CN112682001B - 基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法 - Google Patents

Abstract

基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，包括以下步骤：将单囊袋和注浆管由倾斜大直径钻孔右端孔口向左放入到倾斜大直径钻孔内；将封孔装置放置在倾斜大直径钻孔中；使充气膨胀封孔部分膨胀将倾斜大直径钻孔密封；将外端顶入倾斜大直径钻孔的孔壁内；向单囊袋以及单囊袋与充气膨胀封孔部分之间的倾斜大直径钻孔内注浆；注浆24h后将封孔装置拆除。本发明原理科学，结构简单，操作方便，自动化程度高，封孔装置在倾斜大直径钻孔内固定牢靠并可进行快速封闭钻孔进行注浆作业，定位效果好，确保了囊袋在注浆时的稳定性，注浆完成后可以解决注浆材料、矸石、积水容易进入巷道的问题，实用性强，具有重要的推广价值。

Description

基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采钻孔封孔技术领域，具体涉及基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法。

背景技术

倾斜大直径钻孔是近几年发展起来的采空区瓦斯抽采新技术，如图1和图2所示，采煤工作面50两侧分别为进风巷49和回风巷51，即在采煤工作面50处的回风巷51旁设置一条瓦斯治理巷52，由瓦斯治理巷52向回风巷51钻进倾斜大直径钻孔53，由倾斜大直径钻孔53替代回风巷51的联络巷抽采上隅角瓦斯，图2中54为采空区，55为保护煤柱，56为煤层，57为瓦斯抽采管道。

近年来，倾斜大直径钻孔抽采采空区瓦斯得到了一定程度的应用。文献：超大直径钻孔“以孔代巷” 治理上隅角瓦斯技术(蒋璋，杨保国，山西焦煤科技，2019：47-49）、小庄矿“以孔代巷”瓦斯抽采技术可行性研究（郭林生，林建成，李可，等.中国煤炭，2020，46(9):65-70）、超大直径钻孔治理上隅角瓦斯工艺研究（汪开旺. 矿业安全与环保，2020，47( 2) :90-93）、大直径钻孔治理综采工作面上隅角瓦斯应用（石瑞鹏，高翔，李浩. 山西焦煤科技，2018：31-34）、超大直径钻孔采空区瓦斯抽采技术研究（高宏，杨宏伟.煤炭科学技术，2019，47 (2) : 77- 81）、万安煤业大直径钻孔抽采采空区瓦斯技术应用研究（王春丽.煤炭与化工，2019.42（5）：100-103）等介绍了倾斜大直径钻孔在煤矿上的应用。

倾斜大直径钻孔封闭与普通钻孔封孔目的不同，普通钻孔封孔的目的是为了防止空气进入到钻孔中，提高瓦斯抽采浓度和效果；在瓦斯抽采管道57拆除后，需要将倾斜大直径钻孔封闭，其目的是为了封堵大直径钻孔，防止采空区矸石、积水通过倾斜大直径钻孔进入到巷道。

由于倾斜大直径钻孔具有一定的倾斜角度，且需要较多的封孔材料。在封闭过程中，封闭注浆材料容易顺着倾斜大直径钻孔滑出。如何快速高效的封闭倾斜大直径钻孔，成为倾斜大直径钻孔抽采采空区瓦斯技术推广的关键。

发明内容

本发明为了解决倾斜大直径钻孔封闭过程中注浆材料容易顺着倾斜大直径钻孔滑出的问题，提出一种基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，能快速封闭倾斜大直径钻孔，防止采空区矸石、积水通过倾斜大直径钻孔进入到巷道。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，包括以下步骤，

（1）倾斜大直径钻孔左高右低倾斜设置，将单囊袋和注浆管由倾斜大直径钻孔右端孔口向左放入到倾斜大直径钻孔内，注浆管的出口端与单囊袋连接，注浆管上设置有爆破阀，注浆管的进口端设有位于倾斜大直径钻孔孔口外的注浆阀；

（2）将封孔装置放置在倾斜大直径钻孔中：封孔装置包括相互连接的充气膨胀封孔部分和手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分，在倾斜大直径钻孔中充气膨胀封孔部分位于手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分的左侧，注浆管穿过充气膨胀封孔部分，爆破阀位于单囊袋与充气膨胀封孔部分之间；

手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分包括丝杆和连杆组件，丝杆左端转动连接在充气膨胀封孔部分上，丝杆左半段和右半段分别设有正向螺纹和反向螺纹，连杆组件的左侧中部螺纹连接在丝杆的左半段，连杆组件的右侧中部螺纹连接在丝杆的右半段，丝杆右端设有用于驱动丝杆转动的手柄杆，丝杆右半段螺纹连接有用于定位连杆组件的锁紧装置；

（3）充气膨胀封孔部分通过注气管连接注气泵，启动注气泵使充气膨胀封孔部分膨胀将倾斜大直径钻孔密封；

（4）转动手柄杆，通过丝杆驱动连杆组件沿丝杆的径向方向伸展开，直到连杆组件的外端顶入倾斜大直径钻孔的孔壁内，然后拧动锁紧装置将连杆组件锁紧定位；

（5）注浆管的进口端连接注浆泵，启动注浆泵通过注浆管向单囊袋以及单囊袋与充气膨胀封孔部分之间的倾斜大直径钻孔内注浆；

（6）注浆24h后，浆液凝固；将封孔装置拆除。

充气膨胀封孔部分包括圆盘和外环形气囊，圆盘5中心开设有螺纹孔，圆盘的外圆沿圆周方向开设有外环形槽，外环形气囊安装在外环形槽内，圆盘的偏心处开设有与螺纹孔平行的注浆穿孔，注浆管穿设在注浆穿孔内，注浆穿孔内圆开设有内环形槽，内环形槽内设有套在注浆管上的内环形气囊。

内环形气囊的进气口与外环形气囊的进气口通过一个三通管连接，三通管的第三个接口连接所述的注气管，三通管上设有临近外环形气囊进气口的外注气阀，三通管上设有临近内环形气囊进气口的内注气阀，三通管上在外注气阀与外环形气囊进气口之间设有外压力表，三通管上在内注气阀与内环形气囊进气口之间设有内压力表，内环形气囊上设有内排气阀，外环形气囊上设有外排气阀。

圆盘中心固定设有轴承座，轴承座左端设有与螺纹孔螺纹连接的螺柱，丝杆左端通过轴承转动连接在轴承座内，丝杆中心线与圆盘中心线重合；

连杆组件包括左螺母、右螺母和三组V型杆件，左螺母螺纹连接在丝杆的左半段，右螺母螺纹连接在丝杆的右半段，三组V型杆件沿丝杆的圆周方向均匀布置，每组V型杆件具有包括左连杆、右连杆、安装块和定位针，左连杆内端转动连接在左螺母上，右连杆内端转动连接在右螺母上，丝杆位于同一组的左连杆和右连杆所在的平面上，安装块内侧开设有安装槽，左连杆外端固定连接位于安装槽内左侧的左齿轮，右连杆外端固定连接有位于安装槽内右侧的右齿轮，左齿轮的中心通过左销轴与安装块转动连接，右齿轮的中心通过右销轴与安装块转动连接，左齿轮和右齿轮啮合，定位针沿丝杆的径向方向设置，丝杆内端固定连接在安装块的外侧面上。

锁紧装置包括外六棱套和四片弧形锁紧片，外六棱套内圈沿圆周方向均匀设有四段偏心曲面，每段偏心曲面横截面形成的偏心曲线与外六棱套的中心线的距离沿逆时针方向逐渐减小，两段偏心曲线首尾相连且在连接处具有台阶，四片弧形锁紧片分别设置在四段偏心曲面所在的外六棱套内壁处，弧形锁紧片沿圆周方向的长度小于偏心曲面的长度；当弧形锁紧片的一端与台阶接触时，弧形锁紧片的外圆与偏心曲面完全贴合，弧形锁紧片的内圆与外六棱套同心；

四片弧形锁紧片的内壁设有可与丝杆右半段对应螺纹连接的内丝，每片弧形锁紧片的外壁沿圆周方向设有限位导槽，外六棱套内壁在临近台阶的位置设有安装槽，安装槽内固定设有弹簧，弹簧外端设有定位柱，定位柱伸入到限位导槽内。

步骤（3）具体为：将三通管的第三个接口通过注气管连接注气泵，打开三通管上的外注气阀，关闭内注气阀，启动注气泵对外环形气囊进行注气；外环形气囊外圆膨胀与倾斜大直径钻孔的内壁压接并密封，当外压力表读数为0.3MPa时，关闭注气泵停止注气；然后关闭外注气阀，打开内注气阀，再启动注气泵，对内环形气囊进行注气，内环形气囊的内圆与注浆管外圆压接并密封，当内压力表的示数为0.2MPa时，关闭注气泵停止注气，再关闭内注气阀。

步骤（4）具体为：一只手旋转手柄杆，另一只手扶着一根右连杆，驱动丝杆旋转，由于丝杆左半段和右半段分别设有正向螺纹和反向螺纹，与丝杆左半段螺纹连接的左螺母沿丝杆向右移动，与丝杆右半段螺纹连接的右螺母沿丝杆向左移动，驱动V型杆件的左连杆和右连杆夹角变小，左齿轮和右齿轮啮合使左连杆和右连杆同步旋转，安装块和定位针向倾斜大直径钻孔的孔壁移动，直到定位针扎入到倾斜大直径钻孔的孔壁内，且安装块与到倾斜大直径钻孔的孔壁顶压接触后停止旋转手柄杆，然后将外六棱套和四片弧形锁紧片向左移动到与右螺母接触，然后使用扳手卡住外六棱套，驱动外六棱套旋转，由于每段偏心曲面横截面形成的偏心曲线与外六棱套的中心线的距离沿逆时针方向逐渐减小，偏心曲面驱动四片弧形锁紧片同时向丝杆中心移动，弧形锁紧片内壁与与丝杆右半段螺纹连接，继续旋转外六棱套，外六棱套和四片弧形锁紧片沿丝杆旋转并向左移动，直到外六棱套左端压紧右螺母同时四片弧形锁紧片与丝杆也紧固后完成V型杆件夹角的定位，确保手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分牢靠定位连在倾斜大直径钻孔的孔壁。

步骤（5）中注浆的具体过程为：先将注浆泵的出浆口通过快速接头与注浆管的进口端连接，打开注浆阀，注浆泵将浆液通过注浆管注入到单囊袋内部，单囊袋膨胀将倾斜大直径钻孔封堵，此时单囊袋与圆盘之间形成注浆封孔段，当注浆压力大于1.2MPa时，爆破阀打开，浆液向注浆封孔段内部注浆，直到注浆封孔段内部注满浆液后关闭注浆阀，快速接头与注浆管的进口端分离。

步骤（6）中将封孔装置拆除的具体过程为：先使用扳手卡住外六棱套，反向旋转外六棱套，四片弧形锁紧片松开，然后再反向旋转手柄杆，丝杆转动后带动左螺母沿丝杆向左移动，右螺母沿丝杆向右移动，V型杆件的左连杆和右连杆夹角变大，安装块和定位针向倾斜大直径钻孔的中心移动，直到定位针脱离倾斜大直径钻孔的孔壁后停止旋转手柄杆；然后打开内环形气囊上的内排气阀将内环形气囊放气；再通过外环形气囊上的外排气阀将外环形气囊放气，外环形气囊外圆与钻孔的孔壁脱离接触；最后将整个封孔装置沿注浆管向倾斜大直径钻孔外部抽出，注浆管留在倾斜大直径钻孔内；为了方便手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分的存放，进一步旋转手柄杆，左螺母继续沿丝杆向左移动，右螺母沿丝杆向右移动，使V型杆件的左连杆和右连杆夹角接近180°与丝杆平行。

采用上述技术方案，本发明中充气膨胀封孔部分的圆盘采用钢化玻璃，可通过圆盘观察钻孔内的注浆情况；圆盘外圆设置外环形槽，更容易固定用于固定安装外环形气囊的外环形气囊；圆盘上设有注浆穿孔，注浆穿孔的内壁设置用于固定安装内环形气囊的内环形槽，外环形气囊固定在圆盘周边，主要作用是密封圆盘与倾斜大直径钻孔内壁之间的空隙，内环形气囊主要作用是密封注浆管与注浆穿孔之间的空隙。通过内环形气囊和外环形气囊的设置，使得封孔装置将倾斜大直径钻孔封堵严实，确保注浆时浆液不会向孔口泄露。由于倾斜大直径钻孔内壁不平滑，因此外环形气囊设置的气压大于内环形气囊的气压。

本发明中手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分采用手动旋转丝杆驱动丝杆正反两段螺纹上螺纹连接的左螺母和右螺母，左螺母和右螺母之间设置三组V型杆件可沿径向伸长或缩短，伸长时安装块上的扎针扎入到倾斜大直径钻孔的孔壁内，在注浆过程中为充气膨胀封孔部分提供坚实的支撑。在拆卸时，反向旋转丝杆，三组V型杆件可沿径向缩短，扎针脱离倾斜大直径钻孔的孔壁。

在丝杆旋转时，锁紧装置不与丝杆螺纹连接，在丝杆旋转到位后，为了限定丝杆不旋转，采用了独特结构的锁紧装置，锁紧装置采用旋转外六棱套驱动四片弧形锁紧片与丝杆螺纹连接并压紧右螺母的方式。外六棱套内壁设置的四段偏心曲面，通过外六棱套旋转使四片弧形锁紧片与丝杆螺纹紧固连接，同时外六棱套与右螺母压接，V型杆件夹角的稳定。弹簧和定位柱的设置，使四片弧形锁紧片在外六棱套内不会轴向移动，避免四片弧形锁紧片送外六棱套内脱落。

综上所述，本发明原理科学，结构简单，操作方便，自动化程度高，封孔装置在倾斜大直径钻孔内固定牢靠并可进行快速封闭钻孔进行注浆作业，定位效果好，确保了囊袋在注浆时的稳定性，注浆完成后可以解决注浆材料、矸石、积水容易进入巷道的问题，实用性强，具有重要的推广价值。

附图说明

图1是倾斜大直径钻孔的平面布置图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是本发明在工作状态时的结构示意图；

图4是本发明中封孔装置的V型杆件展开后的立体结构示意图；

图5是本发明中封孔装置的V型杆件收缩后的立体结构示意图；

图6是圆盘、内环形气囊和外环形气囊的剖面图；

图7是图4中B处的放大图；

图8是图4中锁紧装置的剖视图；

图9是锁紧装置的俯视图；

图10是锁紧装置中外六棱套的水平横截面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明防护的范围。

如图3-图8所示，本发明的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，包括以下步骤：

（1）倾斜大直径钻孔2左高右低倾斜设置，将单囊袋32和注浆管3由倾斜大直径钻孔2右端孔口向左放入到倾斜大直径钻孔2内，注浆管3的出口端与单囊袋32连接，注浆管3上设置有爆破阀33，注浆管3的进口端设有位于倾斜大直径钻孔2孔口外的注浆阀31；

（2）将封孔装置放置在倾斜大直径钻孔2中：封孔装置包括相互连接的充气膨胀封孔部分1和手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分30，在倾斜大直径钻孔2中充气膨胀封孔部分1位于手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分30的左侧，注浆管3穿过充气膨胀封孔部分1，爆破阀33位于单囊袋32与充气膨胀封孔部分1之间；

手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分30包括丝杆6和连杆组件，丝杆6左端转动连接在充气膨胀封孔部分1上，丝杆6左半段和右半段分别设有正向螺纹和反向螺纹，连杆组件的左侧中部螺纹连接在丝杆6的左半段，连杆组件的右侧中部螺纹连接在丝杆6的右半段，丝杆6右端设有用于驱动丝杆6转动的手柄杆7，丝杆6右半段螺纹连接有用于定位连杆组件的锁紧装置19。

（3）充气膨胀封孔部分1通过注气管连接注气泵，启动注气泵使充气膨胀封孔部分1膨胀将倾斜大直径钻孔2密封；

（4）转动手柄杆7，通过丝杆6驱动连杆组件沿丝杆6的径向方向伸展开，直到连杆组件的外端顶入倾斜大直径钻孔2的孔壁内，然后拧动锁紧装置19将连杆组件锁紧定位；

（5）注浆管3的进口端连接注浆泵4，启动注浆泵4通过注浆管3向单囊袋32以及单囊袋32与充气膨胀封孔部分1之间的倾斜大直径钻孔2内注浆；

（6）注浆24h后，浆液凝固；将封孔装置拆除。

充气膨胀封孔部分1包括圆盘5和外环形气囊8，圆盘5中心开设有螺纹孔9，圆盘5的外圆沿圆周方向开设有外环形槽，外环形气囊8安装在外环形槽内，圆盘5的偏心处开设有与螺纹孔9平行的注浆穿孔10，注浆管3穿设在注浆穿孔10内，注浆穿孔10内圆开设有内环形槽，内环形槽内设有套在注浆管3上的内环形气囊11。

内环形气囊11的进气口与外环形气囊8的进气口通过一个三通管12连接，三通管12的第三个接口连接所述的注气管，三通管12上设有临近外环形气囊8进气口的外注气阀13，三通管12上设有临近内环形气囊11进气口的内注气阀14，三通管12上在外注气阀13与外环形气囊8进气口之间设有外压力表15，三通管12上在内注气阀14与内环形气囊11进气口之间设有内压力表16，内环形气囊11上设有内排气阀17，外环形气囊8上设有外排气阀18。

圆盘5中心固定设有轴承座20，轴承座20左端设有与螺纹孔9螺纹连接的螺柱，丝杆6左端通过轴承转动连接在轴承座20内，丝杆6中心线与圆盘5中心线重合；

连杆组件包括左螺母21、右螺母22和三组V型杆件，左螺母21螺纹连接在丝杆6的左半段，右螺母22螺纹连接在丝杆6的右半段，三组V型杆件沿丝杆6的圆周方向均匀布置，每组V型杆件具有包括左连杆23、右连杆24、安装块25和定位针26，左连杆23内端转动连接在左螺母21上，右连杆24内端转动连接在右螺母22上，丝杆6位于同一组的左连杆23和右连杆24所在的平面上，安装块25内侧开设有安装槽29，左连杆23外端固定连接位于安装槽29内左侧的左齿轮27，右连杆24外端固定连接有位于安装槽29内右侧的右齿轮28，左齿轮27的中心通过左销轴与安装块25转动连接，右齿轮28的中心通过右销轴与安装块25转动连接，左齿轮27和右齿轮28啮合，定位针26沿丝杆6的径向方向设置，丝杆6内端固定连接在安装块25的外侧面上。

锁紧装置19包括外六棱套34和四片弧形锁紧片35，外六棱套34内圈沿圆周方向均匀设有四段偏心曲面36，每段偏心曲面36横截面形成的偏心曲线与外六棱套34的中心线的距离沿逆时针方向逐渐减小，两段偏心曲线首尾相连且在连接处具有台阶40，四片弧形锁紧片35分别设置在四段偏心曲面36所在的外六棱套34内壁处，弧形锁紧片35沿圆周方向的长度小于偏心曲面36的长度；当弧形锁紧片35的一端与台阶40接触时，弧形锁紧片35的外圆与偏心曲面36完全贴合，弧形锁紧片35的内圆与外六棱套34同心；

四片弧形锁紧片35的内壁设有可与丝杆6右半段对应螺纹连接的内丝，每片弧形锁紧片35的外壁沿圆周方向设有限位导槽37，外六棱套34内壁在临近台阶40的位置设有安装槽29，安装槽29内固定设有弹簧38，弹簧38外端设有定位柱39，定位柱39伸入到限位导槽37内。

步骤（3）具体为：将三通管12的第三个接口通过注气管连接注气泵，打开三通管12上的外注气阀13，关闭内注气阀14，启动注气泵对外环形气囊8进行注气；外环形气囊8外圆膨胀与倾斜大直径钻孔2的内壁压接并密封，当外压力表15读数为0.3MPa时，关闭注气泵停止注气；然后关闭外注气阀13，打开内注气阀14，再启动注气泵，对内环形气囊11进行注气，内环形气囊11的内圆与注浆管3外圆压接并密封，当内压力表16的示数为0.2MPa时，关闭注气泵停止注气，再关闭内注气阀14。

步骤（4）具体为：一只手旋转手柄杆7，另一只手扶着一根右连杆24，驱动丝杆6旋转，由于丝杆6左半段和右半段分别设有正向螺纹和反向螺纹，与丝杆6左半段螺纹连接的左螺母21沿丝杆6向右移动，与丝杆6右半段螺纹连接的右螺母22沿丝杆6向左移动，驱动V型杆件的左连杆23和右连杆24夹角变小，左齿轮27和右齿轮28啮合使左连杆23和右连杆24同步旋转，安装块25和定位针26向倾斜大直径钻孔2的孔壁移动，直到定位针26扎入到倾斜大直径钻孔2的孔壁内，且安装块25与到倾斜大直径钻孔2的孔壁顶压接触后停止旋转手柄杆7，然后将外六棱套34和四片弧形锁紧片35向左移动到与右螺母22接触，然后使用扳手卡住外六棱套34，驱动外六棱套34旋转，由于每段偏心曲面36横截面形成的偏心曲线与外六棱套34的中心线的距离沿逆时针方向逐渐减小，偏心曲面36驱动四片弧形锁紧片35同时向丝杆6中心移动，弧形锁紧片35内壁与与丝杆6右半段螺纹连接，继续旋转外六棱套34，外六棱套34和四片弧形锁紧片35沿丝杆6旋转并向左移动，直到外六棱套34左端压紧右螺母22同时四片弧形锁紧片35与丝杆6也紧固后完成V型杆件夹角的定位，确保手驱丝杆6传动连杆伸缩定位部分30牢靠定位连在倾斜大直径钻孔2的孔壁。

步骤（5）中注浆的具体过程为：先将注浆泵4的出浆口通过快速接头41与注浆管3的进口端连接，打开注浆阀31，注浆泵4将浆液通过注浆管3注入到单囊袋32内部，单囊袋32膨胀将倾斜大直径钻孔2封堵，此时单囊袋32与圆盘5之间形成注浆封孔段，当注浆压力大于1.2MPa时，爆破阀33打开，浆液向注浆封孔段内部注浆，直到注浆封孔段内部注满浆液后关闭注浆阀31，快速接头41与注浆管3的进口端分离。

步骤（6）中将封孔装置拆除的具体过程为：先使用扳手卡住外六棱套34，反向旋转外六棱套34，四片弧形锁紧片35松开，然后再反向旋转手柄杆7，丝杆6转动后带动左螺母21沿丝杆6向左移动，右螺母22沿丝杆6向右移动，V型杆件的左连杆23和右连杆24夹角变大，安装块25和定位针26向倾斜大直径钻孔2的中心移动，直到定位针26脱离倾斜大直径钻孔2的孔壁后停止旋转手柄杆7；然后打开内环形气囊11上的内排气阀17将内环形气囊11放气；再通过外环形气囊8上的外排气阀18将外环形气囊8放气，外环形气囊8外圆与钻孔的孔壁脱离接触；最后将整个封孔装置沿注浆管3向倾斜大直径钻孔2外部抽出，注浆管3留在倾斜大直径钻孔2内；为了方便手驱丝杆6传动连杆伸缩定位部分30的存放，进一步旋转手柄杆7，左螺母21继续沿丝杆6向左移动，右螺母22沿丝杆6向右移动，使V型杆件的左连杆23和右连杆24夹角接近180°与丝杆6平行。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）倾斜大直径钻孔左高右低倾斜设置，将单囊袋和注浆管由倾斜大直径钻孔右端孔口向左放入到倾斜大直径钻孔内，注浆管的出口端与单囊袋连接，注浆管上设置有爆破阀，注浆管的进口端设有位于倾斜大直径钻孔孔口外的注浆阀；

（2）将封孔装置放置在倾斜大直径钻孔中：封孔装置包括相互连接的充气膨胀封孔部分和手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分，在倾斜大直径钻孔中充气膨胀封孔部分位于手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分的左侧，注浆管穿过充气膨胀封孔部分，爆破阀位于单囊袋与充气膨胀封孔部分之间；

手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分包括丝杆和连杆组件，丝杆左端转动连接在充气膨胀封孔部分上，丝杆左半段和右半段分别设有正向螺纹和反向螺纹，连杆组件的左侧中部螺纹连接在丝杆的左半段，连杆组件的右侧中部螺纹连接在丝杆的右半段，丝杆右端设有用于驱动丝杆转动的手柄杆，丝杆右半段螺纹连接有用于定位连杆组件的锁紧装置；

（3）充气膨胀封孔部分通过注气管连接注气泵，启动注气泵使充气膨胀封孔部分膨胀将倾斜大直径钻孔密封；

（4）转动手柄杆，通过丝杆驱动连杆组件沿丝杆的径向方向伸展开，直到连杆组件的外端顶入倾斜大直径钻孔的孔壁内，然后拧动锁紧装置将连杆组件锁紧定位；

（5）注浆管的进口端连接注浆泵，启动注浆泵通过注浆管向单囊袋以及单囊袋与充气膨胀封孔部分之间的倾斜大直径钻孔内注浆；

（6）注浆24h后，浆液凝固；将封孔装置拆除；

充气膨胀封孔部分包括圆盘和外环形气囊，圆盘中心开设有螺纹孔，圆盘的外圆沿圆周方向开设有外环形槽，外环形气囊安装在外环形槽内，圆盘的偏心处开设有与螺纹孔平行的注浆穿孔，注浆管穿设在注浆穿孔内，注浆穿孔内圆开设有内环形槽，内环形槽内设有套在注浆管上的内环形气囊；

圆盘中心固定设有轴承座，轴承座左端设有与螺纹孔螺纹连接的螺柱，丝杆左端通过轴承转动连接在轴承座内，丝杆中心线与圆盘中心线重合；连杆组件包括左螺母、右螺母和三组V型杆件，左螺母螺纹连接在丝杆的左半段，右螺母螺纹连接在丝杆的右半段，三组V型杆件沿丝杆的圆周方向均匀布置，每组V型杆件具有包括左连杆、右连杆、安装块和定位针，左连杆内端转动连接在左螺母上，右连杆内端转动连接在右螺母上，丝杆位于同一组的左连杆和右连杆所在的平面上，安装块内侧开设有安装槽，左连杆外端固定连接位于安装槽内左侧的左齿轮，右连杆外端固定连接有位于安装槽内右侧的右齿轮，左齿轮的中心通过左销轴与安装块转动连接，右齿轮的中心通过右销轴与安装块转动连接，左齿轮和右齿轮啮合，定位针沿丝杆的径向方向设置，丝杆内端固定连接在安装块的外侧面上。

2.根据权利要求1所述的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：内环形气囊的进气口与外环形气囊的进气口通过一个三通管连接，三通管的第三个接口连接所述的注气管，三通管上设有临近外环形气囊进气口的外注气阀，三通管上设有临近内环形气囊进气口的内注气阀，三通管上在外注气阀与外环形气囊进气口之间设有外压力表，三通管上在内注气阀与内环形气囊进气口之间设有内压力表，内环形气囊上设有内排气阀，外环形气囊上设有外排气阀。

3.根据权利要求2所述的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：锁紧装置包括外六棱套和四片弧形锁紧片，外六棱套内圈沿圆周方向均匀设有四段偏心曲面，每段偏心曲面横截面形成的偏心曲线与外六棱套的中心线的距离沿逆时针方向逐渐减小，两段偏心曲线首尾相连且在连接处具有台阶，四片弧形锁紧片分别设置在四段偏心曲面所在的外六棱套内壁处，弧形锁紧片沿圆周方向的长度小于偏心曲面的长度；当弧形锁紧片的一端与台阶接触时，弧形锁紧片的外圆与偏心曲面完全贴合，弧形锁紧片的内圆与外六棱套同心；

四片弧形锁紧片的内壁设有可与丝杆右半段对应螺纹连接的内丝，每片弧形锁紧片的外壁沿圆周方向设有限位导槽，外六棱套内壁在临近台阶的位置设有安装槽，安装槽内固定设有弹簧，弹簧外端设有定位柱，定位柱伸入到限位导槽内。

4.根据权利要求3所述的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：步骤（3）具体为：将三通管的第三个接口通过注气管连接注气泵，打开三通管上的外注气阀，关闭内注气阀，启动注气泵对外环形气囊进行注气；外环形气囊外圆膨胀与倾斜大直径钻孔的内壁压接并密封，当外压力表读数为0.3MPa时，关闭注气泵停止注气；然后关闭外注气阀，打开内注气阀，再启动注气泵，对内环形气囊进行注气，内环形气囊的内圆与注浆管外圆压接并密封，当内压力表的示数为0.2MPa时，关闭注气泵停止注气，再关闭内注气阀。

5.根据权利要求4所述的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：步骤（4）具体为：一只手旋转手柄杆，另一只手扶着一根右连杆，驱动丝杆旋转，由于丝杆左半段和右半段分别设有正向螺纹和反向螺纹，与丝杆左半段螺纹连接的左螺母沿丝杆向右移动，与丝杆右半段螺纹连接的右螺母沿丝杆向左移动，驱动V型杆件的左连杆和右连杆夹角变小，左齿轮和右齿轮啮合使左连杆和右连杆同步旋转，安装块和定位针向倾斜大直径钻孔的孔壁移动，直到定位针扎入到倾斜大直径钻孔的孔壁内，且安装块与到倾斜大直径钻孔的孔壁顶压接触后停止旋转手柄杆，然后将外六棱套和四片弧形锁紧片向左移动到与右螺母接触，然后使用扳手卡住外六棱套，驱动外六棱套旋转，由于每段偏心曲面横截面形成的偏心曲线与外六棱套的中心线的距离沿逆时针方向逐渐减小，偏心曲面驱动四片弧形锁紧片同时向丝杆中心移动，弧形锁紧片内壁与丝杆右半段螺纹连接，继续旋转外六棱套，外六棱套和四片弧形锁紧片沿丝杆旋转并向左移动，直到外六棱套左端压紧右螺母同时四片弧形锁紧片与丝杆也紧固后完成V型杆件夹角的定位，确保手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分牢靠定位连在倾斜大直径钻孔的孔壁。

6.根据权利要求5所述的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：步骤（5）中注浆的具体过程为：先将注浆泵的出浆口通过快速接头与注浆管的进口端连接，打开注浆阀，注浆泵将浆液通过注浆管注入到单囊袋内部，单囊袋膨胀将倾斜大直径钻孔封堵，此时单囊袋与圆盘之间形成注浆封孔段，当注浆压力大于1.2MPa时，爆破阀打开，浆液向注浆封孔段内部注浆，直到注浆封孔段内部注满浆液后关闭注浆阀，快速接头与注浆管的进口端分离。

7.根据权利要求6所述的基于手驱连杆伸缩定位式煤矿倾斜大直径钻孔封闭方法，其特征在于：步骤（6）中将封孔装置拆除的具体过程为：先使用扳手卡住外六棱套，反向旋转外六棱套，四片弧形锁紧片松开，然后再反向旋转手柄杆，丝杆转动后带动左螺母沿丝杆向左移动，右螺母沿丝杆向右移动，V型杆件的左连杆和右连杆夹角变大，安装块和定位针向倾斜大直径钻孔的中心移动，直到定位针脱离倾斜大直径钻孔的孔壁后停止旋转手柄杆；然后打开内环形气囊上的内排气阀将内环形气囊放气；再通过外环形气囊上的外排气阀将外环形气囊放气，外环形气囊外圆与钻孔的孔壁脱离接触；最后将整个封孔装置沿注浆管向倾斜大直径钻孔外部抽出，注浆管留在倾斜大直径钻孔内；为了方便手驱丝杆传动连杆伸缩定位部分的存放，进一步旋转手柄杆，左螺母继续沿丝杆向左移动，右螺母沿丝杆向右移动，使V型杆件的左连杆和右连杆夹角接近180°与丝杆平行。

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