CN112253038A - 一种三堵两注封孔器及封孔方法 - Google Patents
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Abstract
一种三堵两注封孔器及封孔方法，包括固定在抽采管上的外侧装聚氨酯囊袋、中间装聚氨酯囊袋与内侧装聚氨酯囊袋，抽采管上开设有外侧透气孔和内侧透气孔，外侧透气孔隔层包裹在外侧透气孔上，内侧透气孔隔层包裹在内侧透气孔上；外侧装聚氨酯囊袋、中间装聚氨酯囊袋与内侧装聚氨酯囊袋上均设置有闭合装置，抽采管一侧设置有外侧注浆段注浆管，外侧注浆段注浆管的端部封堵；抽采管另一侧设置有内侧注浆段注浆管，内侧注浆段注浆管的端部封堵。本发明为三堵两注二次注浆封孔器，第一次先注外侧注浆段，待后期抽采浓度开始降低时，再注内侧注浆段，实现煤层瓦斯的持续性高效抽采，提高钻孔瓦斯抽采效率。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采领域，尤其涉及一种三堵两注封孔器及封孔方法。
背景技术
目前煤矿瓦斯抽采钻孔常用的封孔方法有两种：一种是用聚氨酯封堵端头，中间注水泥浆材料，这种封孔工艺采用编制袋或棉纱捆绑抽采管后，涂抹聚氨酯，经常会出现聚氨酯洒落浪费或推送不到位，从而导致两端头封堵不严；另一种利用传统囊袋式封孔器全段注水泥浆封孔材料封孔。煤矿现场使用第二种封孔方式时，大多是施工完多个钻孔后统一注浆，这样容易出现塌孔或者巷道局部瓦斯超限。
囊袋注浆式封孔工艺需将注浆管延伸到孔底囊袋内，此外还需预留一定长度的返浆管，上行孔需将返浆管延伸到注浆段顶端，而带有较长注浆管和返浆管的封孔器并不容易推入钻孔，经常会出现封孔器没有完全推入钻孔，囊袋中途脱离抽采管，抽采管和注浆管在孔口蠕起对折等情况。
传统“两堵一注”式封孔工艺封孔之后，受动压影响，钻孔周围裂隙重新发育，随着抽采时间的延长会出现抽采浓度降低和漏气的现象，严重影响瓦斯抽采效率。
发明内容
本发明为解决上述技术问题的不足，目的是提供一种操作简单，封孔有效的三堵两注封孔器及封孔方法，该方法不会随抽采时间的延长会出现抽采浓度降低和漏气的现象。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种三堵两注式封孔器，包括固定在抽采管上的外侧装聚氨酯囊袋、中间装聚氨酯囊袋与内侧装聚氨酯囊袋，抽采管上开设有外侧透气孔和内侧透气孔，外侧透气孔隔层包裹在外侧透气孔上，内侧透气孔隔层包裹在内侧透气孔上；
外侧装聚氨酯囊袋、中间装聚氨酯囊袋与内侧装聚氨酯囊袋上均设置有闭合装置，抽采管一侧设置有外侧注浆段注浆管，外侧注浆段注浆管一端穿过外侧装聚氨酯囊袋伸入到中间装聚氨酯囊袋内，并且外侧注浆段注浆管的端部封堵；抽采管另一侧设置有内侧注浆段注浆管，内侧注浆段注浆管的一端穿过内侧装聚氨酯囊袋伸入到内侧装聚氨酯囊袋中，并且内侧注浆段注浆管的端部封堵。
本发明进一步的改进在于，外侧注浆段注浆管与内侧注浆段注浆管的外壁上开设有若干注浆孔。
本发明进一步的改进在于，外侧装聚氨酯囊袋、中间装聚氨酯囊袋与内侧装聚氨酯囊袋通过紧箍装置固定在抽采管上。
本发明进一步的改进在于，紧箍装置为卡环。
本发明进一步的改进在于，外侧透气孔设置在外侧装聚氨酯囊袋与中间装聚氨酯囊袋之间的抽采管上，内侧透气孔设置在中间装聚氨酯囊袋与内侧装聚氨酯囊袋之间的抽采管上。
本发明进一步的改进在于，外侧注浆段注浆管通过扣压装置固定在外侧装聚氨酯囊袋上，内侧注浆段注浆管通过扣压装置固定在内侧装聚氨酯囊袋上。
本发明进一步的改进在于，外侧注浆段注浆管和内侧注浆段注浆管均包括若干节，相邻两节采用接头进行连接。
一种基于上述的三堵两注式封孔器的封孔方法，将内侧装聚氨酯囊袋上的闭合装置打开，将聚氨酯倒入内侧装聚氨酯囊袋内，拉合闭合装置，将抽采管推入钻孔，连接抽采管，打开中间装聚氨酯囊袋上的闭合装置，将聚氨酯倒入中间装聚氨酯囊袋内，拉合闭合装置，将抽采管推入钻孔，打开外侧装聚氨酯囊袋上的闭合装置，将聚氨酯倒入外侧装聚氨酯囊袋内，拉合闭合装置，将抽采管推入钻孔，待每个囊袋聚氨酯完全反应后，通过外侧注浆段注浆管注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第一次注浆，当抽采浓度开始显著降低时，通过内侧注浆段注浆管注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第二次注浆。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
与现有封孔工艺相比，本发明通过紧箍装置将囊袋固定在抽采管上，推入钻孔过程中囊袋不会发生位移，本发明使用闭合装置将囊袋闭合，避免了封孔器推入钻孔过程中囊袋内的聚氨酯中途洒出，且操作简便，聚氨酯反应后优先充满囊袋，然后才会从囊袋的细孔中挤出，实现钻孔的预封堵；本发明所提供的封孔器没有返浆管，抽采管上留有透气孔和通气孔隔层，注浆时孔内气体从透气孔排出，浆液被透气孔隔层阻挡不会流出孔外，只有少许水会从隔层过滤流出，随着所注浆液增多，隔层阻挡的浆液固体颗粒越来越多，注浆压力也会越来越大，本发明在没有返浆管的情况下同样能实现带压注浆，避免了带有返浆管而导致封孔器送不到位等情况的发生；本发明为三堵两注二次注浆封孔器，第一次先注外侧注浆段，待后期抽采浓度开始降低时，再注内侧注浆段，实现煤层瓦斯的持续性高效抽采，提高钻孔瓦斯抽采效率。
封孔时，将内侧装聚氨酯囊袋上的闭合装置打开，将聚氨酯倒入内侧装聚氨酯囊袋内，拉合闭合装置，然后将抽采管推入钻孔，打开中间装聚氨酯囊袋上的闭合装置，将聚氨酯倒入中间装聚氨酯囊袋内，拉合闭合装置，将抽采管推入钻孔，打开外侧装聚氨酯囊袋上的闭合装置，将聚氨酯倒入外侧装聚氨酯囊袋内，拉合闭合装置，将抽采管推入钻孔，待每个囊袋聚氨酯完全反应后，通过外侧注浆段注浆管注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第一次注浆，当抽采浓度开始显著降低时，通过内侧注浆段注浆管注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第二次注浆。本发明使用闭合装置将囊袋闭合，避免了封孔器推入钻孔过程中囊袋内的聚氨酯中途洒出，且操作简便，聚氨酯反应后优先充满囊袋，然后才会从囊袋的细孔中挤出，实现钻孔的预封堵；克服了现有技术中封孔工艺封孔后受动压影响，钻孔周围裂隙重新发育，随着抽采时间的延长会出现抽采浓度降低和漏气的现象，严重影响瓦斯抽采效率的问题。
附图说明
对专利申请中涉及到的所有附图及图中的附图标记进行描述如：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明外侧装聚氨酯囊袋、中间装聚氨酯囊袋、内侧装聚氨酯囊袋撑起时的剖面图；其中，(a)为外侧装聚氨酯囊袋撑起时的剖面图，(b)为中间装聚氨酯囊袋撑起时的剖面图，(c)为内侧装聚氨酯囊袋撑起时的剖面图。
附图标记：1-外侧注浆段注浆管，2-抽采管，3-外侧装聚氨酯囊袋，4-闭合装置，5-扣压装置，6-紧箍装置，7-接头，8-内侧注浆段注浆管，9-注浆孔，10-外侧透气孔，11-外侧透气孔隔层，12-堵头，13-中间装聚氨酯囊袋，14-内侧透气孔，15-内侧透气孔隔层，16-内侧装聚氨酯囊袋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1和图2中的(a)、(b)和(c)，本发明的一种三堵两注式封孔器，包括套装在抽采管2上的外侧装聚氨酯囊袋3、中间装聚氨酯囊袋13、内侧装聚氨酯囊袋16和两个外侧透气孔隔层11和内侧透气孔隔层15，外侧装聚氨酯囊袋3、中间装聚氨酯囊袋13与内侧装聚氨酯囊袋16通过紧箍装置6(紧箍装置6为卡环)固定在抽采管2上，外侧透气孔隔层11、内侧透气孔隔层15包裹的抽采管2上，并且抽采管2上开设有外侧透气孔10和内侧透气孔14，外侧透气孔隔层11包裹在外侧透气孔10上，内侧透气孔隔层15包裹在内侧透气孔14上。外侧透气孔隔层11设置在外侧装聚氨酯囊袋3与中间装聚氨酯囊袋13之间的抽采管2上，内侧透气孔隔层15设置在中间装聚氨酯囊袋13与内侧装聚氨酯囊袋16之间的抽采管2上。
三个囊袋即外侧装聚氨酯囊袋3、中间装聚氨酯囊袋13与内侧装聚氨酯囊袋16上均设置有闭合装置4，抽采管2一侧设置有外侧注浆段注浆管1，另一侧设置有内侧注浆段注浆管8。外侧装聚氨酯囊袋3上设置有外侧注浆段注浆管1，外侧注浆段注浆管1穿过外侧装聚氨酯囊袋3，外侧注浆段注浆管1的一端伸入到中间装聚氨酯囊袋13内，并且外侧注浆段注浆管1的端部采用堵头12封堵；内侧装聚氨酯囊袋16上设置有内侧注浆段注浆管8，并且内侧注浆段注浆管8穿过内侧装聚氨酯囊袋16，内侧注浆段注浆管8的一端伸入到内侧装聚氨酯囊袋16中，并且内侧注浆段注浆管8的一端采用堵头12封堵，外侧注浆段注浆管1通过扣压装置5固定在外侧装聚氨酯囊袋3上，内侧注浆段注浆管8通过扣压装置5固定在内侧装聚氨酯囊袋16上。
外侧注浆段注浆管1上靠近中间装聚氨酯囊袋13的外壁上开设有若干注浆孔9，内侧注浆段注浆管8上靠近内侧装聚氨酯囊袋16的外壁上开设有若干注浆孔9。
外侧注浆段注浆管1和内侧注浆段注浆管8均包括若干节，相邻两节采用接头7进行连接。
使用时先依次准备好各节封孔器，将内侧装聚氨酯囊袋16上的闭合装置4打开，将聚氨酯倒入内侧装聚氨酯囊袋16内，拉合闭合装置4，将抽采管2推入钻孔，连接抽采管2，并用接头7连接内侧注浆段注浆管8，打开中间装聚氨酯囊袋13上的闭合装置4，将聚氨酯倒入中间装聚氨酯囊袋13内，拉合闭合装置4，将抽采管2推入钻孔，连接抽采管2，并用接头7连接外侧注浆段注浆管1和内侧注浆段注浆管8，打开外侧装聚氨酯囊袋3上的闭合装置4，将聚氨酯倒入外侧装聚氨酯囊袋3内，拉合闭合装置4，将抽采管2推入钻孔，注意区分外侧注浆段注浆管1和内侧注浆段注浆管8，待聚氨酯完全反应后，将外侧注浆段注浆管1连接在注浆泵上，开始注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第一次注浆，后期抽采浓度开始显著降低时，将内侧注浆段注浆管8连接在注浆泵上，开始注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第二次注浆。
本发明通过设置外侧、中间、内侧三个装聚氨酯的囊袋和两个透气孔隔层，三个装聚氨酯囊袋和透气孔隔层通过紧箍装置固定在抽采管2上，透气孔隔层包裹的抽采管上开设有透气孔，三个囊袋上均设置有闭合装置，外侧囊袋上有外侧注浆段注浆管和内侧注浆段注浆管穿过，外侧注浆段注浆管和内侧注浆段注浆管通过扣压装置固定在囊袋上，中间囊袋上有内侧注浆段注浆管穿过，外侧注浆段注浆管穿入并用堵头封堵端头，里端囊袋有内侧注浆段注浆管穿入，内侧注浆段注浆管端头用堵头封堵。本发明所提供的封孔器没有返浆管，抽采管上留有透气孔和通气孔隔层，注浆时孔内气体从透气孔排出，浆液被透气孔隔层阻挡不会流出孔外，只有少许水会从隔层过滤流出，随着所注浆液增多，隔层阻挡的浆液固体颗粒越来越多，注浆压力也会越来越大，本发明在没有返浆管的情况下同样能实现带压注浆，避免了带有返浆管而导致封孔器送不到位等情况的发生。
Claims (8)
1.一种三堵两注式封孔器，其特征在于，包括固定在抽采管(2)上的外侧装聚氨酯囊袋(3)、中间装聚氨酯囊袋(13)与内侧装聚氨酯囊袋(16)，抽采管(2)上开设有外侧透气孔(10)和内侧透气孔(14)，外侧透气孔隔层(11)包裹在外侧透气孔(10)上，内侧透气孔隔层(15)包裹在内侧透气孔(14)上；
外侧装聚氨酯囊袋(3)、中间装聚氨酯囊袋(13)与内侧装聚氨酯囊袋(16)上均设置有闭合装置(4)，抽采管(2)一侧设置有外侧注浆段注浆管(1)，外侧注浆段注浆管(1)一端穿过外侧装聚氨酯囊袋(3)伸入到中间装聚氨酯囊袋(13)内，并且外侧注浆段注浆管(1)的端部封堵；抽采管(2)另一侧设置有内侧注浆段注浆管(8)，内侧注浆段注浆管(8)的一端穿过内侧装聚氨酯囊袋(16)伸入到内侧装聚氨酯囊袋(16)中，并且内侧注浆段注浆管(8)的端部封堵。
2.根据权利要求1所述的一种三堵两注式封孔器，其特征在于，外侧注浆段注浆管(1)与内侧注浆段注浆管(8)的外壁上开设有若干注浆孔(9)。
3.根据权利要求1所述的一种三堵两注式封孔器，其特征在于，外侧装聚氨酯囊袋(3)、中间装聚氨酯囊袋(13)与内侧装聚氨酯囊袋(16)通过紧箍装置(6)固定在抽采管(2)上。
4.根据权利要求3所述的一种三堵两注式封孔器，其特征在于，紧箍装置(6)为卡环。
5.根据权利要求1所述的一种三堵两注式封孔器，其特征在于，外侧透气孔(10)设置在外侧装聚氨酯囊袋(3)与中间装聚氨酯囊袋(13)之间的抽采管(2)上，内侧透气孔(14)设置在中间装聚氨酯囊袋(13)与内侧装聚氨酯囊袋(16)之间的抽采管(2)上。
6.根据权利要求1所述的一种三堵两注式封孔器，其特征在于，外侧注浆段注浆管(1)通过扣压装置(5)固定在外侧装聚氨酯囊袋(3)上，内侧注浆段注浆管(8)通过扣压装置(5)固定在内侧装聚氨酯囊袋(16)上。
7.根据权利要求1所述的一种三堵两注式封孔器，其特征在于，外侧注浆段注浆管(1)和内侧注浆段注浆管(8)均包括若干节，相邻两节采用接头(7)进行连接。
8.一种基于权利要求1-7中任意一项所述的三堵两注式封孔器的封孔方法，其特征在于，将内侧装聚氨酯囊袋(16)上的闭合装置(4)打开，将聚氨酯倒入内侧装聚氨酯囊袋(16)内，拉合闭合装置(4)，将抽采管(2)推入钻孔，连接抽采管(2)，打开中间装聚氨酯囊袋(13)上的闭合装置(4)，将聚氨酯倒入中间装聚氨酯囊袋(13)内，拉合闭合装置(4)，将抽采管(2)推入钻孔，打开外侧装聚氨酯囊袋(3)上的闭合装置(4)，将聚氨酯倒入外侧装聚氨酯囊袋(3)内，拉合闭合装置(4)，将抽采管(2)推入钻孔，待每个囊袋聚氨酯完全反应后，通过外侧注浆段注浆管(1)注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第一次注浆，当抽采浓度开始显著降低时，通过内侧注浆段注浆管(8)注浆，达到指定注浆压力时停止注浆，完成第二次注浆。
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