CN106930720B - 一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置及其封孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置及其封孔方法，装置包括两端的挡板，两端挡板之间间隔设有若干个封孔胶囊，胶囊之间通过致密筛网连接，并形成粘液腔，粘液腔内预填充粘液。封孔胶囊中设有将囊体内部空间分隔成两个单独腔室的隔膜，两个单独腔室分别预填充有接触反应能够释放气体的化学反应物A和B，囊体上设有连通囊体内部的螺孔，触发杆的前端穿过螺孔并伸入到囊体的一个腔室内，触发杆后端预留在囊体的外部并饶有牵引线。拉动牵引线来旋转触发杆戳破隔膜，则封孔胶囊内的反应物A和B接触反应，产生大量气体使胶囊向径向膨胀挤压岩壁并向中间膨胀挤压粘液，粘液受挤压后将钻孔壁之间遗留的空间和钻孔壁内的裂隙封堵严实。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置及其封孔方法。
背景技术
我国煤炭资源丰富，有强劲的经济社会需求，也有长期巨大的开发潜力，但在开发过程中，由于特殊的工作形式与环境，诸如瓦斯、顶板、水、火、煤尘等灾害仍然需要我们去面对和处理。在煤矿事故中,尤以瓦斯事故最为严重,占煤矿总事故的30％以上。有效预防与控制煤矿瓦斯爆炸灾害，对我国现有煤矿90％以上为地下开采的煤炭工业生产格局具有特殊重要的意义和现实的迫切性。
多年来，国内外众多科研工作者为解决煤与瓦斯突出事故做了大量的工作，提出了很多具有创新性的煤层瓦斯压力测定方法。目前的封孔技术主要有固体材料封孔，包括黏土封孔、水泥砂浆封孔：黏土封孔有一定的限制性，采用的封孔操作环节间接限制了封孔长度较短，最终的封孔密闭性不理想导致了封孔测压的效果不理想。水泥砂浆封孔技术也存在一定的缺点，水泥砂浆测压所用的器材测压过后不能再次回收用于下次测压；封孔器封孔，包括胶圈-粘液、胶囊-粘液以及聚氨酯泡沫-粘液等几种类型：胶圈粘液封孔器所采用的封孔原理简化来说就是固体封闭液体，液体封闭气体，虽然这种方法测压效果较好，但是也是存在缺陷的，测压时间一般是比较长的。胶囊-粘液封孔器在现场运用中存在封孔用胶囊容易从钻孔中喷出，造成人员伤亡和财产损失，还有可能发生胶囊卡孔事件等缺陷。聚氨酯泡沫-粘液封孔缺点之处在于聚氨酯这一材料的膨胀效果不易控制在合理的范围之内，因此需要多次封孔才能封孔完毕并达到较好的封孔效果，为测压过程提供完备的测压环境。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置及其封孔方法，实现快速有效封孔。
技术方案：一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，包括位于两端的挡板，两端挡板之间通过位于四个角的刚性连杆固定连接，两端挡板之间间隔设有若干个封孔胶囊，相邻封孔胶囊之间通过致密筛网连接，致密筛网与所述封孔胶囊的外侧面共同形成粘液腔，所述粘液腔内预填充粘液；
所述封孔胶囊包括由弹性材料制备的囊体，囊体中设有将囊体内部空间分隔成两个单独腔室的隔膜，所述隔膜与刚性连杆平行设置，两个单独腔室分别预填充化学反应物A和B，化学反应物A和B接触反应时能够释放气体；所述囊体上设有连通囊体内部的螺孔，触发杆上设有与所述螺孔匹配的螺纹，触发杆的前端穿过所述螺孔并伸入到囊体的一个单独腔室内，触发杆后端预留在囊体的外部，触发杆后端沿一个方向饶有牵引线。
进一步的，所述螺孔正对一根刚性连杆，刚性连杆正对所述螺孔位置设有通孔，所述触发杆后端穿过刚性连杆上的通孔，所述牵引线缠绕在所述触发杆位于所述通孔外侧的部分上。
进一步的，每个封孔胶囊的螺孔均位于囊体的同一侧，通过同一根牵引线连接各个封孔胶囊的触发杆。
进一步的，所述隔膜为塑料薄板，化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液。
进一步的，所述挡板为玻璃纤维增强塑料板。
一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置的封孔方法，包括如下步骤：
步骤1：使用钻头按照设计测压方案，从岩层向煤层进行垂直钻孔操作，钻孔直径小于80mm；
步骤2：在钻孔抵达煤层之后，将钻杆撤出钻孔，并接着用压风设施或者清水对钻孔进行清洗操作；
步骤3：接着利用钢管将多胶囊封孔装置送入钻孔底部煤层；
步骤4：拉动牵引线使触发杆旋转并戳破隔膜，封孔胶囊内的化学反应物A和B接触发生化学反应并产生气体，使囊体膨胀；
步骤5：囊体向径向膨胀挤压岩壁并向中间膨胀挤压粘液，粘液受挤压后将钻孔壁之间遗留的空间和钻孔壁内的裂隙封堵严实，完成封孔过程。
有益效果：本发明的一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置及其封孔方法，封孔原理为拉动牵引线来旋转触发杆戳破隔膜，则封孔胶囊内的化学反应物A和B接触反应，产生大量气体使胶囊向径向膨胀挤压岩壁并向中间膨胀挤压粘液，粘液受挤压后将钻孔壁之间遗留的空间和钻孔壁内的裂隙封堵严实。
附图说明
图1为煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置的机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，包括位于两端的挡板3，挡板3为玻璃纤维增强塑料板，两端挡板3之间通过位于四个角的刚性连杆4固定连接。两端挡板3之间间隔设有若干个封孔胶囊5，相邻封孔胶囊5之间通过致密筛网9连接，致密筛网9与封孔胶囊5的外侧面共同形成粘液腔，粘液腔内预填充粘液8。如图1所示，本实施例中包括2个封孔胶囊5。
封孔胶囊5包括由弹性材料制备的囊体2，囊体2中设有将囊体内部空间分隔成两个单独腔室的隔膜7，隔膜7与刚性连杆4平行设置，两个单独腔室分别预填充化学反应物A和B，化学反应物A和B接触反应时能够释放气体。本实施例中隔膜7为塑料薄板，化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液。
囊体2上设有连通囊体内部的螺孔，触发杆6上设有与螺孔匹配的螺纹，触发杆6的前端穿过螺孔并伸入到囊体2的一个单独腔室内，触发杆6后端预留在囊体2的外部。本实施例中，螺孔正对一根刚性连杆4，每个封孔胶囊5的螺孔均位于囊体2的同一侧，刚性连杆4正对螺孔位置设有通孔，触发杆6后端穿过刚性连杆4上的通孔，通过同一根牵引线沿一个方向缠绕在所有触发杆6位于通孔外侧的部分上。触发杆6穿过刚性连杆4上的通过再与封孔胶囊5上的螺孔连接，在通过牵引线旋转触发杆6时，刚性连杆4对触发杆6的形态起到稳定作用，便于拉动牵引线来旋转触发杆戳破隔膜的顺利实现。需要说明的是，刚性连杆4上的通孔要略大于触发杆6的直径，通孔内可以涂抹石墨粉等减摩材料；在初始状态下，触发杆6伸入到囊体2的端部与隔膜7之间留有一定间隙。
上述煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置的封孔方法，包括如下步骤：
步骤1：使用钻头按照设计测压方案，从岩层向煤层进行垂直钻孔操作，钻孔直径小于80mm；
步骤2：在钻孔抵达煤层之后，将钻杆撤出钻孔，并接着用压风设施或者清水对钻孔进行清洗操作；
步骤3：接着利用钢管将多胶囊封孔装置送入钻孔底部煤层；
步骤4：拉动牵引线使触发杆旋转并戳破隔膜，封孔胶囊内的化学反应物A和B接触发生化学反应并产生气体，使囊体膨胀；
步骤5：囊体向径向膨胀挤压岩壁并向中间膨胀挤压粘液，粘液受挤压后将钻孔壁之间遗留的空间和钻孔壁内的裂隙封堵严实，完成封孔过程。化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液时，发生反应的化学式为：
Al2(SO4)3+6NaHCO3＝3Na2SO4+2Al(OH)3+6CO2
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 (6)
1.一种煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，其特征在于：包括位于两端的挡板（3），两端挡板（3）之间通过位于四个角的刚性连杆（4）固定连接，两端挡板（3）之间间隔设有若干个封孔胶囊（5），相邻封孔胶囊（5）之间通过致密筛网（9）连接，致密筛网（9）与所述封孔胶囊（5）的外侧面共同形成粘液腔，所述粘液腔内预填充粘液（8）；
所述封孔胶囊（5）包括由弹性材料制备的囊体（2），囊体（2）中设有将囊体内部空间分隔成两个单独腔室的隔膜（7），所述隔膜（7）与刚性连杆（4）平行设置，两个单独腔室分别预填充化学反应物A和B，化学反应物A和B接触反应时能够释放气体；所述囊体（2）上设有连通囊体内部的螺孔，触发杆（6）上设有与所述螺孔匹配的螺纹，触发杆（6）的前端穿过所述螺孔并伸入到囊体（2）的一个单独腔室内，触发杆（6）后端预留在囊体（2）的外部，触发杆（6）后端沿一个方向绕有牵引线；封孔胶囊径向膨胀挤压岩壁并向中间膨胀挤压粘液，粘液受挤压后将钻孔壁之间遗留的空间和钻孔壁内的裂隙封堵严实；化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，其特征在于：所述螺孔正对一根刚性连杆（4），刚性连杆（4）正对所述螺孔位置设有通孔，所述触发杆（6）后端穿过刚性连杆（4）上的通孔，所述牵引线缠绕在所述触发杆（6）位于所述通孔外侧的部分上。
3.根据权利要求2所述的煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，其特征在于：每个封孔胶囊（5）的螺孔均位于囊体（2）的同一侧，通过同一根牵引线连接各个封孔胶囊（5）的触发杆（6）。
4.根据权利要求1-3任一所述的煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，其特征在于：所述隔膜（7）为塑料薄板，化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液。
5.根据权利要求4所述的煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置，其特征在于：所述挡板（3）为玻璃纤维增强塑料板。
6.一种使用权利要求1所述的煤矿井下钻孔用多胶囊封孔装置的封孔方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：使用钻头按照设计测压方案，从岩层向煤层进行垂直钻孔操作，钻孔直径小于80mm；
步骤2：在钻孔抵达煤层之后，将钻杆撤出钻孔，并接着用压风设施或者清水对钻孔进行清洗操作；
步骤3：接着利用钢管将多胶囊封孔装置送入钻孔底部煤层；
步骤4：拉动牵引线使触发杆旋转并戳破隔膜，封孔胶囊内的化学反应物A和B接触发生化学反应并产生气体，使囊体膨胀；化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液；
步骤5：囊体向径向膨胀挤压岩壁并向中间膨胀挤压粘液，粘液受挤压后将钻孔壁之间遗留的空间和钻孔壁内的裂隙封堵严实，完成封孔过程。
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