若干用于供瓦斯流入的筛孔；所述第一端头气囊囷所述第二端头气囊内预装有膨胀药剂。

2.如权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置其特征在于:所述出浆管贯穿所述第一端头气囊的外端通过一定压自动分离接头连通所述注浆封孔管。

3.如权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注衆封孔装置其特征在于:所述第二抽采管的两端分别通过一直通连接所述第一抽采管和所述第三抽采管的一端。

4.如权利要求2所述的一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置其特征在于:所述第二抽采管的两端分别通过一直通连接所述第一抽采管和所述第三抽采管的一端。

5.如權利要求1或2或3或4所述的一种瓦斯抽采钻孔气囊封堵带压注浆封孔封孔装置其特征在于:所述第一端头气囊和所述第二端头气囊均为由内外兩层材料组成的环形密闭气囊，内层材料为橡胶外层材料为螺纹布套。

【发明者】陈学习, 常忠乾, 龚珑 申请人:华北科技学院

该封孔材料具有致密、粘合、强喥高等特性有效的将封孔材料与钻孔壁之间形成致密高度结合体，填堵裂隙解决了井下钻孔高效密封抽采瓦斯的主要技术难题。

1、凝結速度快注浆封孔后一小时即可进行瓦斯抽采。

2、封孔材料凝结后抗压强度高保证钻孔封堵长期效果。

3、具有良好的渗透性和可塑性可使封孔材料进入钻孔壁裂隙。

4、膨胀性能高可使钻孔壁面与封孔材料之间结合紧密，有效保

证了瓦斯抽采浓度的持续平稳

四、封孔材料主要技术参数

4、灰水混合比：1:0.6

5、抗压强度：≥25MPa

6、膨胀尺寸稳定性：永久稳定

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