CN109083614A - 瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，包括注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头，注浆硬管与瓦斯抽采管平行分布，注浆硬管前端通过进浆接头与可回收注浆管相互连通，安全阀位于靠近进浆接口一端注浆硬管位置上，单向阀沿注浆硬管轴线方向均布，爆破阀位于相邻的两个注浆囊袋之间的注浆硬管上并与一个单向阀连通，注浆囊袋一端穿套在注浆硬管外，并包覆在一个单向阀外部；其使用方法包括封堵器装配，注浆及回收注浆管等三步。本发明能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生和发展，提高封孔效果。

Description

瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器及其使用方法

技术领域

本发明涉瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器及其使用方法，属瓦斯抽采技术领域。

背景技术

我国煤矿井下瓦斯抽采装备方法很多，大多都是对距钻孔一定距离处进行一段封孔处理。煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔分为永久性封孔和临时性封孔。目前，公知的永久性封孔是以发泡聚氨酯、发泡水泥和其它发泡材料作为封孔材料。瓦斯抽采临时性封孔多采用机械封孔装置封孔。目前的囊袋式封孔器大都是将囊袋固定在瓦斯抽采管上，再用另一根细管向囊袋中注浆。这种封孔器抽出瓦斯浓度都得到了大幅度提到。但是这种封孔器长度固定，无法根据矿井煤层实际状况对封堵长度及抽采管孔径进行调整，且在矿井内运输不便。本申请人发明的“瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法”存在不能调整封孔段长度及抽采孔径的弊端，而且封孔器整体外径较大，遇到钻孔塌孔时，很难将封孔器顺利插入钻孔内，且当前的封孔器整体较长，不方便运输。因此，针对这一问题，迫切需要开发一种全新的瓦斯抽采孔封堵器及与其相应的抽采方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，包括注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头，注浆硬管至少一根，并与瓦斯抽采管平行分布，注浆硬管前端通过进浆接头与可回收注浆管相互连通，末端与密封堵头连接，可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头及密封堵头同轴分布，注浆硬管上设一个安全阀、至少三个单向阀及至少一个爆破阀，其中安全阀位于靠近进浆接口一端注浆硬管位置上，单向阀沿注浆硬管轴线方向均布，爆破阀位于相邻的两个注浆囊袋之间的注浆硬管上并与一个单向阀连通，注浆硬管设若干出浆口，并通过出浆口分别与单向阀、安全阀、爆破阀相互连通，且单向阀、安全阀、爆破阀均通过至少两个出浆口与注浆硬管相互连通，注浆囊袋数量与单向阀数量一致，注浆囊袋为密闭腔体结构，且其一端穿套在注浆硬管外，并包覆在一个单向阀外部，另一端呈螺旋状缠绕在注浆硬管和瓦斯抽采管外表面，单向阀与注浆囊袋相互连通，安全阀、爆破阀均位于注浆囊袋外部，且安全阀、爆破阀与注浆囊袋间间距至少为3厘米，可回收注浆管前端嵌于进浆接头内，并与进浆接头间通过至少一条剪切销连接，剪切销轴线与可回收注浆管轴线垂直分布。

进一步的，所述的注浆硬管和瓦斯抽采管间通过卡扣及绑带相互连接。

进一步的，所述的各单向阀、安全阀、爆破阀与注浆硬管连通的各出浆口，均环绕注浆硬管轴线均布，且相邻的两个出浆口轴线夹角为0°—120°。

进一步的，所述的注浆囊袋在缠绕包覆注浆硬管和瓦斯抽采管外表面时，以注浆硬管轴线为轴线，并采用阿基米德螺旋线、斐波那契螺旋线及等角螺旋线中的任意一种螺旋结构。

瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器的使用方法包括如下步骤：

第一步，封堵器装配，首先根据瓦斯抽采孔的深度及直径确定注浆囊袋的数量，且注浆囊袋至少两个，然后对注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头等零部件进行组装，在完成组装后，将注浆囊袋缠绕包覆在瓦斯抽采管和注浆硬管外表面，最后将组装好的封孔器的囊袋缠绕包覆在瓦斯抽采管外，并与瓦斯抽采管一同安装到瓦斯抽采孔内，并使注浆硬管一种一端管口位于瓦斯抽采孔外，且封孔器通过爆破阀和安全阀与瓦斯抽采孔相互连通；

第二步，封孔注浆，在完成第一步的操作后，启动注浆泵，并将封堵用的浆液通过可回收注浆管输送到注浆硬管内，并通过出浆口分别与单向阀、安全阀、爆破阀连通并保压，首先当注浆硬管内压力大于单向阀设定压力时，浆液通过单向阀注入到注浆囊袋内，并驱动注浆囊袋进行增压膨胀，并对瓦斯抽采孔进行挤压封堵作业，然后当注浆囊袋压力上升至导致注浆硬管和浆囊袋内压力一致且大于爆破阀设定压力时，浆液通过爆破阀进入到瓦斯抽采孔内，并对瓦斯抽采孔内的空腔及缝隙进行密封填充，直至瓦斯抽采孔内浆液压力上升并大于安全阀压力时，安全阀工作并对注浆硬管进行泄压，从而完成注浆作业；

第三步，回收注浆管，在完成第二步作业后且在浆液未凝固前，沿可回收注浆管轴线方向施加外力，当外力大于剪切销承载力时，剪切销断裂并取下可回收注浆管，然后对注浆管进行清洁即可。

进一步的，所述的第一步中，在对注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头等零部件进行组装时，注浆硬管与进浆接头间另可通过长度不小于20厘米的晒筛孔管连接。

本发明这种瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器能够串联多个囊袋，能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生和发展，提高封孔效果，本封孔方法使封孔段钻孔周围产生高应力区，极大降低了钻孔周围煤体的透气性，实现了对封孔段钻孔有效的封孔目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明断面结构示意图；

图3为本发明使用方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，包括注浆囊袋1、可回收注浆管2、注浆硬管3、进浆接头4、单向阀5、安全阀6、爆破阀7及密封堵头8，注浆硬管3至少一根，并与瓦斯抽采管9平行分布，注浆硬管3前端通过进浆接头4与可回收注浆管2相互连通，末端与密封堵头8连接，可回收注浆管2、注浆硬管3、进浆接头4及密封堵头8同轴分布，注浆硬管3上设一个安全阀6、至少三个单向阀5及至少一个爆破阀7，其中安全阀6位于靠近进浆接口一端注浆硬管3位置上，单向阀5沿注浆硬管3轴线方向均布，爆破阀7位于相邻的两个注浆囊袋1之间的注浆硬管3上并与一个单向阀5连通，注浆硬管3设若干出浆口10，并通过出浆口10分别与单向阀5、安全阀6、爆破阀7相互连通，且单向阀5、安全阀6、爆破阀7均通过至少两个出浆口10与注浆硬管3相互连通，注浆囊袋1数量与单向阀5数量一致，注浆囊袋1为密闭腔体结构，且其一端穿套在注浆硬管3外，并包覆在一个单向阀5外部，另一端呈螺旋状缠绕在注浆硬管3和瓦斯抽采管9外表面，单向阀5与注浆囊袋1相互连通，安全阀6、爆破阀7均位于注浆囊袋1外部，且安全阀6、爆破阀7与注浆囊袋1间间距至少为3厘米，可回收注浆管2前端嵌于进浆接头4内，并与进浆接头4间通过至少一条剪切销11连接，剪切销11轴线与可回收注浆管2轴线垂直分布。

本实施例中，所述的注浆硬管3和瓦斯抽采管9间通过卡扣及绑带相互连接。

本实施例中，所述的各单向阀5、安全阀6、爆破阀7与注浆硬管3连通的各出浆口10，均环绕注浆硬管3轴线均布，且相邻的两个出浆口10轴线夹角为30°—120°。

本实施例中，所述的注浆囊袋1在缠绕包覆注浆硬管3和瓦斯抽采管9外表面时，以注浆硬管3轴线为轴线，并采用阿基米德螺旋线、斐波那契螺旋线及等角螺旋线中的任意一种螺旋结构。

本实施例中，所述的出浆口10为横截面为矩形及等腰梯形结构中的任意一种。

如图3所示，瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器的使用方法包括如下步骤：

第一步，封堵器装配，首先根据瓦斯抽采孔的深度及直径确定注浆囊袋的数量，且注浆囊袋至少两个，然后对注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头等零部件进行组装，在完成组装后，将注浆囊袋缠绕包覆在瓦斯抽采管和注浆硬管外表面，最后将组装好的封孔器的囊袋缠绕包覆在瓦斯抽采管外，并与瓦斯抽采管一同安装到瓦斯抽采孔内，并使注浆硬管一种一端管口位于瓦斯抽采孔外，且封孔器通过爆破阀和安全阀与瓦斯抽采孔相互连通；

第二步，封孔注浆，在完成第一步的操作后，启动注浆泵，并将封堵用的浆液通过可回收注浆管输送到注浆硬管内，并通过出浆口分别与单向阀、安全阀、爆破阀连通并保压，首先当注浆硬管内压力大于单向阀设定压力时，浆液通过单向阀注入到注浆囊袋内，并驱动注浆囊袋进行增压膨胀，并对瓦斯抽采孔进行挤压封堵作业，然后当注浆囊袋压力上升至导致注浆硬管和浆囊袋内压力一致且大于爆破阀设定压力时，浆液通过爆破阀进入到瓦斯抽采孔内，并对瓦斯抽采孔内的空腔及缝隙进行密封填充，直至瓦斯抽采孔内浆液压力上升并大于安全阀压力时，安全阀工作并对注浆硬管进行泄压，从而完成注浆作业；

第三步，回收注浆管，在完成第二步作业后且在浆液未凝固前，沿可回收注浆管轴线方向施加外力，当外力大于剪切销承载力时，剪切销断裂并取下可回收注浆管，然后对注浆管进行清洁即可。

本实施例中，所述的第一步中，在对注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头等零部件进行组装时，注浆硬管与进浆接头间另可通过长度至少为50厘米的晒筛孔管连接。

本发明这种瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器能够串联多个囊袋，能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生和发展，提高封孔效果，本封孔方法使封孔段钻孔周围产生高应力区，极大降低了钻孔周围煤体的透气性，实现了对封孔段钻孔有效的封孔目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，其特征在于：所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器包括注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头，所述的注浆硬管至少一根，并与瓦斯抽采管平行分布，所述的注浆硬管前端通过进浆接头与可回收注浆管相互连通，末端与密封堵头连接，所述的可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头及密封堵头同轴分布，所述的注浆硬管上设一个安全阀、至少三个单向阀及至少一个爆破阀，其中安全阀位于靠近进浆接口一端注浆硬管位置上，单向阀沿注浆硬管轴线方向均布，所述的爆破阀位于相邻的两个注浆囊袋之间的注浆硬管上并与一个单向阀连通，所述的注浆硬管设若干出浆口，并通过出浆口分别与单向阀、安全阀、爆破阀相互连通，且单向阀、安全阀、爆破阀均通过至少两个出浆口与注浆硬管相互连通，所述的注浆囊袋数量与单向阀数量一致，所述的注浆囊袋为密闭腔体结构，且其一端穿套在注浆硬管外，并包覆在一个单向阀外部，另一端呈螺旋状缠绕在注浆硬管和瓦斯抽采管外表面，所述的单向阀与注浆囊袋相互连通，所述的安全阀、爆破阀均位于注浆囊袋外部，且安全阀、爆破阀与注浆囊袋间间距至少为3厘米，所述的可回收注浆管前端嵌于进浆接头内，并与进浆接头间通过至少一条剪切销连接，所述的剪切销轴线与可回收注浆管轴线垂直分布。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，其特征在于：所述的注浆硬管和瓦斯抽采管间通过卡扣及绑带相互连接。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，其特征在于：所述的各单向阀、安全阀、爆破阀与注浆硬管连通的各出浆口，均环绕注浆硬管轴线均布，且相邻的两个出浆口轴线夹角为0°—120°。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器，其特征在于：所述的注浆囊袋在缠绕包覆注浆硬管和瓦斯抽采管外表面时，以注浆硬管轴线为轴线，并采用阿基米德螺旋线、斐波那契螺旋线及等角螺旋线中的任意一种螺旋结构。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器的使用方法，其特征在于：所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器的使用方法包括如下步骤：

第一步，封堵器装配，首先根据瓦斯抽采孔的深度及直径确定注浆囊袋的数量，且注浆囊袋至少两个，然后对注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头等零部件进行组装，在完成组装后，将注浆囊袋缠绕包覆在瓦斯抽采管和注浆硬管外表面，最后将组装好的封孔器的囊袋缠绕包覆在瓦斯抽采管外，并与瓦斯抽采管一同安装到瓦斯抽采孔内，并使注浆硬管一种一端管口位于瓦斯抽采孔外，且封孔器通过爆破阀和安全阀与瓦斯抽采孔相互连通；

第二步，封孔注浆，在完成第一步的操作后，启动注浆泵，并将封堵用的浆液通过可回收注浆管输送到注浆硬管内，并通过出浆口分别与单向阀、安全阀、爆破阀连通并保压，首先当注浆硬管内压力大于单向阀设定压力时，浆液通过单向阀注入到注浆囊袋内，并驱动注浆囊袋进行增压膨胀，并对瓦斯抽采孔进行挤压封堵作业，然后当注浆囊袋压力上升至导致注浆硬管和浆囊袋内压力一致且大于爆破阀设定压力时，浆液通过爆破阀进入到瓦斯抽采孔内，并对瓦斯抽采孔内的空腔及缝隙进行密封填充，直至瓦斯抽采孔内浆液压力上升并大于安全阀压力时，安全阀工作并对注浆硬管进行泄压，从而完成注浆作业；

第三步，回收注浆管，在完成第二步作业后且在浆液未凝固前，沿可回收注浆管轴线方向施加外力，当外力大于剪切销承载力时，剪切销断裂并取下可回收注浆管，然后对注浆管进行清洁即可。

6.根据权利要求5所述的瓦斯抽釆囊袋缠绕式封孔器的使用方法，其特征在于：所述的第一步中，在对注浆囊袋、可回收注浆管、注浆硬管、进浆接头、单向阀、安全阀、爆破阀及密封堵头等零部件进行组装时，注浆硬管与进浆接头间另可通过长度不小于20厘米的晒筛孔管连接。