CN103221631A

CN103221631A - 钻孔塞

Info

Publication number: CN103221631A
Application number: CN2011800550237A
Authority: CN
Inventors: J.B.菲利普斯
Original assignee: Rise Mining Developments Pty Ltd
Current assignee: Rise Mining Developments Pty Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-07-24
Also published as: EP2616634A1; CL2013000635A1; AU2011301781B2; BR112013005961A2; EA201390376A1; WO2012034181A1; US20130175034A1; AP2013006797A0; CA2809690A1; MX2013003020A; AP3306A; AU2011301781A1; PE20131356A1; WO2012034181A8

Abstract

一种用于堵塞矿中钻孔（20）的灌浆塞（10）。塞子（10）包括适于容纳在钻孔（20）中的多孔材料的细长套筒（12）和大量的以颗粒形式的干灌浆材料（14）。灌浆塞（10）还包括水溶性材料的衬套（16），衬套（16）设置在多孔套筒（12）内，用于以其干燥的形式容纳灌浆材料（14）于多孔套筒（12）内。在使用中，当塞子（10）暴露至水时，衬套（16）溶解，并且水与灌浆材料（14）混合以形成泥浆，当塞子（10）捣进钻孔中时，泥浆可渗漏穿过多孔套筒（12），以便当灌浆材料（14）固化时中断钻孔（20）。还描述了一种相关的粘土塞，其具有低渗透性的基本上为固体材料的中心料柱，该中心料柱形成粘土材料可固化抵靠着的基底。

Description

钻孔塞

技术领域

本发明涉及采矿，更具体地涉及阻断采矿勘探钻孔。本发明具有用于阻断地下金刚石钻头勘探孔的特定应用，然而该产品还可应用于表面钻孔。

背景技术

一旦地下通道穿过用于新矿井的入口或竖井而开始，那么金刚石钻头工作人员就从第一可用的地下位置开始钻井，以便让地质学家们更好地确定矿体，从而可以优化矿井的设计。因此，勘探钻井通常发生在矿山开发之前，并且通常，勘探钻孔范围从横向至向下倾斜划定矿体下方，以及至主通道的侧面。

当这些勘探钻孔被遗弃时，它们在主通道与某个阶段将被钻进的矿体位置之间留下开孔。在以后的日子，当矿井确实钻进穿过勘探钻孔的路径时，存在这样的危险，也就是当发生炸药起爆时，气体及其它碎片将穿过连接两个位置的开孔而螺旋（rifle）淤塞。这给矿井的任何居民带来严重的安全隐患。矿长可以有三种方法处理这种情况：

（1）确保在起爆之前，完全疏散矿井。这在规定的起爆时间过程中发生多个起爆的大多数较大型矿中是不切实际的。

（2）确保所有的穿通点是计划及预期的。这是困难的，因为在孔的期望位置与其实际位置之间的差异。这些勘探孔可以是好几百米长，且同时它们被测井，就确切知道孔将要何时被钻进来说，测井的准确性不一定是可靠的。

（3）确保所有潜在的勘探钻孔被阻断，以防止螺旋的危险。

用于堵塞勘探钻孔（或者实际上任意采矿孔）的现有技术方法包括各种机械装置和/或灌浆。

美国3756316（Van Ruth）描述了一种可通过钻杆来堵塞钻孔的机械钻孔塞。各种这些类型的塞子是可以利用的，如可参见http://www.ranruth.com.au/default.html。这些塞子不适于阻塞在它们自己上的勘探钻孔以防止螺旋。具体地，它们被设计用于静力，而金刚石钻孔的爆炸穿通点导致大量的动力。具有相当大的风险，也就是塞子将爆发且变成射弹，特别是因为其仅锚定在往往具有松软地层的恰好钻孔口里。

各种其他类型的“封隔器”是可用的，类似于Van Ruth塞，因为它们是用于堵塞钻孔的机械装置。它们在加拿大也称作Margo塞。封隔器可具有较长的杆，杆会将其橡胶锚进一步置于孔中，以便其受到在钻口处的松软地层较小的影响。即便如此，同样的批评适用于上述的Van Ruth塞；当受到动力时，使用封隔器来防止螺旋是危险的。

这两种类型的机械装置设计成传输灌浆，并且仅当孔已通过这些塞子而被灌浆且灌浆已固化时，其将是安全的，不会螺旋或排出。然而，关于做这个，具有相当大的费用，包括机械塞子本身的成本，通过知识渊博的工作人员对机械塞子的安装，以及然后由有经验的灌浆人员使用常规的灌浆机通过机械塞子的灌浆。

对勘探钻孔的全长进行灌浆是不切实际的，其中孔长度可达200m以上，并且那些向上倾斜超过30m左右的孔在技术上是不可进行全长灌浆的。因此，另一种方法是对将有效地防止螺旋的钻孔口灌浆。“灌浆”是一个术语，用于指用在采矿中的水泥泥浆，其可固化至的强度类似于混凝土（较硬，但通常较脆）。基本的灌浆可以是与硅酸盐水泥和水的混合物一样简单。灌浆主要用于在采矿中的地层支护，其包括将钢筋锚固在为了稳定上述地层已钻在周围岩石中的孔里以及在矿山挖掘的周围。为此，灌浆往往包括添加剂，除了硅酸盐水泥之外，比如增塑剂，以增加流动性并且降低用于固化的水化要求，以减少或延迟固化时间的促凝剂或缓凝剂，以及以提高粘结强度的添加剂，特别是与钢筋，即地层支护元件。

有时，灌浆也用于简单地填充空隙或者防止高压水流入。

传统上，灌浆是采用带有两个水/水泥比（WC比）之一的灌浆泵而进行的。大于0.35的WC比给的是易流动的泥浆，其需要使用通气管将空气放出的灌浆技术。小于0.35的WC比给的是浓稠的灌浆混合物，其黏稠度与牙膏相当，在这种情况下，当灌浆进入孔时，操作者缓慢地收回泵导出管。一般来说，具有较低WC比的灌浆将是更强的。

泵送灌浆需要操作的连续性。超过一个小时左右的延迟导致开始设定在泵中的灌浆混合，并且将阻止泵运行。对于灌浆工作人员来说，灌浆的连续性需要足够的工作以继续灌浆。然而，勘探钻孔的灌浆仅提供少量的工作，并且对于有经验的工作人员来说效率低下，除非工作人员在该区域具有要继续开展的其它工作。另一种方法是用于由非灌浆精通金刚石钻头工作人员当需要时在特定基础上无效率地执行的灌浆，这意味着当他们这样做时钻头处于闲置状态。

开发的本发明带有视图，提供一种塞子及堵塞采矿钻孔的方法，不易受上面所指出的现有技术缺点的影响。

在该说明书中对现有技术的参照仅用于示意性的目的，并且不被视为承认这样的现有技术在澳大利亚或其它国家是公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，该塞子包括：

适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒；

容纳在所述套筒中以颗粒形式的大量干燥的灌浆材料，其中，在使用中，当所述塞子暴露至水时，其与所述灌浆材料混合以形成泥浆，当塞子捣进钻孔中时，泥浆可渗漏穿过所述多孔套筒，以便当所述灌浆材料固化时中断钻孔。

优选地，所述多孔套筒由吸水性材料制成，其中，在使用中，所述多孔套筒在固化时通过毛细作用带走水分至所述灌浆来帮助保持潮湿的环境于孔中以协助固化灌浆。优选地，所述多孔套筒由轻量、可生物降解的网状材料制成。优选地，所述多孔套筒由粗麻或黄麻制成。

优选地，该塞子还包括水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内，并且其中，在使用中，当该塞子暴露至水时，所述衬套溶解。

优选地，所述衬套是以由塑料材料的薄膜制成的内套筒的形式，其与所述多孔套筒是分开的。优选地，所述套筒设计成具有弯曲的前沿用于安装，以便有助于将所述灌浆塞引入到仅仅稍微较大直径的孔中。

优选地，所述灌浆塞是圆柱形的或腊肠形的，并且优选的长度为600mm。所述灌浆塞可以是不同外径的，但是优选地，所述灌浆塞具有的外径约为46mm、58mm、74mm或94mm。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，该塞子包括：

适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒；

以颗粒形式的大量干燥的灌浆材料；以及

水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内，并且其中，在使用中，当所述塞子暴露至水时，该衬套溶解，并且水与所述灌浆材料混合以形成泥浆，当塞子捣进钻孔中时，泥浆可渗漏穿过所述多孔套筒，以便当所述灌浆材料固化时中断钻孔。

通常，所述多孔套筒由吸水性材料制成，其中，在使用中，所述多孔套筒在固化时通过毛细作用带走水分至所述灌浆来帮助保持潮湿的环境于孔中以协助固化灌浆。优选地，所述多孔套筒由轻量、可生物降解的网状材料制成。有利地，所述多孔套筒由粗麻或黄麻制成，其是一种低成本、环境可持续发展的材料。

通常，所述衬套是以容纳在多孔套筒内的内套筒的形式。优选地，所述套筒是以由塑料材料的薄膜制成的内套筒的形式，其与所述多孔套筒是分开的。或者，所述衬套与所述多孔套筒是形成一体的。优选地，所述衬套由聚乙烯醇（PVA）制成，其是一种水溶性塑料，当浸入水中时，其在几秒内就溶解了。

通常，所述灌浆材料是普通硅酸盐水泥。然而，取决于应用，根据需要，可添加各种添加剂到所述灌浆材料或水泥中，比如增塑剂、缓凝剂、促凝剂、粘土、以及混凝料。根据需要，所述灌浆材料可主要包括膨润粘土或其它粘土。

优选地，所述灌浆材料是圆柱形的或腊肠形的，并且优选地，长度为600mm。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于堵塞钻孔的粘土塞，该粘土塞包括：

适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒；

大量的干粘土材料；

水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内；以及

低渗透性的大致为固体的中心料柱（core），该中心料柱基本上贯穿所述塞子的长度。

该实施例具有特定的应用，用于从钻孔中密封水流。

优选地，所述中心料柱包括木头、金属、钢或固化的灌浆。在该实施例中，优选地，所述粘土材料是膨润土或者其它合适的粘土材料。粘土通常是以颗粒形式的，或者其它合适的形式。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于堵塞钻孔的塞子系统，该塞子系统包括本发明的一个或多个灌浆塞，结合根据本发明的一个或多个粘土塞。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于堵塞矿中钻孔的方法，该方法包括：

用以颗粒形式的大量干燥的灌浆材料填充适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒，以形成灌浆塞；

提供一个或多个的灌浆塞至矿场，准备在钻孔需要被阻断的情况下使用；

将一个或多个的灌浆塞浸入水中达规定的时间，直至水与灌浆材料混合以形成泥浆；

将一个或多个润湿的灌浆塞插入钻孔中，并且将每个灌浆塞捣进钻孔中，以使得一些灌浆材料挤出穿过所述多孔套筒；以及

允许所述灌浆材料固化，以使得一个或多个的灌浆塞阻断钻孔。

优选地，该方法还包括以下步骤，固化时通过采用吸水性材料来保持潮湿的环境于所述钻孔中，以制成所述多孔套筒，其中，在使用中，该多孔套筒通过毛细作用带走水分至所述灌浆来协助固化灌浆。

优选地，该方法还包括以下步骤，提供水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内，并且其中，在使用中，当所述塞子浸入水时，其被允许浸泡达规定的时间，直至所述衬套完全溶解。

在整个说明书中，除非上下文另有要求，单词“包括”或者变化比如“包括”或“包括”，将被理解为意指包括所述的整体或一组整体，但是不排除任何其它整体或任何其它组整体。同样，单词“优选地”或变化比如“优选的”将被理解为意指所述的整体或一组整体对于本发明的工作是可取的但并非必需的。

附图说明

参照附图，从灌浆塞以及堵塞采矿钻孔方法的若干特定实施例的仅通过示例给出的下列详细描述中，将更好地理解本发明的性质，其中：

图1示出了根据本发明的灌浆塞的优选实施例；

图2是图1的灌浆塞的剖视图；

图3示出了建造图1的灌浆塞的过程中的第一步骤；

图4示出了建造图1的灌浆塞的过程中的第二步骤；

图5示出了可如何使用根据本发明的灌浆塞来防止在底下勘探钻孔中的螺旋和排出；

图6和7示出了在钻孔中安装根据本发明的灌浆塞的优选方法；以及

图8示出了根据本发明的粘土塞的第二优选实施例。

具体实施方式

如图1和2所示，根据本发明的灌浆塞10的优选实施例包括适于容纳在钻孔（见图5）中的多孔材料的细长套筒12。多孔套筒12包含大量的以颗粒形式的干灌浆材料14。当塞子10暴露至水时，其与灌浆材料14混合以形成泥浆，当塞子捣进该钻孔中时，泥浆可挤压穿过所述多孔套筒。这样，一旦灌浆材料14固化，灌浆塞10就可用于阻断钻孔。

优选地，灌浆塞10还包括水溶性材料的衬套16。衬套16设置在多孔套筒12内，用于以其干燥的形式容纳灌浆材料14于多孔套筒12内。在使用中，当塞子10暴露至水时，衬套16溶解，并且水与灌浆材料14混合以形成泥浆。当塞子10捣进钻孔中时，泥浆可渗漏穿过所述多孔套筒，从而当该灌浆材料固化时中断钻孔。

通常，多孔套筒12由吸水性材料制成，其中，使用中，多孔套筒12在固化时帮助保持潮湿的环境于孔中，通过毛细作用带走水分至灌浆材料14以协助固化所述灌浆。优选地，多孔套筒12由轻量、可生物降解的网状材料制成。有利地，多孔套筒12由粗麻或黄麻制成，其是一种低成本、环境可持续发展的材料。在所描述的实施例中，18oz粗麻用于制作多孔套筒12。

通常，衬套16是以容纳在多孔套筒12中的内套筒的形式。优选地，衬套16由塑料材料的薄膜制成，其与多孔套筒12是分开的。或者，衬套16与多孔套筒12是形成一体的。优选地，衬套16由聚乙烯醇（PVA）制成，其是一种水溶性聚合物，当浸入水中时，其在几秒内就溶解了。

通常，灌浆材料14是普通硅酸盐水泥（Portland cement）。然而，取决于应用，可能需要各种添加剂，比如增塑剂、缓凝剂或促凝剂、以及混凝料。

下面，参照图1至4，对目前制造灌浆塞10的优选过程进行描述。矩形细长薄片的粗麻或黄麻材料14被切割并且以长度对半的方式折叠，如图3所示。然后，薄片14的开口侧与一端沿缝合线18缝合在一起，如图4所示。由此产生的套筒12翻过来，以隐藏缝边。套筒12设计成带有弯曲的前沿26用于安装，以便有助于将灌浆塞10引入到仅仅稍微较大直径的孔中。塞子10仍需能够安装，甚至在孔可能具有穿过偏差或松软地层的表面不规则的地方。

优选地，PVA衬套16以类似的方式形成，沿着开口侧与一端或通过缝合或通过热焊接，以形成内套筒。PVA衬套16没有翻过来。组装简单，并且包括将PVA衬套16插入到粗麻或黄麻套筒12中，以及用干灌浆粉末14（和中心料柱，如果配置需要的话，如下面用于第二实施例40所讨论的那样）对其进行填充。在用灌浆填充之后，灌浆材料优选地具有的容积密度为1.5-2.5g/cc，更优选地，约为1.9g/cc。这是由用于灌浆塞的需要驱使的，以保持其形状用于安装，并且在浸入上保持低的水：水泥比。两个套筒12和16然后在开口尾端是线丝打结的或丝绳打结的，从而做出完成的灌浆塞10，如图1和2所示。

完成的灌浆塞10是圆柱形的或腊肠形的，并且通常制造的长度为600mm，具有的外径约为46mm（在钻孔内允许约2mm的公差，具有48mm的内部直径，并且允许在孔内的钻头磨损和不规则）。捣进时，灌浆材料挤出穿过粗麻套筒12，以便与孔更加充分地接合且填补孔的直径。可以选择多孔套筒12的外径，以适合标称的钻孔尺寸。颜色编码的粗麻可用于清晰地辨识不同直径的塞子，以易于用于各种标准直径的钻孔。

对于下面所示的每个标准尺寸来说，灌浆塞10的直径标称上将比新的钻头尺寸小2mm，以允许钻头磨损。

尺寸	孔最大直径（mm）	灌浆塞直径（mm）
			AQ/AX	48	46

BQ/BX	60	58
			NQ/NX	75.8	74
HQ/HX	96	94

PVA衬套16可不采用如在所示实施例中的单独内套筒16的形式。衬套16可以与多孔套筒12形成一体，作为套筒12的内侧或外侧上的阻断多孔粗麻材料中细孔的层。该衬套有助于防止通常是硅酸盐水泥的灌浆粉末泄漏穿过多孔套筒12的细孔。然而，如果在运输和贮存过程中干灌浆材料泄漏的程度可以容许的话，那么衬套16可以完全除去。或者，灌浆材料可以选成以其干燥的形式不容易泄露穿过多孔套筒12的细孔的颗粒尺寸。

下面，参照图5，描述使用根据本发明的灌浆塞10堵塞采矿钻孔的优选方法。该方法优选地包括用以颗粒形式的大量干灌浆材料14填充适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒12，以形成如上所述的灌浆塞10。然后提供一个或多个的灌浆塞10至矿场，准备在钻孔需要被阻断的情况下使用。刚度是由使用粗麻或黄麻表皮而被提供的，并且与通过保持简单易用及成本低廉而获得的优点相比，处理过程中穿过该表皮的少量灌浆的泄漏是无关紧要的。

当钻孔20需要被阻断时，一个或多个的灌浆塞10被取下至金刚石钻头位置22（见图5）。每个灌浆塞10浸入水中达规定的时间，直至水与灌浆材料14混合以形成泥浆。浸泡灌浆塞10直至停止产生气泡，通常约为2-3分钟，使PVA衬套16溶解，并且自动使灌浆变湿至WC比为0.35，其产生出强烈、低收缩的灌浆。这避免了需要混合。

PVA通常用在混凝土浇筑行业中，并且具有增加强度以及降低固化产物孔隙率的记录在案的效果。然而，为了该应用的目的，灌浆材料在其中浸泡的水的稀释的PVA含量不可能提供任何优点。更重要的是，其对于固化的灌浆的完整性将不是有害的。

然后，一个或多个润湿的灌浆塞10插入钻孔20中，并且每个灌浆塞捣进该钻孔中，以使得一些灌浆材料挤压出或穿过多孔粗麻套筒12的纹理，如图6和7所示。捣进通常是使用硬质塑料管24来完成的，并且类似于用于将炸药捣进钻孔中所使用的过程。将其捣进钻孔20中避免了需要泵送，以及设置和拆卸灌浆泵的时间。灌浆质量不会受到影响，并且实际上灌浆塞的自润湿方面消除了关于实现一定WC比的人为错误。灌浆材料然后被允许固化，以使得一个或多个的灌浆塞阻断钻孔。通常，达五个600mm灌浆塞10可捣进钻孔口22中，以形成3m的塞子。

因此，可以看出，本发明的方法还包括以下步骤，固化时通过采用吸水性材料来保持潮湿的环境于所述钻孔中，以制成多孔套筒12。多孔套筒12通过毛细作用带走水分至所述灌浆来协助固化灌浆。该方法可包括另一步骤，如上面所指出，提供水溶性材料的衬套16。

为了防止螺旋的目的，钻孔20利用3m灌浆塞而被有效地密封，该灌浆塞是五个这样的腊肠一个接一个地捣进适当的位置。矿井将会自由使用或多或少的腊肠，这由具体情况决定。固化时间被实现，具有在24小时的初始设定，在7天的早期强度以及在28天的全部强度。7天的固化足以防止螺旋，虽然先前的设定时间可通过使用替代的水泥而被实现。

粗麻或黄麻套筒12是经济的、环境可持续发展的，并且允许一些贮存的水分以及水分的毛细作用至灌浆材料14，以协助固化灌浆。灌浆的固化与固化水泥基本上是相同的。其由连续的水化协助，导致比如果其在干燥环境中固化更强的最终结果。

灌浆塞10旨在阻断勘探钻孔，以防止在沿着孔的任何位置来自爆炸的螺旋或排出，如果该孔在以后的日子被贯穿。对于这些情况，灌浆塞10设计成快速、有效且经济地使矿井钻孔安全。为此，通常将不需要添加剂，因为它们在基本产品以最低成本满足目的的地方将增加产品的成本和复杂性。根据第一实施例的灌浆塞10并非旨在从地下水或气体的流动中完全密封孔20，但是在某些情况下，可能会这么做。

在许多方面，如在图8中所示的本发明的粘土塞40的第二实施例类似于第一实施例，并且将不进行详细说明。粘土塞40包括容纳大量粘土材料44的多孔材料的细长套筒42，在该例中所述粘土材料是膨润粘土（虽然其它粘土也可能是适合的）。粘土塞40还包括水溶性材料的衬套46，以及基本上贯穿该塞子长度的大致为固体的中心料柱48。中心料柱48优选地是低渗透性的，并且通常由比如木头、金属、钢或固化灌浆的物质制成。中心料柱48形成所述粘土材料可固化或封闭抵靠着的基底。这将会防止该粘土材料在塞子的料柱处保持干燥，并且将为粘土的密封性能提供表面压力。

粘土塞40具有特定的应用，用于密封来自钻孔的水流。在该实施例中使用膨润粘土作为“灌浆”材料的优点在于，膨润粘土缓慢膨胀，并且当与水接触时密封。为了有效地密封住流水，膨润土44需要是以相对薄的环形物（如可在图8中看出），例如厚度约为10mm至15mm。因此，为了密封48至96mm直径的钻孔，在该塞子里面需要包括低渗透性料柱。顺便解释以下用于74mm的塞子，如果膨润土在里面是10mm厚，那么中心料柱需要是54mm（74mm小于分别用于膨润土的两个10mm的“厚度”）。由于膨润土的问题是其将从水中密封自身，如果其比约15mm更厚，将保持干燥。在该例中，其将不会提供密封压力抵靠着所述孔，因为在里面干燥的膨润土不膨胀，并且实际上其将会压缩，消除来自与孔接触的湿膨润土的密封压力。

应指出的是，在第二实施例中，由于在钻孔中存在天然水，所以对于粘土塞40来说，没有必要在插入到孔中之前（虽然这么做仍是允许的，因为其将对最终结果不是有害的）将其浸入到水中。

还应指出的是，在第二实施例的情况下，不需要捣进，因为所述膨润土在其自身膨胀下渗出穿过套筒42的纹理。

本发明的另一方面涉及一种用于堵塞比如矿中钻孔的塞子系统。该塞子系统（未在图中示出）包括一个或多个灌浆塞10与一个或多个粘土塞40的结合。通常，该系统具有用于密封来自钻孔的水流的应用。例如，首先将带有膨润土的粘土塞40置于孔中，在该粘土塞之后紧跟着的是一个或多个的灌浆塞10。在所述膨润土塞形成安全的密封之后，灌浆塞然后固化。

虽然已经描述了本发明，具有特定的应用，以防止穿过勘探钻孔而螺旋淤塞，但是可以预料的是，本发明还可具有在下列附加市场中的应用：

1.灌浆表面勘探钻孔，除了保护免于在矿区螺旋之外，以防止当地的动物落入这些钻孔中，

2.灌浆露天矿和地下爆破孔二者，以防止在那些孔突破进入现有工作区的地方炸药的漏出，

3.灌浆露天矿爆破孔口，在爆炸至少在一夜之间将“休眠”的地方，防止填塞物材料的螺旋，

4.灌浆垂直漏斗后退（VCR）式爆破口，以改善炸药在发展上的影响，以及

5.协助密封钻孔，以防止水流。

既然已经详细描述了塞子的优选实施例以及堵塞矿井钻孔的方法，那么将显而易见的是，与现有技术相比，所描述的实施例提供了许多优点，包括以下：

（1）由于所述塞子完全是在场外准备的，其中劳动比在现场或地下更经济，它们可能以低成本制造并且提供非常经济的替代物，以便在现场混合和泵送灌浆。

（2）所述灌浆塞的供应可容易地保持贮存在矿场，准备当需要阻断钻孔时而使用。

（3）所述粗麻或黄麻套筒是环境可持续发展的，并且其孔隙率有助于在固化过程中保持及毛细作用水分。

（4）捣进塞子挤出一些灌浆材料穿过多孔套筒，这有助于当灌浆固化时保持塞子在孔中。

（5）浸泡灌浆塞达规定的时间使PVA衬套溶解，并且自动使灌浆变湿至WC比为0.35，其产生出强烈、低收缩的灌浆。这还避免了需要混合。

（6）在灌浆塞中使用衬套有助于防止灌浆粉末（比如硅酸盐水泥）泄漏穿过多孔套筒的细孔。

（7）在本发明的至少一实施例中，塞子有助于密封钻孔，以防止水流。

对相关领域的技术人员来说，将显而易见的是，在不脱离本发明的基本发明概念的情况下，可以对前述实施例进行各种修改和改进，除了已经描述的那些之外。例如，虽然粗麻或黄麻已描述成用于制造多孔套筒的优选材料，但是多孔套筒可以由任何合适的材料制成。因此，要理解的是，本发明的范围并不限于所描述的特定实施例。

Claims

1.一种用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，该塞子包括：

适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒；

容纳在所述套筒中以颗粒形式的干燥的灌浆材料，其中，在使用中，当所述塞子暴露至水时，其与所述灌浆材料混合以形成泥浆，当塞子捣进钻孔中时，泥浆可渗漏穿过所述多孔套筒，以便当所述灌浆材料固化时挡住钻孔。

2.根据权利要求1所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述多孔套筒由吸水性材料制成，其中，在使用中，所述多孔套筒在固化时通过毛细作用带走水分至所述灌浆来帮助保持潮湿的环境于孔中以协助固化灌浆。

3.根据权利要求2所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述多孔套筒由轻量、可生物降解的网状材料制成。

4.根据权利要求3所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述多孔套筒由粗麻或黄麻制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，该塞子还包括水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内，并且其中，在使用中，当该塞子暴露至水时，所述衬套溶解。

6.根据权利要求5所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述衬套是以由塑料材料的薄膜制成的内套筒的形式，其与所述多孔套筒是分开的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述套筒设计成具有弯曲的前沿用于安装，以便有助于将所述灌浆塞引入到仅仅稍微较大直径的孔中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆塞是圆柱形的或腊肠形的。

9.根据权利要求8所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆塞的长度为600mm。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆塞具有的外径约为46mm、58mm、74mm或94mm。

11.一种用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，该塞子包括：

适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒；

以颗粒形式的干燥的灌浆材料；以及

水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内，并且其中，在使用中，当所述塞子暴露至水时，该衬套溶解，并且水与所述灌浆材料混合以形成泥浆，当塞子捣进钻孔中时，泥浆渗漏穿过所述多孔套筒，以便当所述灌浆材料固化时阻挡钻孔。

12.根据权利要求11所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述多孔套筒由吸水性材料制成，其中，在使用中，所述多孔套筒在固化时通过毛细作用带走水分至所述灌浆来帮助保持潮湿的环境于孔中以协助固化灌浆。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述多孔套筒由轻量、可生物降解的网状材料制成。

14.根据权利要求13所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述多孔套筒由粗麻或黄麻制成。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述衬套是以容纳在多孔套筒内的内套筒的形式。

16.根据权利要求15所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述套筒是以由塑料材料的薄膜制成的内套筒的形式，其与所述多孔套筒是分开的。

17.根据权利要求15所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述衬套与所述多孔套筒是形成一体的。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述衬套由聚乙烯醇（PVA）制成，其是一种水溶性塑料，当浸入水中时，其在几秒内就溶解了。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆材料是普通硅酸盐水泥（Portland cement）。

20.根据权利要求19所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，各种添加剂被添加到水泥中，比如增塑剂、缓凝剂、促凝剂、粘土、以及混凝料。

21.根据权利要求11至18中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆材料主要是膨润粘土或其它粘土。

22.根据权利要求11至21中任一项所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆塞是圆柱形的或腊肠形的。

23.根据权利要求22所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆塞的长度为600mm。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，其中，所述灌浆塞具有的外径约为46mm、58mm、74mm或94mm。

25.一种用于堵塞钻孔的粘土塞，该粘土塞包括：

适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒；

干粘土材料；

低渗透性的大致为固体的中心料柱，该中心料柱基本上贯穿所述塞子的长度。

26.根据权利要求25所述的用于堵塞钻孔的粘土塞，其中，所述中心料柱包括木头、金属、钢或固化的灌浆。

27.根据权利要求25或26所述的用于堵塞钻孔的粘土塞，其中，所述粘土材料是膨润土。

28.一种用于堵塞钻孔的塞子系统，该塞子系统包括根据本发明的权利要求1至24中任一项所述的一个或多个灌浆塞，结合根据本发明的权利要求25至27中任一项所述的一个或多个粘土塞。

29.一种堵塞矿中钻孔的方法，该方法包括：

用以颗粒形式的干燥的灌浆材料填充适于容纳在钻孔中的多孔材料的细长套筒，以形成灌浆塞；

30.根据权利要求29所述的堵塞矿中钻孔的方法，还包括以下步骤，固化时通过采用吸水性材料来保持潮湿的环境于所述钻孔中，以制成所述多孔套筒，其中，在使用中，该多孔套筒通过毛细作用带走水分至所述灌浆来协助固化灌浆。

31.根据权利要求29或30所述的堵塞矿中钻孔的方法，还包括以下步骤，提供水溶性材料的衬套，该衬套设置在所述多孔套筒内，用于以其干燥的形式容纳所述灌浆材料于该多孔套筒内，并且其中，在使用中，当所述塞子浸入水时，其被允许浸泡达规定的时间，直至所述衬套完全溶解。

32.一种用于堵塞矿中钻孔的灌浆塞，基本上如参照附图在本文中所述以及如在附图中所示。

33.一种用于堵塞钻孔的粘土塞，基本上如参照附图在本文中所述以及如在附图中所示。

34.一种用于堵塞钻孔的塞子系统，基本上如参照附图在本文中所述以及如在附图中所示。

35.一种堵塞矿中钻孔的方法，基本上如参照附图在本文中所述以及如在附图中所示。