CN111271022B - 一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封方法及密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封方法及密封装置，对密封装置进行组装；将组装完成的密封装置放入到钻孔中，启动密封装置中的上定位装置和下定位装置，将密封装置预固定到钻孔中；开启密封装置中的卡瓦装置，将密封装置固定在钻孔中；开启第一充气阀和第二充气阀，充气泵对上环形气囊和下环形气囊进行充气，上环形气囊和下环形气囊与钻孔的内壁进行密封接触，对抽采钻孔进行压风密封；方便对将密封装置定位固定安装在钻孔中，密封装置定位准确，在密封时不会受周围环境的影响，有效的提高了对钻孔的密封作用，避免以定位部准确、固定不稳定造成瓦斯发生泄漏的情况。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯治理领域，具体涉及一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封方法及密封装置。
背景技术
瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，而抽采钻孔密封对抽采效果有着很大的影响，主要表现为钻孔抽采过程中漏气现象严重，瓦斯抽采浓度低。这直接导致很多煤矿抽采的瓦斯达不到可以利用的浓度条件，瓦斯利用率低下，大量瓦斯直排大气，不仅造成资源的巨大浪费，也对环境造成了污染。
目前最常用的封孔方法是通过专用配套装置或聚氨酯封堵钻孔内抽采密封段两侧，然后在中间注入水泥浆来实现封孔(俗称两堵一注)。这个方法由于受井下工作环境、操作人员素质以及浆材配比搅拌等诸多因素影响，且工艺比较繁琐，很难达到满意的密封效果。硬化固结后的密封材质，随着开采动压的影响，会形成新的漏气通道，进一步降低密封效果，抽采负压作用下漏气严重。
为解决该技术问题，中国专利201810501113.8公开了一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封方法，该密封方法采用膨胀管对钻孔进行密封，但是该种方法在使用时定位不准确，密封装置在进行密封时，容易发生移动，导致不能完全的对钻孔进行有效的密封，出现瓦斯发生泄漏的情况，在进行密封时，靠膨胀管整个密封装置进行支撑，支撑不稳定，在密封过程中，容易穿线密封装置滑落的情况。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够密封稳定性好、定位准确的煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封方法及密封装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封方法，按照如下步骤进行：
S1、对密封装置进行组装；
S2、将组装完成的密封装置放入到钻孔中，启动密封装置中的上定位装置和下定位装置，将密封装置预固定到钻孔中；
S3、开启密封装置中的卡瓦装置，将密封装置固定在钻孔中；
S4、开启第一充气阀和第二充气阀，充气泵对上环形气囊和下环形气囊进行充气，上环形气囊和下环形气囊与钻孔的内壁进行密封接触，对抽采钻孔进行压风密封。
充气泵对上环形气囊和下环形气囊充气时，所述上环形气囊和下环形气囊粘附在钻孔的内壁上。
一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，包括同轴设置的内抽采管和外抽采管，所述内抽采管和外抽采管的上端通过环形固定块固定连接，所述外抽采管的中部设有多个均匀环绕的卡瓦装置，所述卡瓦装置上下两端的外抽采管上分别设有上环形气囊和下环形气囊，所述上环形气囊和下环形气囊分别与充气泵通过第一充气阀和第二充气阀连通；
所述外抽采管的上下两端分别设有上定位装置和下定位装置，且该上定位装置位于上环形气囊的上方且与上环形气囊接触，所述下定位装置位于下环形气囊的下方且与下环形气囊接触；
所述内抽采管和外抽采管之间设有用于启动卡瓦装置的启动装置，且该启动装置的端部穿过环形固定块延伸到内抽采管和外抽采管外，所述启动装置启动卡瓦装置与钻孔的内壁固定连接。
所述的卡瓦装置包括镶嵌在外抽采管中部的卡瓦本体，所述卡瓦本体内设有压缩腔，所述卡瓦本体上穿设有推动杆，该推动杆的两端分别延伸到到压缩腔外，且推动杆与外抽采管外设有的带齿卡块固定连接，位于压缩腔内的推动杆上套设有推板，所述推板与压缩腔靠近带齿卡块的端部之间设有压缩弹簧，所述推动杆位于外抽采管和内抽采管之间的端部与启动装置固定连接，所述的启动装置推动推动杆使所述带齿卡块与圆钻孔固定抵接。
所述启动装置包括下推杆、固定在下推杆下端的楔形推块；
所述下推杆上端设有旋转螺杆，所述旋转螺杆的下端与下推杆之间通过连接旋转装置连接，该旋转螺杆的上端穿过环形固定块延伸到外抽采管和内抽采管外，且该旋转螺杆与环形固定块螺纹连接，所述旋转螺杆转动时，所述下推杆推动楔形推块移动；
所述推动杆位于外抽采管和内抽采管之间的端部设有楔形面，且该推动杆端部的楔形面与楔形推块的楔形面接触配合。
所述连接旋转装置包括固定设在下推杆顶部的连接板、固定设在连接板上的固定套筒，所述固定套筒与旋转螺杆的下端通过轴承连接。
所述外抽采管和内抽采管之间通过连接套筒固定连接，所述下推杆穿在连接套筒中，所述下推杆顶部设有的连接板与连接套筒之间的下推杆上套设有复位弹簧，所述轴承的内圈固定连接有连接凹槽座，所述旋转螺杆的下端与连接凹槽座上的凹槽接触。
所述上定位装置和下定位装置是由定位气囊构成。
本发明的有益效果是：方便对将密封装置定位固定安装在钻孔中，密封装置定位准确，在密封时不会受周围环境的影响，有效的提高了对钻孔的密封作用，避免以定位部准确、固定不稳定造成瓦斯发生泄漏的情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A部放大结构示意图；
图3是图1中B部放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，包括同轴设置的内抽采管2和外抽采管1，所述外抽采管与钻孔的内壁进行压风密封连接，所述内抽采管用于对煤矿中的瓦斯进行抽采；
所述内抽采管2和外抽采管1的上端通过环形固定块12固定连接，所述外抽采管1的中部设有多个均匀环绕的卡瓦装置8，所述卡瓦装置8上下两端的外抽采管1上分别设有上环形气囊6和下环形气囊7，所述上环形气囊6和下环形气囊7分别与充气泵通过第一充气阀和第二充气阀连通；所述的环形固定连接块12用于将内抽采管2和外抽采管1进行同中心轴固定连接起来，所述的上环形气囊和下环形气囊发生膨胀时，上下环形气囊与钻孔3的内壁进行紧密的接触，将对钻孔3中的缝隙进行密封，同时在所述上下环形气囊的外表面设有改性沥青涂层，在上下环形气囊发生膨胀时，改性滤清涂层发生破裂，该改性沥青渗透到钻孔中的较大缝隙中，对缝隙进行有效的密封，有效的提高了密封装置的压风密封作用，在使用时，将整个密封装置放入到钻孔中，然后通过卡瓦装置8将密封装置固定连接在钻孔中，第一充气阀和第二充气阀(图中未画出)开启，充气泵对上下环形气囊进行充气，上下环形气囊发生膨胀与钻孔进行密封接触，对钻孔的内壁进行压空密封，所述的第一充气阀和第二充气阀及充气泵的具体位置不进行限定，可以射在整个密封装置外，也可以独立设置，都在本发明的保护范围之类；
所述卡瓦装置8主要是将密封装置固定安装在钻孔3中，所述的卡瓦装置8是多个，均匀环绕设置在外抽采管上，保证能够稳定的将整个密封装置固定在钻孔3中，如图2所示包括镶嵌在外抽采管1中部的卡瓦本体804，该卡瓦本体804穿设在外抽管1的壁上，与外抽采管1进行焊接或为一体结构；所述卡瓦本体804内设有压缩腔807，所述卡瓦本体804上穿设有推动杆802，该推动杆802的两端分别延伸到到压缩腔807外，且推动杆802与外抽采管1外设有的带齿卡块801固定连接，该带齿卡块801在使用时通过推动杆802进行推动，该带齿卡块801固定镶嵌到钻孔的孔壁内将整个密封装置连接到钻孔内，
位于压缩腔807内的推动杆802上套设有推板805，所述推板805与压缩腔807靠近带齿卡块801的端部之间设有压缩弹簧806，所述推动杆802位于外抽采管1和内抽采管2之间的端部与启动装置固定连接，所述的启动装置推动推动杆802使所述带齿卡块801与圆钻孔3固定抵接；
在带齿卡块801被推动插入到钻孔的孔壁内时，所述压缩弹簧806被压缩，当完成抽采后，需要将整个密封装置从钻孔中取出，避免将该密封装置留在钻孔中造成环境的污染，此时启动装置不在对推动杆产生作用力，此时被压缩的压缩弹簧需要进行复位，推动推动杆向内抽采管方向运动，将带齿卡块从钻孔中拔出，密封装置与钻孔分离，方便将整个密封装置从钻孔中取出，避免密封装置留在钻孔中造成环境的污染；
所述内抽采管2和外抽采管1之间设有用于启动卡瓦装置8的启动装置，且该启动装置的端部穿过环形固定块12延伸到内抽采管2和外抽采管1外，所述启动装置启动卡瓦装置8与钻孔3的内壁固定连接。
所述启动装置主要是将推动杆802推动使带齿卡块与钻孔的内壁接触连接，同时保证在该密封装置工作时，所述的启动装置一直对所述的推动杆802进行作用，保证带齿卡块与钻孔之间连接的稳定性，具体的是，所述的启动装置包括启动装置包括下推杆10、固定在下推杆10下端的楔形推块803；该楔形推块803与推动杆802端部设有的楔形面接触配合，下推杆推动楔形推块下行时，所述推动杆802能够带动带齿卡块与钻孔进行连接；
所述下推杆10上端设有旋转螺杆11，所述旋转螺杆11的下端与下推杆10之间通过连接旋转装置9连接，该旋转螺杆11的上端穿过环形固定块12延伸到外抽采管1和内抽采管2外，且该旋转螺杆11与环形固定块12螺纹连接，所述旋转螺杆11转动时，所述下推杆10推动楔形推块803移动；所述旋转螺杆11通过连接旋转装置与下推杆10进行连接，在旋转螺杆11发生转动时，所述下推杆10所受到的力为向下的推力，并不随所述旋转螺杆11发生转动，所述旋转螺杆与环形固定块12进行螺纹连接，在转动旋转螺杆发生转动时，所述旋转螺杆11相对环形固定块12下行后上行，推动所述的下推杆10进行下行，下推杆10上的楔形推块推动推动杆移动，使所述的带齿卡块能够钉在钻孔的内部上；
所述的旋转螺杆11在转动时可以通过手动转动也可以通过电机进行驱动，任何方式驱动旋转螺杆11进行转动，都属于本位于本申请保护的范围之内；
进一步的，为了使所述的旋转螺杆和下推杆不会发生相对的转动，并且不会影响到旋转螺杆的转动。如图3所示连接旋转装置9包括固定设在下推杆10顶部的连接板901、固定设在连接板901上的固定套筒902，所述固定套筒902与旋转螺杆11的下端通过轴承903连接；所述的固定套筒902与轴承的外环固定连接，所述旋转螺杆与轴承的内环连接，保证旋转螺杆在转动的过程中，不会带动下推杆进行转动，只能够进行上下移动；
具体的是，为了保证下推杆在移动过程中的稳定性，所述外抽采管1和内抽采管2之间通过连接套筒13固定连接，所述下推杆10穿在连接套筒13中，所述下推杆10顶部设有的连接板901与连接套筒13之间的下推杆10上套设有复位弹簧14，所述轴承903的内圈固定连接有连接凹槽座904，所述旋转螺杆11的下端与连接凹槽座904上的凹槽接触。
在使用时，所述的旋转螺杆在转动的过程中下行，旋转螺杆的端部插入到连接凹槽座904的凹槽中，带动连接凹槽座进行转动，同时下压下推杆进行下行，下推杆在下行的过程中，复位弹簧被压缩，当完成工作时，需要将密封装置从钻孔中取出，反转旋转螺杆，旋转螺杆上行，下推杆加载的下压力消失，此时复位弹簧需要复位，推动下推杆上行，带动楔形推块上行，推动杆失去作用力，压缩弹簧推动推动杆移动，将带齿卡块从钻孔上拔出，密封装置与钻孔分离，将密封装置从钻孔中取出。
同时为了在进行密封作业时，首先对密封装置进行定位，然后同时或分开通过卡瓦装置进行固定，避免因不能同时启动卡瓦装置，造成密封装置在固定时发生移动的情况，对此所述外抽采管1的上下两端分别设有上定位装置4和下定位装置5，且该上定位装置4位于上环形气囊6的上方且与上环形气囊6接触，所述下定位装置5位于下环形气囊7的下方且与下环形气囊7接触；所述上定位装置4和下定位装置5通过气囊构成，在使用时，将所述的密封装置放入到钻孔3中，然后对上定位装置和下定位装置进行充气，所在充气的过程中，所述上定位装置和下定位装置预先固定在钻孔3中，然后可以同时开启或按顺序开启卡瓦装置，通过卡瓦装置将密封装置固定在钻孔3中，然后对上下环形充气气囊进行充气实现压风密封。
具体在使用时，按照如下方法进行：
S1、对密封装置进行组装；该密封装置的组装按照该密封装置的部件及说明书进行组装；
S2、将组装完成的密封装置放入到钻孔3中，启动密封装置中的上定位装置4和下定位装置5，将密封装置预固定到钻孔3中；在进行将上定位装置4和下定位装置5进行定位时，主要通过对所述上下定位装置中充气，当所述上下定位装置充气完成后，上下定位装置与钻孔3的内壁抵触，实现预固定的目的；
S3、当进行上下定位装置完成预固定后，同时或按顺序开启卡瓦装置将密封装置固定连接在钻孔中，完成密封装置的固定；
S4、完成密封装置固定后，开启第一充气阀和第二充气阀，充气泵对上环形气囊6和下环形气囊7进行充气，将所述上环形气囊6和下环形气囊7与钻孔3的内壁进行密封接触，对抽采钻孔进行压风密封，在上环形气囊6和下环形气囊7充气过程中，上下环形气囊上的改性沥青涂层发生破裂，该改性沥青渗透到钻孔中的较大缝隙中，对缝隙进行有效的密封，有效的提高了密封装置的压风密封作用。
在未充气时，所述充气泵对上环形气囊6和下环形气囊7充气时，所述上环形气囊6和下环形气囊7粘附在钻孔3的内壁上，保证该密封装置的整体性，方便其在运输和安装。
上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，其特征在于，包括同轴设置的内抽采管(2)和外抽采管(1)，所述内抽采管(2)和外抽采管(1)的上端通过环形固定块(12)固定连接，所述外抽采管(1)的中部设有多个均匀环绕的卡瓦装置(8)，所述卡瓦装置(8)上下两端的外抽采管(1)上分别设有上环形气囊(6)和下环形气囊(7)，所述上环形气囊(6)和下环形气囊(7)分别与充气泵通过第一充气阀和第二充气阀连通；
所述外抽采管(1)的上下两端分别设有上定位装置(4)和下定位装置(5)，且该上定位装置(4)位于上环形气囊(6)的上方且与上环形气囊(6)接触，所述下定位装置(5)位于下环形气囊(7)的下方且与下环形气囊(7)接触；
所述内抽采管(2)和外抽采管(1)之间设有用于启动卡瓦装置(8)的启动装置，且该启动装置的端部穿过环形固定块(12)延伸到内抽采管(2)和外抽采管(1)外，所述启动装置启动卡瓦装置(8)与钻孔(3)的内壁固定连接；
所述密封装置的密封方法按照如下步骤进行：
S1、对密封装置进行组装；
S2、将组装完成的密封装置放入到钻孔(3)中，启动密封装置中的上定位装置(4)和下定位装置(5)，将密封装置预固定到钻孔(3)中；
S3、开启密封装置中的卡瓦装置(8)，将密封装置固定在钻孔(3)中；
S4、开启第一充气阀和第二充气阀，充气泵对上环形气囊(6)和下环形气囊(7)进行充气，上环形气囊(6)和下环形气囊(7)与钻孔(3)的内壁进行密封接触，对抽采钻孔进行压风密封；
充气泵对上环形气囊(6)和下环形气囊(7)充气时，所述上环形气囊(6)和下环形气囊(7)粘附在钻孔(3)的内壁上。
2.根据权利要求1所述一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，其特征在于，所述的卡瓦装置(8)包括镶嵌在外抽采管(1)中部的卡瓦本体(804)，所述卡瓦本体(804)内设有压缩腔(807)，所述卡瓦本体(804)上穿设有推动杆(802)，该推动杆(802)的两端分别延伸到压缩腔(807)外，且推动杆(802)与外抽采管(1)外设有的带齿卡块(801)固定连接，位于压缩腔(807)内的推动杆(802)上套设有推板(805)，所述推板(805)与压缩腔(807)靠近带齿卡块(801)的端部之间设有压缩弹簧(806)，所述推动杆(802)位于外抽采管(1)和内抽采管(2)之间的端部与启动装置固定连接，所述的启动装置推动推动杆(802)使所述带齿卡块(801)与圆钻孔(3)抵接。
3.根据权利要求2所述一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，其特征在于，所述启动装置包括下推杆(10)、固定在下推杆(10)下端的楔形推块(803)；
所述下推杆(10)上端设有旋转螺杆(11)，所述旋转螺杆(11)的下端与下推杆(10)之间通过连接旋转装置(9)连接，该旋转螺杆(11)的上端穿过环形固定块(12)延伸到外抽采管(1)和内抽采管(2)外，且该旋转螺杆(11)与环形固定块(12)螺纹连接，所述旋转螺杆(11)转动时，所述下推杆(10)推动楔形推块(803)移动；
所述推动杆(802)位于外抽采管(1)和内抽采管(2)之间的端部设有楔形面，且该推动杆(802)端部的楔形面与楔形推块(803)的楔形面接触配合。
4.根据权利要求3所述一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，其特征在于，所述连接旋转装置(9)包括固定设在下推杆(10)顶部的连接板(901)、固定设在连接板(901)上的固定套筒(902)，所述固定套筒(902)与旋转螺杆(11)的下端通过轴承(903)连接。
5.根据权利要求4所述一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，其特征在于，所述外抽采管(1)和内抽采管(2)之间通过连接套筒(13)固定连接，所述下推杆(10)穿在连接套筒(13)中，所述下推杆(10)顶部设有的连接板(901)与连接套筒(13)之间的下推杆(10)上套设有复位弹簧(14)，所述轴承(903)的内圈固定连接有连接凹槽座(904)，所述旋转螺杆(11)的下端与连接凹槽座(904)上的凹槽接触。
6.根据权利要求1所述一种煤矿瓦斯抽采钻孔压风密封装置，其特征在于，所述上定位装置(4)和下定位装置(5)是由定位气囊构成。
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