CN111927529B - 一种下行测压钻孔的封孔装置、套件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下行测压钻孔的封孔装置、套件及其使用方法，属于煤矿安全技术领域。封孔装置包括测压管、压盘及卡盘，测压管沿压盘及卡盘之间的连线方向设置，压盘固定设置在测压管上，卡盘上设置有止退卡脚，压盘与卡盘之间设置有气囊及封孔材料袋；封孔套件，包括上述封孔装置，还包括机械驱动单元，机械驱动单元驱动测压管沿测压管的延伸方向移动；使用方法，提供上述封孔装置，包括如下步骤：将封孔装置放入钻孔内；驱动测压管，使压盘朝向卡盘运动；卡盘上的止退卡脚打开，将卡盘约束在钻孔的内壁上；测压管驱动压盘挤压气囊及封孔材料袋，对钻孔进行封堵。本发明能够快速、简便地对下行测压钻孔进行堵孔、封孔，封孔效果良好。

Description

一种下行测压钻孔的封孔装置、套件及其使用方法

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，涉及一种下行测压钻孔的封孔装置、套件及其使用方法。

背景技术

瓦斯灾害防治中，煤层瓦斯压力是煤与瓦斯突出危险性鉴定的重要参数之一，瓦斯压力测定的准确性对矿井安全生产至关重要。在煤层瓦斯压力测定工作中，下行钻孔测定煤层瓦斯压力是不可避免的，下行测压钻孔封孔质量直接影响煤层瓦斯压力测定的准确性。

目前，下行测压钻孔封孔现场封孔工作中有些采用聚氨酯封孔，存在封闭长度较短、不能很好的密封裂隙的问题；有些采用水泥砂浆封孔，而采用水泥砂浆封孔时需要在下行孔孔底附近使用囊袋、聚氨酯等材料进行堵孔，以起到挡浆作用，堵孔效果直接关系到了封孔质量。采用棉纱涂抹聚氨酯的堵孔方法无法适用于孔深较大的下行孔；采用囊袋的堵孔方法，当对囊袋进行注浆时，浆液容易进入下行孔测压气室，影响瓦斯压力测定的准确性。现行的下行钻孔封孔方法有些通过两次钻孔，使得钻孔孔径变化，然后在钻孔内部安装环形软塞挡浆，这种方法需要进行两次钻孔，现场施工繁琐；有些通过“二次钻孔+钢质套管+二次密封”的方法进行封孔，其封孔效果较好，但是大大增加了封孔工作量及成本。

因此，为了快速、简便、高质量的对下行钻孔进行封孔，有必要对下行钻孔封孔装置及方法进行改进，提高煤层瓦斯压力测定的准确性和成功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种下行测压钻孔的封孔装置、套件及其使用方法，能够快速、简便地对下行测压钻孔进行堵孔、封孔，达到较好的封孔效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种下行测压钻孔的封孔装置，包括测压管、压盘及卡盘，所述卡盘上设置有通孔，所述测压管在所述卡盘的通孔内滑动；所述压盘固定设置在所述测压管上，所述压盘随所述测压管一起朝向所述卡盘运动，所述卡盘上设置有用于与钻孔内壁配合的止退卡脚，所述止退卡脚的止退方向与所述压盘的运动方向相同；所述压盘与所述卡盘之间设置有气囊及封孔材料袋，所述气囊设置在所述封孔材料袋靠近所述压盘的一侧。

可选地，所述测压管上设置有固定卡环，所述固定卡环设置在所述卡环远离所述压盘的一侧上，所述固定卡环的尺寸大于所述卡盘上通孔的直径。

可选地，所述卡盘靠近所述封孔材料袋的一侧设置有若干刺破针，所述刺破针朝向所述封孔材料袋设置。

可选地，所述测压管对应所述压盘的位置上设置有固定螺纹，所述固定螺纹为两个，两个所述固定螺纹分别设置在所述压盘的两侧；所述固定螺纹上设置有用于约束所述压盘的螺旋卡环，所述螺旋卡环为两个，两个所述螺旋卡环分别设置在两个所述固定螺纹上；所述固定螺纹为圆锥形，所述固定螺纹靠近所述压盘一端的直径大于其另一端的直径。

可选地，所述止退卡脚包括撑脚及支撑弹簧，所述撑脚的一端转动连接在所述卡盘远离所述压盘的一侧上，所述支撑弹簧设置在所述撑脚与所述卡盘之间，所述止退卡脚为若干个，若干个止退卡脚绕所述卡盘的中心均匀设置。

一种下行测压钻孔的封孔套件，包括上述的封孔装置，还包括机械驱动单元，所述机械驱动单元包括固定齿轮及压紧器，所述固定齿轮及所述压紧器分别对应设置在测压管的两侧，所述压紧器将测压管压紧在所述固定齿轮上，所述固定齿轮与测压管的延伸方向相切，所述固定齿轮驱动测压管沿测压管的延伸方向移动。

可选地，还包括孔口挡板，所述孔口挡板所在的平面与测压管的延伸方向相交，所述孔口挡板大于钻孔的口径；所述压紧器包括螺旋杆及活动齿轮，所述螺旋杆沿测压管的径向方向设置，所述活动齿轮转动连接在所述螺旋杆靠近测压管的一端上，所述活动齿轮与测压管的延伸方向相切；所述孔口挡板上设置有固定支架，所述螺旋杆通过所述固定支架连接在所述孔口挡板上，所述螺旋杆在所述固定支架内螺旋转动。

可选地，所述固定齿轮与所述孔口挡板之间设置有支撑架，所述固定齿轮通过所述支撑架固定连接在所述支撑架上，所述固定齿轮在所述支撑架上绕所述固定齿轮的轴线转动；所述支撑架上还设置有动力齿轮，所述动力齿轮与所述固定齿轮啮合，所述动力齿轮上设置有动力摇杆，所述动力摇杆的一端连接在所述动力齿轮上，所述动力摇杆通过所述动力齿轮驱动所述固定齿轮转动。

可选地，所述固定齿轮及所述活动齿轮均为棘轮，所述孔口挡板上还分别设置有与所述固定齿轮及所述活动齿轮配合使用止退弹片。

一种下行测压钻孔的封孔装置的使用方法，提供上述的封孔装置，包括如下步骤：

将封孔装置放入钻孔内；

驱动测压管，使压盘朝向卡盘运动；

卡盘上的止退卡脚打开，将卡盘约束在钻孔的内壁上；

测压管驱动压盘挤压气囊及封孔材料袋，气囊受压后沿钻孔径向膨胀，封堵钻孔，封孔材料袋受压后破裂，对钻孔进行封堵。

本发明的有益效果在于：

1、气囊被压缩后径向膨胀，对钻孔进行初步封堵。封孔材料袋受压破裂后，其内的材料混合反应，体积膨胀后进一步对钻孔进行封堵。气囊膨胀后，与钻孔内壁贴合良好，能够防止封孔材料袋内的封堵材料向钻孔内部流动，保证封孔效果，防止封堵材料进入测压气室。

2、气囊及封孔材料袋内的封孔材料对钻孔进行双重堵孔，消除了挡浆的困难，对钻孔整体进行灌浆后，确保了钻孔的密封效果，操作难度较小，施工质量高。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为一种下行测压钻孔的封孔套件的结构示意图；

图2为机械驱动单元的侧面结构示意图；

图3为机械驱动单元的正面结构示意图。

附图标记：测压管1、压盘2、卡盘3、气囊4、封孔材料袋5、孔口挡板6、活动齿轮7、固定齿轮8、螺旋杆9、转轮10、止退弹片11、摇杆12、螺旋卡环13、固定螺纹14、支撑弹簧15、撑脚16、固定卡环17、支撑架18、动力齿轮19。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，为一种下行测压钻孔的封孔套件，包括封孔装置及机械驱动单元。封孔装置包括测压管1、压盘2及卡盘3，测压管1沿压盘2及卡盘3之间的连线方向设置。

压盘2固定设置在测压管1上，压盘2随测压管1一起朝向卡盘3运动。本实施例中，测压管1对应压盘2的位置上设置有固定螺纹14，固定螺纹14为两个，两个固定螺纹14分别设置在压盘2的两侧；固定螺纹14上设置有用于约束压盘2的螺旋卡环13，螺旋卡环13为两个，两个螺旋卡环13分别设置在两个固定螺纹14上。压盘2通过两个固定螺纹14及两个螺旋卡环13固定在测压管1上。优选地，固定螺纹14为圆锥形，固定螺纹14靠近压盘2一端的直径大于其另一端的直径，能够使螺旋卡环13更加牢靠的固定在测压管1上，防止压盘2脱落。

卡盘3上设置有用于与钻孔内壁配合的止退卡脚，止退卡脚的止退方向与压盘2的运动方向相同。本实施例中，止退卡脚包括撑脚16及支撑弹簧15，撑脚16的一端转动连接在卡盘3远离压盘2的一侧上，支撑弹簧15设置在撑脚16与卡盘3之间，止退卡脚为若干个，若干个止退卡脚绕卡盘3的中心均匀设置。

压盘2与卡盘3之间设置有气囊4及封孔材料袋5，气囊4设置在封孔材料袋5远离钻孔孔口的一侧。优选地，压盘2设置在卡盘3远离钻孔孔口的一侧上，气囊4及封孔材料袋5依次设置在压盘2及卡盘3之间，卡盘3上设置有用于测压管1通过的通孔。卡盘3远离压盘2的一侧的测压管1上设置有固定卡环17。固定卡环17大于卡盘3上的通孔，固定卡环17通过螺纹连接在测压管1上，便于卡盘3随测压管1一起进入钻孔中。优选地，卡盘3靠近封孔材料袋5的一侧设置有若干刺破针，刺破针朝向封孔材料袋5设置。

机械驱动单元包括固定齿轮8及压紧器，固定齿轮8及压紧器分别对应设置在测压管1的两侧，压紧器将测压管1压紧在固定齿轮8上，固定齿轮8与测压管1的延伸方向相切，固定齿轮8驱动测压管1沿测压管1的延伸方向移动。

本实施例中，还包括孔口挡板6，孔口挡板6所在的平面与测压管1的延伸方向相交，孔口挡板6大于钻孔的口径。压紧器包括螺旋杆9及活动齿轮7。螺旋杆9沿测压管1的径向方向设置，活动齿轮7转动连接在螺旋杆9靠近测压管1的一端上，螺旋杆9的另一端设置有转轮10。活动齿轮7与测压管1的延伸方向相切；孔口挡板6上设置有固定支架，螺旋杆9通过固定支架连接在孔口挡板6上，转轮10驱动螺旋杆9在固定支架内螺旋转动。

本实施例中，固定齿轮8与孔口挡板6之间设置有支撑架18，固定齿轮8通过支撑架18固定连接在支撑架18上，固定齿轮8在支撑架18上绕固定齿轮8的轴线转动；支撑架18上还设置有动力齿轮19，动力齿轮19与固定齿轮8啮合，动力齿轮19上设置有动力摇杆12，动力摇杆12的一端连接在动力齿轮19上，动力摇杆12通过动力齿轮19驱动固定齿轮8转动。优选地，固定齿轮8及活动齿轮7均为棘轮，孔口挡板6上还分别设置有与固定齿轮8及活动齿轮7配合使用止退弹片11。

本实施例实际使用时，包括如下步骤：

将封孔装置放入钻孔内，测压管1沿钻孔的延伸方向设置在钻孔中，压盘2、气囊4、封孔材料袋5及卡盘3朝向孔口方向依次设置。

将机械单元放置在孔口上，使测压管1置于活动齿轮7与固定齿轮8之间。转动转轮10，螺旋杆9使活动齿轮7朝固定齿轮8方向移动，使测压管1压紧在活动齿轮7及固定齿轮8之间。转动动力摇杆12，动力摇杆12通过动力齿轮19驱动固定齿轮8转动。固定齿轮8通过摩擦力驱动测压管1及设置在测压管1上的压盘2朝向孔口方向移动。压盘2通过气囊4及封孔材料袋5将作用力传递至卡盘3上，卡盘3上的止退卡脚打开，将卡盘3卡死在钻孔的内壁上。孔口挡板6能够使机械单元稳定的设置在孔口上，以抵消测压管1的反作用力。止退弹片11能够防止转动动力摇杆12的过程中固定齿轮8受到测压管1的反作用力而翻转，使压盘2始终朝向卡盘3的方向移动。

继续转动动力摇杆12，压盘2继续朝卡盘3的方向移动。气囊4沿钻孔的轴向受压后沿钻孔的径向膨胀，与钻孔的内壁贴合，对钻孔进行初步封堵。压盘2继续朝卡盘3的方向移动，气囊4将作用力传递至封孔材料袋5，封孔材料袋5受压破坏。本实施例中，封孔材料为马丽散，封孔材料袋5内的封孔材料互相混合后反应膨胀，对钻孔进行二次封堵。由于此时气囊4已经形成初步封堵，封孔材料不会由于重力作用流入钻孔的前端，能够有效地防止封孔材料堵塞测压孔。卡盘3上的刺破针能够促使封孔材料袋5破裂，保证二次封堵效果。

封孔材料袋5破裂对钻孔封堵后，压盘2难以继续向卡盘3方向移动，此时停止转动动力摇杆12，从孔口向钻孔内注入水泥直至灌至孔口，待水泥凝结后封孔完成。松开活动齿轮7，移走机械单元，以备下次使用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：包括封孔装置，该封孔装置包括测压管、压盘及卡盘，所述卡盘上设置有通孔，所述测压管在所述卡盘的通孔内滑动；

所述压盘固定设置在所述测压管上，所述压盘随所述测压管一起朝向所述卡盘运动，所述卡盘上设置有用于与钻孔内壁配合的止退卡脚，所述止退卡脚的止退方向与所述压盘的运动方向相同；

所述压盘与所述卡盘之间设置有气囊及封孔材料袋，所述气囊设置在所述封孔材料袋靠近所述压盘的一侧；

还包括机械驱动单元，所述机械驱动单元包括固定齿轮及压紧器，所述固定齿轮及所述压紧器分别对应设置在测压管的两侧，所述压紧器将测压管压紧在所述固定齿轮上，所述固定齿轮与测压管的延伸方向相切，所述固定齿轮驱动测压管沿测压管的延伸方向移动；

还包括孔口挡板，所述孔口挡板所在的平面与测压管的延伸方向相交，所述孔口挡板大于钻孔的口径；

所述压紧器包括螺旋杆及活动齿轮，所述螺旋杆沿测压管的径向方向设置，所述活动齿轮转动连接在所述螺旋杆靠近测压管的一端上，所述活动齿轮与测压管的延伸方向相切；

所述孔口挡板上设置有固定支架，所述螺旋杆通过所述固定支架连接在所述孔口挡板上，所述螺旋杆在所述固定支架内螺旋转动。

2.根据权利要求1所述的下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：所述测压管上设置有固定卡环，所述固定卡环设置在所述卡环远离所述压盘的一侧上，所述固定卡环的尺寸大于所述卡盘上通孔的直径。

3.根据权利要求1所述的下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：所述卡盘靠近所述封孔材料袋的一侧设置有若干刺破针，所述刺破针朝向所述封孔材料袋设置。

4.根据权利要求1所述的下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：所述测压管对应所述压盘的位置上设置有固定螺纹，所述固定螺纹为两个，两个所述固定螺纹分别设置在所述压盘的两侧；

所述固定螺纹上设置有用于约束所述压盘的螺旋卡环，所述螺旋卡环为两个，两个所述螺旋卡环分别连接在两个所述固定螺纹上；

所述固定螺纹为圆锥形，所述固定螺纹靠近所述压盘一端的直径大于其另一端的直径。

5.根据权利要求1所述的下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：所述止退卡脚包括撑脚及支撑弹簧，所述撑脚的一端转动连接在所述卡盘远离所述压盘的一侧上，所述支撑弹簧设置在所述撑脚与所述卡盘之间，所述止退卡脚为若干个，若干个止退卡脚绕所述卡盘的中心均匀设置。

6.根据权利要求1所述的下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：所述固定齿轮与所述孔口挡板之间设置有支撑架，所述固定齿轮通过所述支撑架固定连接在所述支撑架上，所述固定齿轮在所述支撑架上绕所述固定齿轮的轴线转动；

所述支撑架上还设置有动力齿轮，所述动力齿轮与所述固定齿轮啮合，所述动力齿轮上设置有动力摇杆，所述动力摇杆的一端连接在所述动力齿轮上，所述动力摇杆通过所述动力齿轮驱动所述固定齿轮转动。

7.根据权利要求6所述的下行测压钻孔的封孔套件，其特征在于：所述固定齿轮及所述活动齿轮均为棘轮，所述孔口挡板上还分别设置有与所述固定齿轮及所述活动齿轮配合使用止退弹片。

8.一种下行测压钻孔的封孔装置的使用方法，该封孔装置如权利要求1-5任一项所述，包括如下步骤：

将封孔装置放入钻孔内；

驱动测压管，使压盘朝向卡盘运动；

卡盘上的止退卡脚打开，将卡盘约束在钻孔的内壁上；

测压管驱动压盘挤压气囊及封孔材料袋，气囊受压后沿钻孔径向膨胀，封堵钻孔，封孔材料袋受压后破裂，对钻孔进行封堵。

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