CN106639974A - 一种煤矿用封孔器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用封孔器，该封孔器包括布置在抽采管内腔并在于管壁穿出形成开口的注水管、包裹抽采管并覆盖开口的承压管、以及在开口两侧将承压管密封固定于抽采管的两个钢箍；承压管至少含有一层橡胶层和一层纺布层。本发明有利于抽采后期承压布管内的胶状物质随着钻孔变形而变形时，始终保持承压布管与钻孔壁面保持紧密贴合，实现钻孔长久的密封。同时承压布管内也可以不安装溶凝胶囊，即采用高压水撑起承压布管，始终保持钻孔的良好密封。该装置操作简单可靠，封堵效果好，大大减轻了操作人员的劳动强度，同时也解决了聚氨酯等固体封孔材料在抽采一段时间由于钻孔变形而导致密封不严密的问题。

Description

一种煤矿用封孔器
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下钻孔永久性密封的封孔装置，具体地说是一种煤矿用封孔器。
背景技术
随着煤矿开采深度的增加，很多煤矿都面临着高瓦斯低透气性煤层瓦斯难以预抽的问题，该问题严重制约煤矿的安全生产。解决矿井开采过程中的瓦斯涌出和突出问题最主要的手段，就是采用瓦斯抽采。然而，在瓦斯抽采的过程中，也存在着抽采浓度低、效果差、持续时间短等各种问题。其中的一个最主要的制约因素就是钻孔的密封能力，直接制约着钻孔的抽采效果。为了提高钻孔的抽采效果，延长钻孔的使用时间，目前我国采用最多，效果最好的方法就是“两堵一注”的封孔方法，通常在两个堵头之间灌注的是水泥砂浆。水泥砂浆虽然具有一定强度，但由于水泥在凝固后有收缩的趋势，因此在钻孔壁处就会产生裂隙导致漏气，尤其对于小倾角钻孔，水泥的收缩必然在钻孔上壁产生大裂缝。除此之外，矿井通常也会采用聚氨酯封孔，但由于聚氨酯自身性质，封孔一段时间后，在地压的作用下就会导致其变形，进而失去在煤壁的紧密接触，发生漏气，使钻孔失效。因此常用的封孔方法均存在着不同程度的缺陷，这就使改进封孔方法显得十分必要。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种对钻孔实现长久、有效密封的煤矿用封孔器。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种煤矿用封孔器，安装于抽采管，其特征在于：该封孔器包括布置在抽采管内腔并在于管壁穿出形成开口的注水管、包裹抽采管并覆盖所述开口的承压管、以及在开口两侧将承压管密封固定于抽采管的两个钢箍；所述承压管至少含有一层橡胶层和一层纺布层。
作为本发明进一步优化，所述承压管由内向外分别为橡胶层、纺布层、经阻燃和抗静电处理的保护层。所述保护层包括但不限于阻燃橡胶和抗静电橡胶的组合。
进一步地，所述纺布层为锦纶、涤纶、芳纶的任意一种，或锦纶、涤纶、芳纶的任意两种或三种混纺制成。纺布层用于控制承压管膨胀体积，以防止过度膨胀而破裂。
所述承压管和注水管之间还设有与注水管开口连通的膨胀囊体，所述膨胀囊体充盈状况下为球形或环形。球形的膨胀囊体可从一侧膨胀支撑承压管，而环形的膨胀囊体可从外周各个方向实现支撑。
基于前述技术方案，可通过向注水管注水使其内压达到2MPa，充盈膨胀囊体直接进行密封。由于膨胀囊体本身具有一定的变形能力，在其膨胀状态下可实现有效密封。
作为本发明的进一步优化，还通过将膨胀囊体进行优化，实现其在充盈时遵循钻孔形变，保持承压管与钻孔壁面保持紧密贴合，从而实现长久密封。为了实现该目的，所述膨胀囊体由内层胶囊、溶凝胶囊组成，内层胶囊和溶凝胶囊之间充盈有水溶凝胶。所述注水管开口处设有单向阀。
其中，所述水溶凝胶为具备较大弹性的可溶胶状物质，具有良好的抗压和保湿功能。满足前述条件的现有材料都可以作为水溶凝胶。作为优选的方案，所述水溶凝胶包括但不限于丙凝、羧甲基纤维素钠、水溶性尿醛树脂中的任意一种。
进一步地，所述膨胀囊体在内压超过第一压力时破裂，所述溶凝囊体在内压超过第二压力时破裂，单向阀的开启压力大于第二压力并大于第一压力。
基于前述优化的膨胀囊体及封孔器密封钻孔的方法，向注水管注水至承压管内压为2MPa，其中，所述单向阀开启压力为0.3MPa，第一压力为0.5MPa，第二压力为1MPa。因此，当注水管水压逐渐上升时，先使单向阀开启，向内层胶囊注水，到0.5MPa时内层胶囊破裂，使水和水溶凝胶充分混合，再到1MPa时溶凝胶囊破裂，使水和凝胶的混合物充盈于承压管中。
有益效果：本发明有利于抽采后期承压布管内的胶状物质随着钻孔变形而变形时，始终保持承压布管与钻孔壁面保持紧密贴合，实现钻孔长久的密封。同时承压布管内也可以不安装溶凝胶囊，即采用高压水撑起承压布管，始终保持钻孔的良好密封。该装置操作简单可靠，封堵效果好，大大减轻了操作人员的劳动强度，同时也解决了聚氨酯等固体封孔材料在抽采一段时间由于钻孔变形而导致密封不严密的问题。
附图说明
图1是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种煤矿用封孔器，安装于抽采管，该封孔器包括布置在抽采管内腔并在于管壁穿出形成开口的注水管、包裹抽采管并覆盖开口的承压管、以及在开口两侧将承压管密封固定于抽采管的两个钢箍；承压管由内向外分别为橡胶层、纺布层、经阻燃和抗静电处理的保护层。保护层为阻燃橡胶和抗静电橡胶的组合。
纺布层为锦纶、涤纶、芳纶的任意一种，或锦纶、涤纶、芳纶的任意两种或三种混纺制成。纺布层用于控制承压管膨胀体积，以防止过度膨胀而破裂。
承压管和注水管之间还设有与注水管开口连通的膨胀囊体，膨胀囊体充盈状况下为球形或环形。球形的膨胀囊体可从一侧膨胀支撑承压管，而环形的膨胀囊体可从外周各个方向实现支撑。
注水管外端连接一个压力表，压力表的另一侧通过球阀连接高压水源。打开球阀，即向承压管注水。通过向注水管注水使其内压达到2MPa，充盈膨胀囊体直接进行密封。由于膨胀囊体本身具有一定的变形能力，在其膨胀状态下可实现有效密封。
实施例2
如图1所示，一种煤矿用封孔器，安装于抽采管1，该封孔器包括布置在抽采管1内腔并在于管壁穿出形成开口的注水管3、包裹抽采管1并覆盖开口的承压管2、以及在开口两侧将承压管2密封固定于抽采管1的两个钢箍7；承压管2由内向外分别为橡胶层、纺布层、经阻燃和抗静电处理的保护层，保护层由阻燃橡胶和抗静电橡胶组合而成。纺布层为锦纶材料制成。
承压管2和注水管3之间还设有与注水管3开口连通的膨胀囊体，膨胀囊体充盈状况下为球形或环形。本实施例为球形，球形的膨胀囊体可从一侧膨胀支撑承压管2。膨胀囊体由内层胶囊5、溶凝胶囊6组成，内层胶囊5和溶凝胶囊6之间充盈有水溶凝胶。注水管3开口处设有单向阀4。水溶凝胶采用羧甲基纤维素钠。
膨胀囊体在内压超过第一压力时破裂，溶凝囊体在内压超过第二压力时破裂，单向阀4的开启压力大于第二压力并大于第一压力。
作为本实施例，注水管3外端连接一个压力表8，压力表8的另一侧通过球阀9连接高压水源。打开球阀9，即向承压管2注水。向注水管3逐渐注水至承压管2内压为2MPa，其中，单向阀4开启压力为0.3MPa，第一压力为0.5MPa，第二压力为1MPa。因此，当注水管3水压逐渐上升时，先使单向阀4开启，向内层胶囊5注水，到0.5MPa时内层胶囊5破裂，使水和水溶凝胶充分混合，再到1MPa时溶凝胶囊6破裂，使水和凝胶的混合物充盈于承压管2中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种煤矿用封孔器，安装于抽采管，其特征在于：该封孔器包括布置在抽采管内腔并在于管壁穿出形成开口的注水管、包裹抽采管并覆盖所述开口的承压管、以及在开口两侧将承压管密封固定于抽采管的两个钢箍；所述承压管至少含有一层橡胶层和一层纺布层。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用封孔器，其特征在于：所述承压管由内向外分别为橡胶层、纺布层、经阻燃和抗静电处理的保护层。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿用封孔器，其特征在于：所述纺布层为锦纶、涤纶、芳纶的任意一种，或锦纶、涤纶、芳纶的任意两种或三种混纺制成。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种煤矿用封孔器，其特征在于：所述承压管和注水管之间还设有与注水管开口连通的膨胀囊体，所述膨胀囊体充盈状况下为球形或环形。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿用封孔器，其特征在于：所述膨胀囊体由内层胶囊、溶凝胶囊组成，内层胶囊和溶凝胶囊之间充盈有水溶凝胶；所述注水管开口处设有单向阀。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿用封孔器，其特征在于：所述水溶凝胶包括丙凝、羧甲基纤维素钠、水溶性尿醛树脂中的任意一种。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿用封孔器，其特征在于：所述内层胶囊在内压超过第一压力时破裂，所述溶凝囊体在内压超过第二压力时破裂，单向阀的开启压力小于第一压力，第一压力小于第二压力。
8.利用如权利要求1所述封孔器密封钻孔的方法，其特征在于：向注水管注水至承压管内压为2MPa。
9.利用如权利要求8所述封孔器密封钻孔的方法，其特征在于：向注水管注水至承压管内压为2MPa，其中，所述单向阀开启压力为0.3MPa，第一压力为0.5MPa，第二压力为1MPa。
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