CN102296978B - 煤壁注水封孔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤壁注水封孔器，包括出水管、外套管、橡胶套，其中出水管通过环形密封件固定于外套管后端内侧壁，橡胶套套装于外套管外侧，在外套管内侧活动安装有一内套管，外套管与内套管之间连接有复位弹簧，所述外套管侧壁与内套管侧壁上分别设置有通孔，且当内套管向前伸出时内、外套管的通孔对齐；内套管前端还安装有定压单向阀；其中复位弹簧的弹性系数小于橡胶套管的弹性系数，橡胶套管的弹性系数小于单向阀的弹性系数。本发明的封孔器采用水压推动内套管并连带橡胶管一起作滑动运动，使橡胶套被压缩变粗起到迅速封堵孔眼的目的，使用寿命大大提高。结构简单，容易生产制造，使用效果非常好，非常利于在采矿领域推广实施。

Description

煤壁注水封孔器

技术领域：

本发明涉及煤矿中煤壁或煤层注水封孔技术，特别是涉及一种煤壁注水封孔器。

背景技术：

随着煤炭工业及煤矿生产机械化的高速发展，煤矿生产中的尘害问题依然严峻，煤矿工人尘肺病发病率较高，煤尘爆炸时有发生，瓦斯突出是煤矿井下一种严重的自然灾害，严重制约煤矿的安全生产。向煤壁或煤层注水是采煤生产过程中防止回采工作面煤尘的一种积极有效的措施。传统简便方法是采用水泥砂浆封孔，即将注水管插入钻孔的封孔段底部用木楔或棉纱堵住然后将水泥封孔。待水泥石浆凝固后便可注水。用水泥砂浆封孔注水耗费时间长，浪费大、耗费材料多、操作不方便，不能用于动压注水。目前国内煤矿上主要采用的封孔注水装置有水力膨胀式封孔器。这些注水和封孔压力是通过设在膨胀管前端的溢流阀预先设定的，注水封孔器插入眼孔后，即使预先设定的压力不符合眼孔具体要求也不可随即调整，必须将注水封孔器从眼孔中抽出后重新设定，费时费力。另外注水和封孔压力相同，如专利号为200820099473.1的分段式注水封孔器，注水和封孔压力相同，必须通过水压使水进入橡胶水腔，橡胶水腔在膨胀时需要较高水压；橡胶水腔被压缩需要膨胀要求其材质必须弹性高，弹性高的橡胶容易老化，其寿命很有限；必须通过在出水管前端设置单向阀，结构复杂；出水管前端单向阀在打开之前橡胶水腔被撑开，但一旦出水管前端单向阀通水则橡胶水腔压力降低导致可能密封不严；封孔时压力易随压力源波动，必须一直保持较高水压才能维持膨胀管被张起，只适合静态注水。

发明内容：

本发明是针对现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种煤壁注水封孔器。

技术方案：一种煤壁注水封孔器，包括出水管、外套管、橡胶套，其中出水管通过环形密封件固定于外套管后端内侧壁，橡胶套套装于外套管外侧，在外套管内侧活动安装有一内套管，外套管与内套管之间连接有复位弹簧，所述外套管侧壁与内套管侧壁上分别设置有通孔，且当内套管向前伸出时内、外套管的通孔对齐；内套管前端还安装有定压单向阀，满足复位弹簧的弹性系数小于橡胶套管的弹性系数，橡胶套管的弹性系数小于单向阀的弹性系数。利用三种不同程度的水压实现自动控制，水压P1<P2<P3。进水管水压力为P1时，水压推动内套管向前滑动，使内、外套管之间的通孔相对齐。进一步提高水压力为P2时，橡胶套管被撑起，封闭钻孔内壁。再进一步提高进水管水压力为P3时，内套管前端的单向阀被打开实现出水。注水结束时，将进水管压力调整到P1可实现橡胶套内水自动向进水管排放的目的。

在进水管上安装有压力控制开关。

在压力控制开关上还设置有定压排水管及阀门。该阀门在正常注水是关闭，在注水结束时打开，当该阀门打开时，定压排水管的压力为P1，从橡胶套管内水压被释放，水流从定压排水管排出。

内套管后端外侧设置有弹簧槽，弹簧槽末端设置有弹性挡片。

本发明的有益效果：

1、本发明煤壁注水封孔器采用分级控制方式，利用三种不同程度的水压实现自动控制，使用方式简单，封孔卸压效果好，使用寿命大大提高。

2、本发明煤壁注水封孔器，由于钻孔内侧壁的反作用力的作用，橡胶套不会无限制膨胀。橡胶套在正常工作是内压较高，能适应水压在一定程度内变化而不会造成密封不严的问题。 

3、本发明煤壁注水封孔器，结构简单，容易生产制造，使用效果非常好，非常利于在采矿领域推广实施。

附图说明：

图1是本发明煤壁注水封孔器剖面结构示意图；

图2是图1的P1压力注水状态示意图；

图3是图1的P2压力注水状态示意图；

图4是图1的P3压力注水状态示意图；

图5是图1的P1压力卸压状态示意图。

图中，标号1为出水管，2为外套管，3为内套管，4为橡胶套，5为复位弹簧，6为定压单向阀弹簧，7为内套管通孔，8为外套管通孔，9为环形密封件，10为弹性卡片，11为弹簧槽，12为箍环，13为单向阀的弹性头，14为出水口，15为单向阀外壳，16为挡台。

具体实施方式：                                        

参见图1、图2、图3、图4、图5，一种煤壁注水封孔器，出水管1通过环形密封件9固定于外套管2后端内侧壁，橡胶套4套装于外套管2的外侧，在外套管2内侧活动套装有一内套管3。外套管2与内套管3之间连接有复位弹簧5，内套管3后端外侧设置有弹簧槽11，弹簧槽11末端设置有弹性挡片10，复位弹簧位于弹簧槽11中，外套管2的内侧壁还设置有挡台16，复位弹簧5的另一端定压在该挡台16上。

外套管侧壁上设置通孔（至少一个）8，内套管侧壁上设置有通孔7，当内套管在水压作用力下向前伸出时，内、外套管的通孔对齐。内套管3前端还安装有定压单向阀。该定压单向阀包括螺纹连接在内套管前端的外壳15，外壳内套装有单向阀弹性头13，该弹性头13的后端与外壳15内侧壁挡台之间连接有弹簧6。复位弹簧的弹性系数小于橡胶套管的弹性系数，橡胶套管的弹性系数小于单向阀的弹性系数。利用三种不同程度的水压实现自动控制，水压P1<P2<P3。进水管水压力为P1时，水压推动内套管向前滑动，使内、外套管之间的通孔相对齐。进一步提高水压力为P2时，橡胶套管被撑起，封闭钻孔内壁。再进一步提高进水管水压力为P3时，内套管前端的单向阀被打开实现出水。注水结束时，将进水管压力调整到P1可实现橡胶套内水自动向进水管排放的目的。

以上结构可以人工通过调节放水阀门来控制出水管水压。为了便于控制，在进水管上安装有压力控制开关。另外，还可以在压力控制开关上还设置有定压排水管及阀门。该阀门在正常注水是关闭，在注水结束时打开，当该阀门打开时，定压排水管的压力为P1，从橡胶套管内水压被释放，水流从定压排水管排出。

Claims (4)

1.一种煤壁注水封孔器，包括出水管、外套管、橡胶套，其中出水管通过环形密封件固定于外套管后端内侧壁，橡胶套套装于外套管外侧，其特征是：橡胶套的两端均固定在外套管上，在外套管内侧活动安装有一内套管，外套管与内套管之间连接有复位弹簧，所述外套管侧壁与内套管侧壁上分别设置有通孔，且当内套管向前伸出时内、外套管的通孔对齐；内套管前端还安装有定压单向阀；所述出水管提供三种水压，分别为P1、P2和P3，并且水压P1<P2<P3；复位弹簧的弹性系数小于橡胶套的弹性系数，橡胶套的弹性系数小于单向阀的弹性系数。

2.根据权利要求1所述的煤壁注水封孔器，其特征是：在进水管上安装有压力控制开关。

3.根据权利要求1所述的煤壁注水封孔器，其特征是：在压力控制开关上还设置有定压排水管及阀门。

4.根据权利要求1所述的煤壁注水封孔器，其特征是：内套管后端外侧设置有弹簧槽，弹簧槽末端设置有弹性挡片。

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