CN105822255A - 一种用于钻孔的封孔装置 - Google Patents

Abstract

一种用于钻孔的封孔装置，包括封孔管、囊袋、内堵漏塞、外堵漏塞和拉绳；封孔管的两端分别套设有内堵漏塞和外堵漏塞，且封孔管的两端分别从内堵漏塞和外堵漏塞中穿出；囊袋包括囊膜，囊膜同轴环绕设置于封孔管的外部，并与封孔管的外壁形成密封的环形囊袋；囊膜的厚度≤1mm；囊袋内设置有至少两个隔挡，隔挡将囊袋分隔成至少两个相互不连通的囊室；拉绳的一端固定连接于至少一个隔挡上，另一端穿出外堵漏塞；囊袋内盛装封孔材料，封孔材料包括多种组份，各个囊室内分别盛装封孔材料的其中一种组份。该封孔装置，只要拉动拉绳，即可移除或扯破隔挡，使各个囊室内的封孔材料混合并发生反应而膨胀，从而实现对钻孔的密封，操作简单、封孔效果好。

Description

一种用于钻孔的封孔装置

技术领域

本发明属于煤矿领域，特别是一种用于钻孔的封孔装置。

背景技术

矿井“一通三防”是煤矿安全的重中之重，而瓦斯防治又是“一通三防”工作的重中之重，瓦斯治理工作是防范事故的重要手段，瓦斯事故为煤矿生产中最严重的自然灾害之一。抽采瓦斯是解决矿井瓦斯含量高、瓦斯涌出量大等问题中最根本的措施，影响矿井瓦斯抽采效果的因素是多方面的，其中抽采钻孔的封孔效果是做好抽采工作的最基础的保障性措施。瓦斯治理重在抽采，抽采效果取决于封孔效果等因素。要充分发挥钻孔抽采的作用，达到预计抽采效果，钻孔的封孔效果是决定抽采是否可以达标的重要内容。如果封孔效果差，直接影响抽采效果。

对于瓦斯抽采钻孔的封孔方法，主要有高分子材料封孔、机械弹性封孔、充气式封孔器封孔或水力膨胀式封孔器封孔。这些传统的抽采钻孔的封孔方法是简单利用高分子材料或水泥对钻孔进行填堵的方法，存在抗压低、可压缩量大等问题，抽采时间长了就开始漏气，特别是不适用煤层较破碎的煤层进行抽放，抽采效果差；同时传统的封孔技术过于繁琐，操作上给工人增加了劳动强度，也给管理带来了困难。

同样地，与瓦斯抽采钻孔相类似的其他钻孔，如矿井探放水钻孔、隧道工程中的钻孔等，也是采用传统的方法进行封孔，不仅封孔效果不好，严重影响相应的作业进程和作业效果，而且封孔技术繁琐，增加工人的劳动强度和作业的管理难度。

总结目前的封孔技术存在以下缺点和不足之处：

(1)高分子材料封孔的原理就是利用其高倍数发泡的特性进行封孔，但是现有技术中对钻孔进行封孔时，没有用于封孔的专用工具，只是在将封孔管置于钻孔后，将高分子材料涂抹于钻孔内壁上，而钻孔内壁与封孔管之间的缝隙较小，因此高分子材料不容易涂抹到钻孔内壁上，涂抹量少，且只能在钻孔口附近涂抹，较深的地方涂抹不到，使得钻孔与封孔管的空隙之间不能涂抹足够量的高分子材料；高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井一般采深不断加大，相应的地应力也较大，再加上煤层强度普遍较低，井下煤层钻孔在地应力作用下将逐渐蠕变，钻孔在蠕变的过程中，钻孔周围的煤体将会产生松动裂隙，之后便会产生漏气通道。再加上高分子发泡材料发泡具有抗压强度低和可压缩量大的缺点，使得高分子材料在反应和凝固过程中会收缩，因此不足量的高分子材料反应收缩后便会产生空隙和裂隙，空隙和裂隙随之就会生成漏气通道。漏气通道会释放抽放压力，导致抽放率降低，直接影响抽采率。

(2)现在国内还有一部分矿井使用机械弹性封孔，最长见的机械弹性封孔技术有两种：一种是螺旋弹性胀圈式封孔器，另一种是弹性串球式封孔器，这两种封孔的工作原理都是在外加力的挤压作用下，迫使弹性胶桶或者弹性串球膨胀，贴紧钻孔内壁，达到封孔的目的；当外加力取消后，胶桶或串球在自身的弹性力作用下恢复原状，即可从钻孔中取出，重复使用。该技术用在采煤工作面临时性封孔，钻孔深度在5-10米处，主要抽采工作面前方松动区内的瓦斯，在距离孔口1-2米封孔，它们对钻孔的密封性能很差，漏气很严重，根本不能用于本煤层长效抽采钻孔的封孔，高效矿井已基本不使用这种封孔方法。

(3)目前，有部分矿井继续使用传统的充气式封孔器。充气式封孔器主要有两种，一种是免充气气囊式，另一种是充气气囊式。前者将气体封闭在一个橡胶囊里，气囊中部有一根封孔管，利用气体的可压缩性将气囊塞进钻孔里实现封孔，主要在孔口1米范围内封孔；后者的气囊里没有封闭空气，气囊中部有一根封孔管，将气囊塞进钻孔之后，然后再向气囊充气。两者的效果几乎是一样的，只能做为临时性封孔。不能做为瓦斯抽采钻孔的一种封孔技术和方式。

(4)水力膨胀式封孔器的原理是：压力水进入封孔器后，通过在膨胀器内部所形成的水压升高来促使封孔器胶管膨胀，从而达到封堵钻孔的目的。膨胀胶管可以是钢丝复合胶管，向胶管内的注水压力可以达很高的压力，对钻孔具有很好的封闭效果。这种封孔器在煤层注水方面用的较多，但对于本煤层和穿层长效抽采来讲是不可行，两方面原因：一方面是成本较高；另一方面是封孔器的微泄漏不能保证长效封孔的效果。

近年来，钻孔的封孔技术由原先的聚氨酯封孔发展到了水泥填充、合成材料封孔等技术。瓦斯抽采技术得到了很大的提升和发展，不管从抽采钻孔的布置方式和数量都有很大的变化。但是由于高突矿井地质条件、煤层瓦斯透气性、煤层裂隙发育、瓦斯含量、瓦斯压力等条件的不同选择封孔方式也不一样，给抽采工作带来了极大不便；且没有合适的封孔装置，使得封孔效果总体上仍然不是特别理想，均存在或多或少的密封差、漏气等问题。与瓦斯抽采钻孔相类似的其他钻孔也存在类似的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钻孔的封孔装置，该装置用于对钻孔进行封孔，封孔效果好，且结构简单、操作方便。

本发明的技术方案如下：

一种瓦斯抽采钻孔的封孔装置，所述封孔装置包括封孔管、囊袋、内堵漏塞、外堵漏塞和拉绳；所述封孔管的两端分别按照过盈配合的方式套设有内堵漏塞和外堵漏塞，且所述封孔管的两端分别从所述内堵漏塞和外堵漏塞中穿出；所述囊袋包括囊膜，所述囊膜同轴环绕设置于所述封孔管的外部，并与所述封孔管的外壁形成密封的环形囊袋；所述囊膜的厚度≤1mm，优选所述囊膜的厚度≤0.5mm；所述囊袋内设置有沿轴向方向的至少两个隔挡，所述隔挡将所述囊袋分隔成至少两个相互不连通的囊室；所述拉绳的一端固定连接于至少一个所述隔挡上用于对隔挡进行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞；所述囊袋内盛装封孔材料，所述封孔材料包括多种组份，各个所述囊室内分别盛装所述封孔材料的其中一种组份。

优选地，所述内堵漏塞和外堵漏塞均为截头直圆锥，包括同轴且相互平行的底面和截面，以及连接底面和截面的曲面；所述外堵漏塞的底面直径与钻孔的内径比值为10.5-12:10，优选11:10；所述外堵漏塞的截面直径与钻孔的内径比值为6-9.5:10，优选9:10；所述内堵漏塞的底面直径与钻孔的内径比值为6-9.5:10，优选9:10；所述内堵漏塞的截面直径与钻孔的内径比值为1-7.5:10，优选7:10；所述外堵漏塞和内堵漏塞的轴向截面均为等腰梯形，所述外堵漏塞和内堵漏塞的轴向截面的锐角夹角分别为α、β，45°≤α≤55°，45°≤β≤55°，优选α＝β＝50°；所述内堵漏塞和外堵漏塞的底面和截面在所述封孔管上的位置依次为：外堵漏塞的底面、外堵漏塞的截面、内堵漏塞的底面、内堵漏塞的截面。

优选地，所述封孔装置还包括单向排气管，所述单向排气管的闭口端经所述外堵漏塞伸入所述囊袋内，所述单向排气管在伸入所述囊袋内的管壁上设置有多个排气孔，所述单向排气管的开口端位于所述外堵漏塞的外部用于由内向外排气。

优选地，所述封孔装置还包括加压管，所述加压管的一端经所述外堵漏塞伸入所述囊袋内，另一端端用于与加压装置相连接。

优选地，所述加压装置为压风系统。

优选地，所述加压管与所述加压装置相连接的一端还设置有单向阀。

优选地，所述封孔材料选自马丽散、艾格劳尼、罗克休液、罗克休胶和罗克休泡沫中的任一种；

进一步优选地，所述封孔材料为马丽散，所述马丽散包括A组份和B组份；所述A组分为马丽散树脂，所述B组分为马丽散催化剂；所述囊袋有两个囊室，所述两个囊室中分别盛装所述A组分和所述B组分。

优选地，所述囊袋的囊膜为塑料膜，所述囊膜选自PE塑料膜、PPR塑料膜、PP塑料膜、PS塑料膜、PA塑料膜、HDPE塑料膜和PVC塑料膜中的任一种。

优选地，所述隔挡为带胶塑料布，用于在所述囊袋内粘贴固定以将所述囊袋分隔成至少两个囊室；

优选地，所述隔挡选自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一种。

优选地，所述拉绳为不带胶塑料布；

优选地，所述拉绳选自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一种。

其中，PE，聚乙烯；PP，聚丙烯；PPR，无规共聚聚丙烯；PS，聚苯乙烯；PA，聚酰胺；HDPE，硬性软胶；PVC,聚氯乙烯。

优选地，所述封孔装置还包括保护套管7，所述保护套管7可移除地套设于所述囊袋2的外侧。

优选地，所述保护套管7包括套管71和可拆卸地盖合于所述套管71两端的管盖72。

优选地，所述保护套管7的内径介于所述外堵漏塞5的底面直径与所述钻孔9的内径之间；所述保护套管7的长度大于所述封孔管1的长度，优选所述保护套管7的长度与所述封孔管1的长度的比值为10.5-12:10，进一步优选11:10。

上述的封孔装置在钻孔封孔中的用途，优选地，所述钻孔包括瓦斯抽采钻孔、矿井探放水钻孔以及隧道工程中的钻孔。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的瓦斯抽采钻孔的封孔装置，只要拉动拉绳，即可移除或扯破隔挡，进而使各个囊室内封孔材料的不同组分混合并发生反应，进而膨胀，并使钻孔周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气通道和裂隙，即消除初期漏气通道；进一步能使钻孔得到可靠的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气通道和裂隙，即避免后期漏气通道的产生和发展，从而实现对钻孔的密封，操作简单、封孔效果好；内堵漏塞和外堵漏塞的设置，可保证使用时材料不外漏，起到密封作用；且该封孔装置是设计好的一套完整的装置，使用时不用临时对材料进行配比和装填，操作简单、使用方便，操作工序少，可提高工作效率和安全性；囊袋的外壁厚度≤1mm，使得封孔材料的不同组分反应膨胀后，容易将囊袋外壁涨破，进而实现其对钻孔周围裂隙的充填，消除已有漏气通道的同时，也可防止产生新的漏气通道；囊袋的外壁厚度≤0.5mm时，不仅能达到其厚度≤1mm时的效果，同时还能节省材料，降低成本；

(2)内堵漏塞和外堵漏塞的底面直径和截面直径与钻孔内径的比例设置，以及对外堵漏塞和内堵漏塞的轴向截面的锐角夹角的限制，有助于防止囊袋中的封孔材料外流，特别是扯破隔挡后各组份材料混合并发生反应时，防止封孔材料体积膨胀时将部分封孔材料挤出而造成封孔材料流失，保证在需要封孔的位置有足够的封孔材料，进一步保证对钻孔的封孔效果；

(3)单向排气管的设置，有助于将囊袋内封孔材料中的气体排出，防止气体对封孔材料的反应造成影响，进而防止其影响封孔效果；

(4)加压管的设置，可给予囊室内的封孔材料一定的压力，有助于各个囊室内封孔材料的均匀混合，使反应更充分，增强其反应效果、反应质量和膨胀效果，进而提高封孔效果，使封孔材料发生反应膨胀后压力增大，向周边扩张力加强，强化封孔空间，防止材料反应后收缩留下空间和产生漏气通道；同时，加压管加压时向囊室内通入的气体，通过单向排气管排出，不会影响封孔材料的反应，使得封孔材料反应后的膨胀物较密实，不会产生孔隙，封孔效果好；加压管的设置，也可以通过较大的加压实现对囊袋外壁及隔挡的破坏，进而使其破裂；

(5)拉绳尾端粘贴件的设置，使得封孔装置在存放状态时，将拉绳尾端固定于外堵漏塞上，方便使用时拉动拉绳；

(6)囊袋用于盛装封孔材料，在不用时封孔材料的各组分分别盛装于各个囊室内，在使用时只需拉动拉绳扯破隔挡，各组分即可快速混合并发生反应而膨胀，提高封孔效果；

(7)隔挡为带胶塑料布，方便其在所述囊袋内粘贴固定以将所述囊袋分隔成至少两个囊室，在拉动拉绳时，容易被拉绳扯掉或扯破，使得各个囊室内的封孔材料的各组分相混合而发生反应，进而保证拉动拉绳的一键化操作就可以启动该封孔装置，使该封孔装置的操作简单化，节省人力，提高效率；

(8)囊袋的囊膜为塑料膜，可使封孔材料反应后膨胀时将囊袋的外壁涨破；所选材料的塑料膜或塑料布都是比较廉价易得的；

(9)保护套管的设置，可在运输和存放等环境中起到保护作用，可防止囊袋破损，进一步防止封孔材料外漏而使封孔装置失效；保护套管各部分尺寸的设置，方便在需要封孔时将封孔装置装入钻孔中，也方便之后将保护套管从钻孔中抽出，操作方便，提高封孔效率。

附图说明

图1为本发明的封孔装置在一种实施方式中的存放状态示意图；

图2为本发明的封孔装置在一种实施方式中未套装保护套管状态示意图；

图3为本发明的封孔装置在一种套装保护套管的实施方式中的轴向剖视图；

图4为图2的A-A剖视图；

图5为本发明的封孔装置去除保护套管后处于钻孔内的状态示意图；

图6为图5的B-B剖视图；

图7为本发明的封孔装置的外堵漏塞的立体图；

图8为本发明的封孔装置的外堵漏塞的轴向剖视图；

图9为本发明的封孔装置的内堵漏塞的立体图；

图10为本发明的封孔装置的内堵漏塞的轴向剖视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本发明的内容，并不用于限制本发明的保护范围。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。

如图1-10所示，一种瓦斯抽采钻孔的封孔装置，所述封孔装置包括封孔管1、囊袋2、内堵漏塞4、外堵漏塞5和拉绳6；所述封孔管1的两端分别按照过盈配合的方式套设有内堵漏塞4和外堵漏塞5，且所述封孔管1的两端分别从所述内堵漏塞4和外堵漏塞5中穿出；所述囊袋2包括囊膜23，所述囊膜23同轴环绕设置于所述封孔管1的外部，并与所述封孔管1的外壁形成密封的环形囊袋；所述囊膜23的厚度≤1mm，优选所述囊膜23的厚度≤0.5mm；所述囊袋2内设置有沿轴向方向的至少两个隔挡21，所述隔挡21将所述囊袋2分隔成至少两个相互不连通的囊室22；所述拉绳6的一端固定连接于至少一个所述隔挡21上用于对隔挡21进行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞5；所述囊袋2内盛装封孔材料，所述封孔材料包括多种组份，各个所述囊室22内分别盛装所述封孔材料的其中一种组份。

所述囊膜23的厚度只要保证其在正常情况下保持稳定，在封孔材料的各组份发生反应而膨胀时可将涨破即可。在考虑成本的情况下，囊膜23的厚度在能达到上述要求的基础上越小越好，囊膜23的厚度≤0.5mm时，既能满足上述要求，又能节约成本。

在一种实施方式中，所述内堵漏塞4和外堵漏塞5均为截头直圆锥，包括同轴且相互平行的底面和截面，以及连接底面和截面的曲面；所述外堵漏塞5的底面直径与钻孔9的内径比值为10.5-12:10，优选11:10；所述外堵漏塞5的截面直径与钻孔9的内径比值为6-9.5:10，优选9:10；所述内堵漏塞4的底面直径与钻孔9的内径比值为6-9.5:10，优选9:10；所述内堵漏塞4的截面直径与钻孔9的内径比值为1-7.5:10，优选7:10；所述外堵漏塞5和内堵漏塞4的轴向截面均为等腰梯形，所述外堵漏塞5和内堵漏塞4的轴向截面的锐角夹角分别为α、β，45°≤α≤55°，45°≤β≤55°，优选α＝β＝50°；所述内堵漏塞4和外堵漏塞5的底面和截面在所述封孔管1上的位置依次为：外堵漏塞5的底面、外堵漏塞5的截面、内堵漏塞4的底面、内堵漏塞4的截面。

底面是指截头直圆锥的底面，截面是指截头直圆锥上与底面平行的另外一个面，是将直圆锥截去头部时的截面。

锐角夹角是指小于90°的夹角，所述外堵漏塞5和内堵漏塞4的轴向截面的锐角夹角分别为α、β，是指所述外堵漏塞5的轴向截面的小于90°的夹角为α，所述内堵漏塞4的轴向截面的小于90°的夹角为β。

在一种实施方式中，所述封孔装置还包括单向排气管3，所述单向排气管3的闭口端经所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2内，所述单向排气管3在伸入所述囊袋2内的管壁上设置有多个排气孔31，所述单向排气管3的开口端位于所述外堵漏塞5的外部用于由内向外排气。

在一种实施方式中，所述封孔装置还包括加压管8，所述加压管8的一端经所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2内，另一端用于与加压装置相连接，优选地，所述加压装置为压风系统或注氮系统。

因为压风系统在矿井中随处可见，因此常用压风系统做为本申请封孔装置的加压装置，注氮系统设置在回采工作面上，在压风系统不能正常工作或者压风系统压力不足时，使用注氮系统做为封孔装置的加压装置。

在一种实施方式中，所述加压管8与所述加压装置相连接的一端还设置有单向阀81。

在一种实施方式中，优选地，所述拉绳6穿出外堵漏塞5的部分设有粘贴件(图中未示出)，所述粘贴件用于将所述拉绳6位于外堵漏塞5外的部分固定于所述外堵漏塞5上。

粘贴件可设置在露于外堵漏塞5外的拉绳6的任何位置。

粘贴件的设置，有利于对拉绳进行固定，方便拉动拉绳。

在一种优选实施方式中，所述封孔材料选自马丽散、艾格劳尼、罗克休液、罗克休胶和罗克休泡沫中的任一种。这几种封孔材料都是多组份的封孔材料，分别由至少两种组份组成。

这几种封孔材料都是常用的多组份封孔材料，使用时，将封孔材料的各组份混合就会发生反应而膨胀，进而实现对钻孔的封孔。

在一种优选实施方式中，所述封孔材料为马丽散，所述马丽散包括A组份和B组份；所述A组分为马丽散树脂，所述B组分为马丽散催化剂；所述囊袋2有两个囊室22，所述两个囊室22中分别盛装所述A组分和所述B组分。

马丽散是一种双组份合成高分子-聚亚胺胶脂材料，包括马丽散树脂，和马丽散催化剂，马丽散树脂和马丽散催化剂是分装的，当马丽散树脂和马丽散催化剂掺在一起时会发生反应或遇水产生膨胀，本身反应或发泡生成多元网状密弹性体的特征，当它被高压推挤，注入到煤岩层或混凝土裂缝(在高压作用下可以使煤岩层的闭合裂隙张开)，可沿煤岩层或混凝土裂缝延展直到将所有裂隙(包括肉眼难以觉察的裂隙及在高压作用下重新张开的裂隙)充填。马丽散树脂和马丽散催化剂都是本领域的公知内容，在此不需赘述。

其他几种封孔材料的情况类似。且也是本领域的公知内容。

封孔材料可以是本领域常用的封孔材料，只要其各组份能相互反应并膨胀，能达到封孔效果即可。

在一种实施方式中，所述囊膜23为塑料膜，所述囊膜23选自PE塑料膜、PPR塑料膜、PP塑料膜、PS塑料膜、PA塑料膜、HDPE塑料膜和PVC塑料膜中的任一种。

囊膜23也可以为其他材料的塑料膜，只要能在正常情况下保持稳定，在拉扯或受压情况下破裂就可以。

在一种实施方式中，所述隔挡21为带胶塑料布，用于在所述囊袋2内粘贴固定以将所述囊袋2分隔成至少两个囊室22；所述隔挡21优选自PE塑料布、PP塑料布、PPR塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一种。

在一种实施方式中，所述拉绳6为不带胶塑料布，优选自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一种。

在一种实施方式中，隔挡21和拉绳6的塑料布部分为一体成型，而在用作隔挡21的部分涂有胶层，用于将隔挡21粘贴在囊袋2的囊膜23上和封孔管1的外壁上，将囊袋2分隔成至少两个互相不连通的囊室22。

在一种实施方式中，所述封孔装置还包括保护套管7，所述保护套管7可移除地套设于所述囊袋2的外侧。

在一种优选的实施方式中，所述保护套管7包括套管71和可拆卸地盖合于所述套管71两端的管盖72。优选地，所述保护套管7的内径介于所述外堵漏塞5的底面直径与所述钻孔9的内径之间；所述保护套管7的长度大于所述封孔管1的长度，优选所述保护套管7的长度与所述封孔管1的长度的比值为10.5-12:10，进一步优选11:10。

这样的设置，使得本申请的封孔装置既便于运输，又方便操作，使用时只需打开两端的管盖72，然后将带有套管71的封孔装置放入钻孔9中，将该装置放入钻孔中，然后取出套管即可封孔，使用方便，且可重复使用。

在一种具体实施方式中，所述封孔装置包括封孔管1、囊袋2、内堵漏塞4、外堵漏塞5和拉绳6；所述封孔管1的两端分别按照过盈配合的方式套设有内堵漏塞4和外堵漏塞5，且所述封孔管1的两端分别从所述内堵漏塞4和外堵漏塞5中穿出；所述囊袋2包括囊膜23，所述囊膜23同轴环绕设置于所述封孔管1的外部，并与所述封孔管1的外壁形成密封的环形囊袋；所述囊袋2的囊膜23的厚度＝0.5mm；所述囊袋2内设置有沿轴向方向的两个隔挡21，所述隔挡21将所述囊袋2分隔成2个相互不连通的囊室22；所述拉绳6的一端固定连接于其中一个所述隔挡21上用于对隔挡21进行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞5；

所述囊袋2内盛装封孔材料，所述封孔材料为马丽散，所述马丽散包括A组份和B组份；所述A组分为马丽散树脂，所述B组分为马丽散催化剂；两个所述囊室22内分别盛装所述A组份和所述B组份；

所述内堵漏塞4和外堵漏塞5均为截头直圆锥，包括同轴且相互平行的底面和截面，以及连接底面和截面的曲面；所述外堵漏塞5的底面直径与钻孔9的内径比值为11:10；所述外堵漏塞5的截面直径与钻孔9的内径比值为9:10；所述内堵漏塞4的底面直径与钻孔9的内径比值为9:10；所述内堵漏塞4的截面直径与钻孔9的内径比值为7:10；所述外堵漏塞5和内堵漏塞4的轴向截面均为等腰梯形，所述外堵漏塞5和内堵漏塞4的轴向截面的锐角夹角分别为α、β，α＝β＝50°；所述内堵漏塞4和外堵漏塞5的底面和截面在所述封孔管1上的位置依次为：外堵漏塞5的底面、外堵漏塞5的截面、内堵漏塞4的底面、内堵漏塞4的截面；

所述封孔装置还包括单向排气管3，所述单向排气管3的闭口端经所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2内，所述单向排气管3在伸入所述囊袋2内的管壁上设置有多个排气孔31，所述单向排气管3的开口端位于所述外堵漏塞5的外部用于由内向外排气；

所述封孔装置还包括加压管8，所述加压管8的一端经所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2内，另一端用于与加压装置相连接；所述加压装置为压风系统；所述加压管8与所述加压装置相连接的一端还设置有单向阀81；

所述拉绳6穿出外堵漏塞5的部分设有粘贴件，所述粘贴件用于将所述拉绳6位于外堵漏塞5外的部分固定于所述外堵漏塞5上；

所述囊膜23为PVC塑料膜；所述隔挡21为带胶的PVC塑料布，用于在所述囊袋2内粘贴固定以将所述囊袋2分隔成两个囊室22；所述拉绳6为不带胶的PVC塑料布；隔挡21和拉绳6的塑料布部分为一体成型，而仅在用作隔挡21的部分涂有胶层；

所述封孔装置还包括保护套管7，所述保护套管7可移除地套设于所述囊袋2的外侧；所述保护套管7包括套管71和可拆卸地盖合于所述套管71两端的管盖72，所述保护套管7的内径与所述钻孔9的内径比值为10.5:10；所述保护套管7的长度与所述封孔管1的长度的比值为11:10。

将上述封孔装置应用于瓦斯抽采钻孔的封孔时，使用过程如下：

取掉保护套管7中套管71两端的管盖72,，将封孔装置置于开在煤体10上的钻孔9内，再将套管71从钻孔9中取出，取出后如图5所示，然后拉动拉绳6，扯破隔挡21，使分别盛装于所述囊袋2的2个囊室22内的马丽散树脂和马丽散催化剂相混合而发生反应，在扯破隔挡21的同时，打开单向阀81，做为加压装置的压风系统通过加压管8向囊袋2内通入气体以施加压力，进而保证封孔材料各组份混合的均匀性，提高反应效果；封孔材料反应后膨胀，将囊袋2的囊膜23涨破，马丽散树脂和马丽散催化剂发生反应，此时，过盈配合套设于所述封孔管1两端的内堵漏塞4和外堵漏塞5虽然与钻孔9的内壁之间有间隙，但间隙较小，在马丽散树脂和马丽散催化剂发生反应时膨胀即可将该间隙堵住，防止封孔材料流失，进而使足够多的封孔材料处于所需封孔的位置，使封孔位置处钻孔9周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气通道和裂隙，即消除初期漏气通道；进一步能使钻孔9得到可靠的支护，保证钻孔9的稳定，使钻孔9周围不再产生新的漏气通道和裂隙，即避免后期漏气通道的产生和发展，进而实现对钻孔9的封孔；期间，封孔位置处的空气由于受到膨胀的封孔材料挤压，经单向排气管3上的排气孔31排出，进而保证封孔的密实性。

本申请的封孔装置除了可对瓦斯抽采钻孔进行封孔外，也可对矿井探放水钻孔、以及隧道工程和地铁巷道施工工程中的钻孔进行封孔，只是所使用的封孔材料与用于瓦斯抽采钻孔时不一样，不同领域的钻孔使用本申请的封孔装置进行封孔时，只需要将其中的封孔材料换为与钻孔相适应的封孔材料即可，使用方法与用于瓦斯抽采钻孔时一样。

本申请的用于钻孔的封孔装置目前只进行了简易制作和试验，2014年5月-2015年2月份在平沟煤矿010909(010909是指编号为010909的工作面)瓦斯抽采钻孔的封孔过程中分别采用传统的封孔方式和本申请的上述封孔装置进行了试验。

试验方法如下：

传统的封孔方式，将棉纱缠绕在封孔管上并用铁丝捆绑，将马丽散中的马丽散树脂和马丽散催化剂混合并搅拌均匀，得到配好的封孔材料，将配好的封孔材料涂抹在缠绕于封孔管上的棉纱上，然后将涂抹有封孔材料的封孔管插入施工好的瓦斯抽采钻孔内，马丽散树脂和马丽散催化剂缓慢发生反应而膨胀并凝固，进而实现瓦斯抽采钻孔的封堵；其中，棉纱也可以用抹布代替；

使用本申请的封孔装置进行封孔的封孔方式，使用过程如上所述，不再赘述；

两种封孔方法在封孔压力为1兆帕，封孔长度8m时，试验结果如下：

传统的封孔方式，抽采时间为30min左右，封孔效果差，钻孔气密性差，抽采浓度27-28％，工序繁琐，劳动力强度大；

使用本申请的封孔装置进行封孔的封孔方式，抽采时间大大缩短，为15min，封孔效果好，钻孔气密性好，抽采浓度明显上升，达到40％，确保了煤矿井下回采安全，且劳动强度明显降低，工序简单易操作。

利用封孔材料(高分子发泡材料)进行封孔就是利用其高倍数发泡特性进行封孔，但是在封孔材料发泡之后具有两个致命缺陷：第一，抗压强度低；第二，可压缩量很大。高瓦斯矿井以及煤与瓦斯突出矿井一般随着采深不断加大，相应的地应力也增大，再加上煤层强度普遍较低，井下煤层钻孔在地应力作用下将逐渐蠕变，钻孔在蠕变的过程中，钻孔周围的煤体将会产生松动裂隙，之后便产生了漏气通道。同时在封孔材料反应和凝固过程中封孔材料本身会收缩，收缩后便会产生空隙和裂隙，空隙和裂隙随之就生成了漏气通道。漏气通道会释放抽放压力，导致抽放率降低，直接影响抽采率。因此使用传统的封孔方式抽采效率低。而使用本申请的封孔装置进行封孔时，由于防止了封孔材料流失，且保证了足够多的封孔材料进行发泡，因此可保证使钻孔周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气通道和裂隙，即消除初期漏气通道；进一步保证使钻孔得到可靠的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气通道和裂隙，即避免后期漏气通道的产生和发展，从而实现对钻孔的密封。

Claims (10)

1.一种用于钻孔的封孔装置，其特征在于，所述封孔装置包括封孔管(1)、囊袋(2)、内堵漏塞(4)、外堵漏塞(5)和拉绳(6)；所述封孔管(1)的两端分别按照过盈配合的方式套设有内堵漏塞(4)和外堵漏塞(5)，且所述封孔管(1)的两端分别从所述内堵漏塞(4)和外堵漏塞(5)中穿出；所述囊袋(2)包括囊膜(23)，所述囊膜(23)同轴环绕设置于所述封孔管(1)的外部，并与所述封孔管(1)的外壁形成密封的环形囊袋；所述囊膜(23)的厚度≤1mm，优选所述囊膜(23)的厚度≤0.5mm；所述囊袋(2)内设置有沿轴向方向的至少两个隔挡(21)，所述隔挡(21)将所述囊袋(2)分隔成至少两个相互不连通的囊室(22)；所述拉绳(6)的一端固定连接于至少一个所述隔挡(21)上用于对隔挡(21)进行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞(5)；所述囊袋(2)内盛装封孔材料，所述封孔材料包括多种组份，各个所述囊室(22)内分别盛装所述封孔材料的其中一种组份。

2.根据权利要求1所述的封孔装置，其特征在于，所述封孔装置还包括单向排气管(3)，所述单向排气管(3)的闭口端经所述外堵漏塞(5)伸入所述囊袋(2)内，所述单向排气管(3)在伸入所述囊袋(2)内的管壁上设置有多个排气孔(31)，所述单向排气管(3)的开口端位于所述外堵漏塞(5)的外部用于由内向外排气。

3.根据权利要求1或2所述的封孔装置，其特征在于，所述封孔装置还包括加压管(8)，所述加压管(8)的一端经所述外堵漏塞(5)伸入所述囊袋(2)内，另一端用于与加压装置相连接；优选地，所述加压装置为压风系统。

4.根据权利要求3所述的封孔装置，其特征在于，所述加压管(8)与所述加压装置相连接的一端还设置有单向阀(81)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的封孔装置，其特征在于，所述封孔材料选自马丽散、艾格劳尼、罗克休液、罗克休胶和罗克休泡沫中的任一种；优选地，所述封孔材料为马丽散，所述马丽散包括A组份和B组份；所述A组分为马丽散树脂，所述B组分为马丽散催化剂；所述囊袋(2)有两个囊室(22)，所述两个囊室(22)中分别盛装所述A组分和所述B组分。

6.根据权利要求1-5任一项所述的封孔装置，其特征在于，所述囊膜(23)为塑料膜，所述囊膜(23)选自PE塑料膜、PPR塑料膜、PP塑料膜、PS塑料膜、PA塑料膜、HDPE塑料膜和PVC塑料膜中的任一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的封孔装置，其特征在于，所述隔挡(21)为带胶塑料布，用于在所述囊袋(2)内粘贴固定以将所述囊袋(2)分隔成至少两个囊室(22)；优选地，所述隔挡(21)选自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的封孔装置，其特征在于，所述拉绳(6)为不带胶塑料布；优选地，所述拉绳(6)选自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的封孔装置，其特征在于，所述封孔装置还包括保护套管(7)，所述保护套管(7)可移除地套设于所述囊袋(2)的外侧；优选地，所述保护套管(7)包括套管(71)和可拆卸地盖合于所述套管(71)两端的管盖(72)。

10.权利要求1-9任一项所述的封孔装置在钻孔封孔中的用途，优选地，所述钻孔包括瓦斯抽采钻孔、矿井探放水钻孔以及隧道工程中的钻孔。