CN112943159A - 一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置 - Google Patents

Abstract

一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，包括长度方向沿前后方向设置的抽采管，抽采管前端同轴线连接有异型注浆导流接头，异型注浆导流接头同轴线连接有抽采变径接头，抽采管上间隔设有若干个均呈圆筒状的囊袋，抽采管上开设有位于每个囊袋内部的内出浆口以及位于相邻两个囊袋之间的外出浆口，抽采管上在每个囊袋前后两端口处设有将囊袋与抽采管密封固定连接的抱箍，抽采管后端设有隔渣导气堵浆端头。本发明用于本煤层钻孔施工完成之后的前期封孔、中期为巷道应力集中引起钻孔变形钻孔漏气进行注浆堵漏、后期注水为采煤浸润稳固煤体兼起降尘作用，实现一套装置多种用途，保证整个抽采周期内的钻孔瓦斯正常抽采。

Description

一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置, 用于在煤矿井下本煤层钻孔形成之后的注浆封孔、补浆堵漏、注水降尘。

背景技术

煤矿井下本煤层瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯安全问题的主要手段，在本煤层瓦斯抽采钻孔封孔中，现在所用的封孔器存在抗压强度较低，封孔后后期由于巷道变形，应力集中区域向巷道深部转移引起钻孔变形，轻者引起抽采钻孔漏气，重者直接压扁抽采管造成只有浓度没有流量。有的矿井采取关闭抽采钻孔来处理钻孔漏气，有的直接在此沿着钻孔位置用钻机打碎原有的封孔装置和封孔段再次封孔，如此循环，不但直接影响了后期的瓦斯抽采效率和抽采浓度，而且增加了大量的劳动工作量和资金成本。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简便、发现漏气可马上进一步封孔、施工成本低、劳动量小的卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，包括长度方向沿前后方向设置的抽采管，抽采管前端同轴线连接有异型注浆导流接头，异型注浆导流接头同轴线连接有抽采变径接头，抽采管上间隔设有若干个均呈圆筒状的囊袋，抽采管上开设有位于每个囊袋内部的内出浆口以及位于相邻两个囊袋之间的外出浆口，抽采管上在每个囊袋前后两端口处设有将囊袋与抽采管密封固定连接的抱箍，抽采管后端设有隔渣导气堵浆端头。

抽采管采用PVC材质制成，抽采管中心为前后贯通的抽采孔，抽采管的管壁内部沿圆周方向均匀设有十二条注浆通道，注浆通道平行于抽采孔，十二条注浆通道沿圆周方向依次为第一注浆通道、第二注浆通道、第三注浆通道、第四注浆通道、第五注浆通道、第六注浆通道、第七注浆通道、第八注浆通道、第九注浆通道、第十注浆通道、第十一注浆通道和第十二注浆通道，

囊袋设有七个，囊袋由前向后依次为第一囊袋、第二囊袋、第三囊袋、第四囊袋、第五囊袋、第六囊袋和第七囊袋；

抽采管上开设的内出浆口由前向后依次为第一内出浆口、第二内出浆口、第三内出浆口、第四内出浆口、第五内出浆口、第六内出浆口和第七内出浆口；

抽采管上开设的外出浆口由前向后依次为第一外出浆口、第二外出浆口、第三外出浆口、第四外出浆口、第五外出浆口和第六外出浆口；

第一注浆通道同时与第一内出浆口、第二内出浆口连通，第二注浆通道与第一外出浆口连通，第三注浆通道与第三内出浆口连通，第四注浆通道与第二外出浆口连通，第五注浆通道与第四内出浆口连通，第六注浆通道与第三外出浆口连通，第七注浆通道与第五内出浆口连通，第八注浆通道与第四外出浆口连通，第九注浆通道与第六内出浆口连通，第十注浆通道与第五外出浆口连通，第十一注浆通道与第七内出浆口连通，第十二注浆通道与第六外出浆口连通。

异型注浆导流接头包括接头本体，接头本体中心开设有与抽采孔对应连接的抽采连接孔，接头本体前侧部内部沿圆周方向均匀设有十二条前轴向导流孔和十二条前径向导流孔，前轴向导流孔后端与前径向导流孔内端一一对应连通形成前L型通道，接头本体后侧部内部沿圆周方向均匀设有十二条后轴向导流孔和十二条后径向导流孔，后轴向导流孔前端与后径向导流孔内端一一对应连通形成后L型通道，十二条前径向导流孔与十二条后径向导流孔的外端均凸出接头本体外圆并一一对应通过U型导流管连通。

接头本体后端同轴线设有对应插接到抽采管的抽采孔前端口内的插接管，十二个后轴向导流孔后端向后凸出于接头本体并对应插接到十二条注浆通道的前端口内，接头本体后端面与抽采管前端面对接并通过密封胶粘接。

抽采变径接头为前大后小的变径管结构，接头本体前侧部外圆伸入到抽采变径接头后端口内并相互螺纹密封连接。

十二条前轴向导流孔分别为第一前轴向导流孔、第二前轴向导流孔、第三前轴向导流孔、第四前轴向导流孔、第五前轴向导流孔、第六前轴向导流孔、第七前轴向导流孔、第八前轴向导流孔、第九前轴向导流孔、第十前轴向导流孔、第十一前轴向导流孔和第十二前轴向导流孔；

十二条前径向导流孔分别为第一前径向导流孔、第二前径向导流孔、第三前径向导流孔、第四前径向导流孔、第五前径向导流孔、第六前径向导流孔、第七前径向导流孔、第八前径向导流孔、第九前径向导流孔、第十前径向导流孔、第十一前径向导流孔和第十二前径向导流孔；

十二条后轴向导流孔分别为第一后轴向导流孔、第二后轴向导流孔、第三后轴向导流孔、第四后轴向导流孔、第五后轴向导流孔、第六后轴向导流孔、第七后轴向导流孔、第八后轴向导流孔、第九后轴向导流孔、第十后轴向导流孔、第十一后轴向导流孔和第十二后轴向导流孔；

第一后轴向导流孔后端与第一注浆通道前端口插接连通，第二后轴向导流孔后端与第二注浆通道前端口插接连通，第三后轴向导流孔后端与第三注浆通道前端口插接连通，第四后轴向导流孔后端与第四注浆通道前端口插接连通，第五后轴向导流孔后端与第五注浆通道前端口插接连通，第六后轴向导流孔后端与第六注浆通道前端口插接连通，第七后轴向导流孔后端与第七注浆通道前端口插接连通，第八后轴向导流孔后端与第八注浆通道前端口插接连通，第九后轴向导流孔后端与第九注浆通道前端口插接连通，第十后轴向导流孔后端与第十注浆通道前端口插接连通，第十一后轴向导流孔后端与第十一注浆通道前端口插接连通，第十二后轴向导流孔后端与第十二注浆通道前端口插接连通；

十二条后径向导流孔分别为第一后径向导流孔、第二后径向导流孔、第三后径向导流孔、第四后径向导流孔、第五后径向导流孔、第六后径向导流孔、第七后径向导流孔、第八后径向导流孔、第九后径向导流孔、第十后径向导流孔、第十一后径向导流孔和第十二后径向导流孔；

十二个U型导流管分别为第一U型导流管、第二U型导流管、第三U型导流管、第四U型导流管、第五U型导流管、第六U型导流管、第七U型导流管、第八U型导流管、第九U型导流管、第十U型导流管、第十一U型导流管和第十二U型导流管；

第一前轴向导流孔、第一前径向导流孔、第一U型导流管、第一后径向导流孔和第一后轴向导流孔依次对应连通；第二前轴向导流孔、第二前径向导流孔、第二U型导流管、第二后径向导流孔和第二后轴向导流孔依次对应连通；第三前轴向导流孔、第三前径向导流孔、第三U型导流管、第三后径向导流孔和第三后轴向导流孔依次对应连通；第四前轴向导流孔、第四前径向导流孔、第四U型导流管、第四后径向导流孔和第四后轴向导流孔依次对应连通；第五前轴向导流孔、第五前径向导流孔、第五U型导流管、第五后径向导流孔和第五后轴向导流孔依次对应连通；第六前轴向导流孔、第六前径向导流孔、第六U型导流管、第六后径向导流孔和第六后轴向导流孔依次对应连通；第七前轴向导流孔、第七前径向导流孔、第七U型导流管、第七后径向导流孔和第七后轴向导流孔依次对应连通；第八前轴向导流孔、第八前径向导流孔、第八U型导流管、第八后径向导流孔和第八后轴向导流孔依次对应连通；第九前轴向导流孔、第九前径向导流孔、第九U型导流管、第九后径向导流孔和第九后轴向导流孔依次对应连通；第十前轴向导流孔、第十前径向导流孔、第十U型导流管、第十后径向导流孔和第十后轴向导流孔依次对应连通；第十一前轴向导流孔、第十一前径向导流孔、第十一U型导流管、第十一后径向导流孔和第十一后轴向导流孔依次对应连通；第十二前轴向导流孔、第十二前径向导流孔、第十二U型导流管、第十二后径向导流孔和第十二后轴向导流孔依次对应连通。

隔渣导气堵浆端头包括设在抽采管的抽采孔后端口的环形挡板，环形挡板前侧面同轴线一体设有固定筒，固定筒外圆与抽采孔直径相等，固定筒插接并过盈装配在在抽采孔后端口内，环形挡板的后侧面通过螺钉轨道设有滤渣网，环形挡板上开设有分别与十二个注浆通道对应连通的安装孔，十二个注浆通道后端口内部分别设有一个单向阀。

采用上述技术方案，本发明中各部件的功能作用分别为：

抽采变径接头是连接异型注浆导流接头与煤矿井下瓦斯抽采系统的连接管件，是一个中间强度较大、两侧稍带柔性的变径管接头，其后端口内径与异型注浆导流接头外径匹配相连，前端口内径与抽采系统外径匹配连接，为保证抽采时的密封性，连接好之后可用抱箍进行加固。

异型注浆导流接头用pvc材质加工而成，中心开设有管径较大的抽采连接孔，围绕抽采连接孔一周分布有十二条前L型通道和后L型通道，其中抽采连接孔为沿轴向贯穿，在其后侧伸出一段外径与抽采孔内径相匹配的插接管，十二条前径向导流孔与十二条后径向导流孔的外端凸出接头本体外圆一定长度便于安装U型导流管和密封橡皮帽，异型导流管接头通过十二个后轴向导流孔后端向后凸出于接头本体并对应插接到十二条注浆通道的前端口内，作用是在不影响正常抽采的情况下向指定的囊袋或者相邻两个囊袋之间的空间进行注浆密封。

抽采管是一个具有特殊截面结构的PVC材质管件，中间留有前后贯通的抽采孔，在较厚的管壁内平行抽采孔中心线布置有十二条注浆通道，每一条注浆通道在对应的管壁外侧沿孔口不同距离布置有相应的垂直于抽采管中心线的出浆口（包括七个内出浆口和六个外出浆口），出浆口只和对应的注浆通道连通，不和其他注浆通道及中间抽采孔连通。通过不同的出浆口可以向浆液约束囊袋及相邻囊袋之间注入浆液用于封堵钻孔或者用于后期注浆堵漏，中心的抽采孔在封孔之后主要起着抽采钻孔内瓦斯的作用，在后期可以通过抽采孔向煤层注水起到浸润煤体及采煤降尘作用。

注浆通道和出浆口通过异型注浆导流接头、抽采变径接头与抽采系统连接，这样在没有注浆封堵的相邻囊袋之间的空间进行瓦斯抽采，提高瓦斯的抽采效率。

U型导流管的中间段采用PVC材质制作，两侧接口处采用橡胶件制作，作用是连接异型注浆导流管接头的前后两侧对应的前径向导流孔与后径向导流孔，起到密封及连接作用。

囊袋是采用特殊材质加工而成的桶状结构，直径与钻孔直径匹配，以便注浆膨胀时能够完全与钻孔壁贴合为向两个囊袋之间注浆形成良好的密封空间，具有较高的强度和一定的膨胀性，使用时间隔不同的距离，用抱箍依次紧密固定在抽采管适当的位置，封孔时沿编号不同的注浆通道向指定囊袋注入浆液使其与钻孔壁紧密贴合，待囊袋注浆完毕并达到一定的注浆压力后，再通过指定注浆通道向囊袋之间的空间注浆，使浆液充分渗入两个囊袋之间钻孔空间极其裂隙之中，达到密封钻孔的作用。等到抽采进行到一定阶段，钻孔出现漏气而浓度降低，再通过不同的注浆通道向指定的囊袋注浆，与之前的囊袋形成密闭空间后，通过卫星孔向囊袋之间注浆，密封钻孔裂隙，再次对钻孔形成密闭空间，提高钻孔瓦斯的抽采浓度。

抱箍用刚性材质制作，内径大于抽采管，作用是固定囊袋，使用时套在包裹有囊袋的抽采管上用专用设备压缩，使囊袋与抽采管紧密贴合，起到固定和密封作用。

封堵螺帽是一个橡胶加工而成的柔性帽状结构，使用时一般在需要注浆的时候，拔掉连接异型注浆导流接头上连接前后导流口的U型导流管，用封堵螺帽盖上抽采系统侧的前径向导流孔，防止抽采系统漏气。通过后径向导流孔连接注浆管注浆，注浆完毕也在径向导流孔上盖上橡皮帽。

环形挡板是一个圆环略带凸型结构的板体，环形挡板上设置的12个安装孔与12个单向阀一一对应，保证注浆时单向阀闭合不会出浆，抽采时单向阀打开，瓦斯气体可以通过注浆通道流入抽采系统。中间大孔内嵌入有金属滤渣网，可防止抽采时煤渣进入抽采系统。

本发明中的抽采管预先在生产厂家制成12条注浆通道以及相应的七个内出浆口和六个外出浆口。

在现场进行封孔作业时，具体工作过程为：

（1）安装囊袋：将七个囊袋分别套到抽采管上，使第一内出浆口、第二内出浆口、第三内出浆口、第四内出浆口、第五内出浆口、第六内出浆口和第七内出浆口分别位于一个囊袋的内部，第一外出浆口、第二外出浆口、第三外出浆口、第四外出浆口、第五外出浆口和第六外出浆口分别位于相邻两个囊袋之间，使用抱箍将囊袋两端口紧箍到抽采管上。

（2）在抽采管的十二个注浆通道后端口内分别安装单向阀，并与胶液粘接紧实。

（3）将环形挡板一体结构的固定筒安装在抽采管的抽采孔后端口内，环形挡板上的十二个安装孔与十二个注浆通道一一对应连通。

（4）将异型注浆导流接头后端与抽采管的前端连接：插接管插接到抽采管的抽采孔前端口内，十二个后轴向导流孔对应插接到十二条注浆通道的前端口内，然后将接头本体后端面与抽采管前端面通过密封胶粘接。

（5）安装十二个U型导流管。

（6）将组装好的封孔装置沿煤层钻孔自前向后插入到预定的封孔深度，搅拌好注浆液，先拔掉连接第一前径向导流孔和第一后径向导流孔之间的第一U型导流管，用橡皮帽盖上第一前径向导流孔，将注浆泵的注浆管连接第一后径向导流孔，开启注浆泵，浆液进入第一注浆通道，通过第一囊袋内的第一内出浆口和第二囊袋内的第二内出浆口排出浆液，第一囊袋和第二囊袋膨胀，与钻孔的孔壁压接，将钻孔封闭，待注浆泵上压力表的显示值达到预定压力时停止注浆，取下注浆管，用另一个橡皮帽盖上第一后径向导流孔。

（7）取下连接第二前径向导流孔和第二后径向导流孔之间的第二U型导流管，用橡皮帽盖上第二前径向导流孔，注浆管连接第二后径向导流孔，开启注浆泵，沿第二后径向导流孔、第二后轴向导流孔、第二注浆通道，最后由第一外出浆口排出到第一囊袋和第二囊袋之间的钻孔空间，当注浆泵上的压力表到达预定值后停止注浆，拔下注浆管，用橡皮帽盖住第二后径向导流孔，钻孔的初次封孔作业完成。

（8）选择合适的抽采变径接头连接异型注浆导流接头前端，抽采变径接头的前端通过抽采系统连接管与抽采系统管路连接，开始正常的瓦斯抽采，瓦斯由抽采孔和没有注浆封闭的注浆通道内被抽出。

（9）在抽采周期内，如发现钻孔变形、钻孔内瓦斯浓度显著降低现象，可能是巷道高应力区域向深部转移引起抽采钻孔漏气，此时可以拔下连接第三前径向导流孔和第三后径向导流孔之间的第三U型导流管，用橡皮帽盖住第三前径向导流孔防止漏气，搅拌浆液，用注浆管连接第三后径向导流孔，开启注浆泵，沿第三后径向导流孔、第三后轴向导流孔、第三注浆通道，最后由第三内出浆口排出到第三囊袋内，第三囊袋膨胀，与钻孔的孔壁压接；待到注浆泵的压力表达到预定压力时停止注浆。

（10）拔下连接第四前径向导流孔和第四后径向导流孔之间的第四U型导流管，用橡皮帽盖上第四前径向导流孔，连接注浆管和第四后径向导流孔，沿第四后径向导流孔、第四后轴向导流孔、第四注浆通道，最后由第二外出浆口排出到第三囊袋和第二囊袋之间的钻孔空间，观察注浆泵上压力表的值变化情况，如压力能稳定在预定值，说明第三囊袋周围还没有出现太大裂隙，此时注浆可以封堵钻孔；如出现不能保压的情况，可能第三囊袋已经处于高应力区域钻孔周围煤体破碎，此时需要进一步处置；先用橡皮帽盖住第四后径向导流孔，按照以上操作工序，向第四囊袋内注浆，再向第四囊袋和第三囊袋之间的钻孔空间内注浆，直至到达预定注浆压力可以停止注浆，完成封孔。

（11）如后期抽采过程中瓦斯浓度再次降低，可按照以上方法向第五囊袋内注浆，再向第五囊袋和第四囊袋之间的钻孔空间内注浆；再向第六囊袋内注浆，再向第六囊袋和第五囊袋之间的钻孔空间内注浆，最后向第七囊袋内注浆，再向第七囊袋和第六囊袋之间的钻孔空间内注浆，确保封孔连续性和稳定性，保证钻孔的高浓度瓦斯抽采。

（12）在瓦斯抽采作业结束，采煤机采煤之前，可以拔下抽采系统连接管，通过抽采变径接头、异型注浆导流接头和抽采管的抽采孔向煤体内高压注水，起到浸润煤体，这样煤体稳定性不但有所提高，还能在采煤过程中起到降尘作用。

综上所述，本发明原理科学，结构简单，操作方便，用于本煤层钻孔施工完成之后的前期封孔、中期为巷道应力集中引起钻孔变形钻孔漏气进行注浆堵漏、后期注水为采煤浸润稳固煤体兼起降尘作用，实现一套装置多种用途。本发明特殊的结构设计可以抵御更大的煤层压力，防止煤体塌孔变形引起的抽采管受压破坏，保证整个抽采周期内的钻孔瓦斯正常抽采。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图1中异型注浆导流接头的外形结构示意图；

图4是图3中异型注浆导流接头去掉U型导流管的外形结构示意图；

图5是异型注浆导流接头去掉U型导流管的轴向剖视结构示意图；

图6是图5中B-B剖视图；

图7是图3中的C向视图；

图8是环形挡板和固定筒的结构示意图；

图9是图8中D-D剖视图。

具体实施方式

如图1-图9所示，本发明的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，包括长度方向沿前后方向设置的抽采管2，抽采管2前端同轴线连接有异型注浆导流接头1，异型注浆导流接头1同轴线连接有抽采变径接头87，抽采管2上间隔设有若干个均呈圆筒状的囊袋，抽采管2上开设有位于每个囊袋内部的内出浆口以及位于相邻两个囊袋之间的外出浆口，抽采管2上在每个囊袋前后两端口处设有将囊袋与抽采管2密封固定连接的抱箍3，抽采管2后端设有隔渣导气堵浆端头17。

抽采管2采用PVC材质制成，抽采管2中心为前后贯通的抽采孔86，抽采管2的管壁内部沿圆周方向均匀设有十二条注浆通道，注浆通道平行于抽采孔86，十二条注浆通道沿圆周方向依次为第一注浆通道74、第二注浆通道75、第三注浆通道76、第四注浆通道77、第五注浆通道78、第六注浆通道79、第七注浆通道80、第八注浆通道81、第九注浆通道82、第十注浆通道83、第十一注浆通道84和第十二注浆通道85；

囊袋设有七个，囊袋由前向后依次为第一囊袋4、第二囊袋6、第三囊袋8、第四囊袋10、第五囊袋12、第六囊袋14和第七囊袋16；

抽采管2上开设的内出浆口由前向后依次为第一内出浆口18、第二内出浆口19、第三内出浆口20、第四内出浆口21、第五内出浆口22、第六内出浆口23和第七内出浆口24；

抽采管2上开设的外出浆口由前向后依次为第一外出浆口5、第二外出浆口7、第三外出浆口9、第四外出浆口11、第五外出浆口13和第六外出浆口15；

第一注浆通道74同时与第一内出浆口18、第二内出浆口19连通，第二注浆通道75与第一外出浆口5连通，第三注浆通道76与第三内出浆口20连通，第四注浆通道77与第二外出浆口7连通，第五注浆通道78与第四内出浆口21连通，第六注浆通道79与第三外出浆口9连通，第七注浆通道80与第五内出浆口22连通，第八注浆通道81与第四外出浆口11连通，第九注浆通道82与第六内出浆口23连通，第十注浆通道83与第五外出浆口13连通，第十一注浆通道84与第七内出浆口24连通，第十二注浆通道85与第六外出浆口15连通。

异型注浆导流接头1包括接头本体95，接头本体95中心开设有与抽采孔86对应连接的抽采连接孔93，接头本体95前侧部内部沿圆周方向均匀设有十二条前轴向导流孔和十二条前径向导流孔，前轴向导流孔后端与前径向导流孔内端一一对应连通形成前L型通道，接头本体95后侧部内部沿圆周方向均匀设有十二条后轴向导流孔和十二条后径向导流孔，后轴向导流孔前端与后径向导流孔内端一一对应连通形成后L型通道，十二条前径向导流孔与十二条后径向导流孔的外端均凸出接头本体95外圆并一一对应通过U型导流管94连通。

接头本体95后端同轴线设有对应插接到抽采管2的抽采孔86前端口内的插接管92，十二个后轴向导流孔后端向后凸出于接头本体95并对应插接到十二条注浆通道的前端口内，接头本体95后端面与抽采管2前端面对接并通过密封胶粘接。

抽采变径接头87为前大后小的变径管结构，接头本体95前侧部外圆伸入到抽采变径接头87后端口内并相互螺纹密封连接。

十二条前轴向导流孔分别为第一前轴向导流孔50、第二前轴向导流孔51、第三前轴向导流孔52、第四前轴向导流孔53、第五前轴向导流孔54、第六前轴向导流孔55、第七前轴向导流孔56、第八前轴向导流孔57、第九前轴向导流孔58、第十前轴向导流孔59、第十一前轴向导流孔60和第十二前轴向导流孔61；

十二条前径向导流孔分别为第一前径向导流孔25、第二前径向导流孔26、第三前径向导流孔27、第四前径向导流孔28、第五前径向导流孔29、第六前径向导流孔30、第七前径向导流孔31、第八前径向导流孔32、第九前径向导流孔33、第十前径向导流孔34、第十一前径向导流孔35和第十二前径向导流孔36；

十二条后轴向导流孔分别为第一后轴向导流孔62、第二后轴向导流孔63、第三后轴向导流孔64、第四后轴向导流孔65、第五后轴向导流孔66、第六后轴向导流孔67、第七后轴向导流孔68、第八后轴向导流孔69、第九后轴向导流孔70、第十后轴向导流孔71、第十一后轴向导流孔72和第十二后轴向导流孔73；

第一后轴向导流孔62后端与第一注浆通道74前端口插接连通，第二后轴向导流孔63后端与第二注浆通道75前端口插接连通，第三后轴向导流孔64后端与第三注浆通道76前端口插接连通，第四后轴向导流孔65后端与第四注浆通道77前端口插接连通，第五后轴向导流孔66后端与第五注浆通道78前端口插接连通，第六后轴向导流孔67后端与第六注浆通道79前端口插接连通，第七后轴向导流孔68后端与第七注浆通道80前端口插接连通，第八后轴向导流孔69后端与第八注浆通道81前端口插接连通，第九后轴向导流孔70后端与第九注浆通道82前端口插接连通，第十后轴向导流孔71后端与第十注浆通道83前端口插接连通，第十一后轴向导流孔72后端与第十一注浆通道84前端口插接连通，第十二后轴向导流孔73后端与第十二注浆通道85前端口插接连通；

十二条后径向导流孔分别为第一后径向导流孔38、第二后径向导流孔39、第三后径向导流孔40、第四后径向导流孔41、第五后径向导流孔42、第六后径向导流孔43、第七后径向导流孔44、第八后径向导流孔45、第九后径向导流孔46、第十后径向导流孔47、第十一后径向导流孔48和第十二后径向导流孔49；

十二个U型导流管94分别为第一U型导流管、第二U型导流管、第三U型导流管、第四U型导流管、第五U型导流管、第六U型导流管、第七U型导流管、第八U型导流管、第九U型导流管、第十U型导流管、第十一U型导流管和第十二U型导流管；

第一前轴向导流孔50、第一前径向导流孔25、第一U型导流管、第一后径向导流孔38和第一后轴向导流孔62依次对应连通；第二前轴向导流孔51、第二前径向导流孔26、第二U型导流管、第二后径向导流孔39和第二后轴向导流孔63依次对应连通；第三前轴向导流孔52、第三前径向导流孔27、第三U型导流管、第三后径向导流孔40和第三后轴向导流孔64依次对应连通；第四前轴向导流孔53、第四前径向导流孔28、第四U型导流管、第四后径向导流孔41和第四后轴向导流孔65依次对应连通；第五前轴向导流孔54、第五前径向导流孔29、第五U型导流管、第五后径向导流孔42和第五后轴向导流孔66依次对应连通；第六前轴向导流孔55、第六前径向导流孔30、第六U型导流管、第六后径向导流孔43和第六后轴向导流孔67依次对应连通；第七前轴向导流孔56、第七前径向导流孔31、第七U型导流管、第七后径向导流孔44和第七后轴向导流孔68依次对应连通；第八前轴向导流孔57、第八前径向导流孔32、第八U型导流管、第八后径向导流孔45和第八后轴向导流孔69依次对应连通；第九前轴向导流孔58、第九前径向导流孔33、第九U型导流管、第九后径向导流孔46和第九后轴向导流孔70依次对应连通；第十前轴向导流孔59、第十前径向导流孔34、第十U型导流管、第十后径向导流孔4847和第十后轴向导流孔71依次对应连通；第十一前轴向导流孔60、第十一前径向导流孔35、第十一U型导流管、第十一后径向导流孔48和第十一后轴向导流孔72依次对应连通；第十二前轴向导流孔61、第十二前径向导流孔36、第十二U型导流管、第十二后径向导流孔49和第十二后轴向导流孔73依次对应连通。

隔渣导气堵浆端头17包括设在抽采管2的抽采孔86后端口的环形挡板88，环形挡板88前侧面同轴线一体设有固定筒89，固定筒89外圆与抽采孔86直径相等，固定筒89插接并过盈装配在在抽采孔86后端口内，环形挡板88的后侧面通过螺钉96轨道设有滤渣网90，环形挡板88上开设有分别与十二个注浆通道对应连通的安装孔91，十二个注浆通道后端口内部分别设有一个单向阀（图未示）。

本发明中各部件的功能作用分别为：

抽采变径接头87是连接异型注浆导流接头1与煤矿井下瓦斯抽采系统的连接管件，是一个中间强度较大、两侧稍带柔性的变径管接头，其后端口内径与异型注浆导流接头1外径匹配相连，前端口内径与抽采系统外径匹配连接，为保证抽采时的密封性，连接好之后可用抱箍3进行加固。

异型注浆导流接头1用pvc材质加工而成，中心开设有管径较大的抽采连接孔93，围绕抽采连接孔93一周分布有十二条前L型通道和后L型通道，其中抽采连接孔93为沿轴向贯穿，在其后侧伸出一段外径与抽采孔86内径相匹配的插接管92，十二条前径向导流孔与十二条后径向导流孔的外端凸出接头本体95外圆一定长度便于安装U型导流管94和密封橡皮帽，异型导流管接头通过十二个后轴向导流孔后端向后凸出于接头本体95并对应插接到十二条注浆通道的前端口内，作用是在不影响正常抽采的情况下向指定的囊袋或者相邻两个囊袋之间的空间进行注浆密封。

抽采管2是一个具有特殊截面结构的PVC材质管件，中间留有前后贯通的抽采孔86，在较厚的管壁内平行抽采孔86中心线布置有十二条注浆通道，每一条注浆通道在对应的管壁外侧沿孔口不同距离布置有相应的垂直于抽采管2中心线的出浆口（包括七个内出浆口和六个外出浆口），出浆口只和对应的注浆通道连通，不和其他注浆通道及中间抽采孔86连通。通过不同的出浆口可以向浆液约束囊袋及相邻囊袋之间注入浆液用于封堵钻孔或者用于后期注浆堵漏，中心的抽采孔86在封孔之后主要起着抽采钻孔内瓦斯的作用，在后期可以通过抽采孔86向煤层注水起到浸润煤体及采煤降尘作用。

注浆通道和出浆口通过异型注浆导流接头1、抽采变径接头87与抽采系统连接，这样在没有注浆封堵的相邻囊袋之间的空间进行瓦斯抽采，提高瓦斯的抽采效率。

U型导流管94的中间段采用PVC材质制作，两侧接口处采用橡胶件制作，作用是连接异型注浆导流管接头的前后两侧对应的前径向导流孔与后径向导流孔，起到密封及连接作用。

囊袋是采用特殊材质加工而成的桶状结构，直径与钻孔直径匹配，以便注浆膨胀时能够完全与钻孔壁贴合为向两个囊袋之间注浆形成良好的密封空间，具有较高的强度和一定的膨胀性，使用时间隔不同的距离，用抱箍3依次紧密固定在抽采管2适当的位置，封孔时沿编号不同的注浆通道向指定囊袋注入浆液使其与钻孔壁紧密贴合，待囊袋注浆完毕并达到一定的注浆压力后，再通过指定注浆通道向囊袋之间的空间注浆，使浆液充分渗入两个囊袋之间钻孔空间极其裂隙之中，达到密封钻孔的作用。等到抽采进行到一定阶段，钻孔出现漏气而浓度降低，再通过不同的注浆通道向指定的囊袋注浆，与之前的囊袋形成密闭空间后，通过卫星孔向囊袋之间注浆，密封钻孔裂隙，再次对钻孔形成密闭空间，提高钻孔瓦斯的抽采浓度。

抱箍3用刚性材质制作，内径大于抽采管2，作用是固定囊袋，使用时套在包裹有囊袋的抽采管2上用专用设备压缩，使囊袋与抽采管2紧密贴合，起到固定和密封作用。

封堵螺帽是一个橡胶加工而成的柔性帽状结构，使用时一般在需要注浆的时候，拔掉连接异型注浆导流接头1上连接前后导流口的U型导流管94，用封堵螺帽盖上抽采系统侧的前径向导流孔，防止抽采系统漏气。通过后径向导流孔连接注浆管注浆，注浆完毕也在径向导流孔上盖上橡皮帽。

环形挡板88是一个圆环略带凸型结构的板体，环形挡板88上设置的12个安装孔91与12个单向阀一一对应，保证注浆时单向阀闭合不会出浆，抽采时单向阀打开，瓦斯气体可以通过注浆通道流入抽采系统。中间大孔内嵌入有金属滤渣网90，可防止抽采时煤渣进入抽采系统。

本发明中的抽采管2预先在生产厂家制成12条注浆通道以及相应的七个内出浆口和六个外出浆口。

在现场进行封孔作业时，具体工作过程为：

（1）安装囊袋：将七个囊袋分别套到抽采管2上，使第一内出浆口18、第二内出浆口19、第三内出浆口20、第四内出浆口21、第五内出浆口22、第六内出浆口23和第七内出浆口24分别位于一个囊袋的内部，第一外出浆口5、第二外出浆口7、第三外出浆口9、第四外出浆口11、第五外出浆口13和第六外出浆口15分别位于相邻两个囊袋之间，使用抱箍3将囊袋两端口紧箍到抽采管2上。

（2）在抽采管2的十二个注浆通道后端口内分别安装单向阀，并与胶液粘接紧实。

（3）将环形挡板88一体结构的固定筒89安装在抽采管2的抽采孔86后端口内，环形挡板88上的十二个安装孔91与十二个注浆通道一一对应连通。

（4）将异型注浆导流接头1后端与抽采管2的前端连接：插接管92插接到抽采管2的抽采孔86前端口内，十二个后轴向导流孔对应插接到十二条注浆通道的前端口内，然后将接头本体95后端面与抽采管2前端面通过密封胶粘接。

（5）安装十二个U型导流管94。

（6）将组装好的封孔装置沿煤层钻孔自前向后插入到预定的封孔深度，搅拌好注浆液，先拔掉连接第一前径向导流孔25和第一后径向导流孔38之间的第一U型导流管，用橡皮帽盖上第一前径向导流孔25，将注浆泵的注浆管连接第一后径向导流孔38，开启注浆泵，浆液进入第一注浆通道74，通过第一囊袋4内的第一内出浆口18和第二囊袋6内的第二内出浆口19排出浆液，第一囊袋4和第二囊袋6膨胀，与钻孔的孔壁压接，将钻孔封闭，待注浆泵上压力表的显示值达到预定压力时停止注浆，取下注浆管，用另一个橡皮帽盖上第一后径向导流孔38。

（7）取下连接第二前径向导流孔26和第二后径向导流孔39之间的第二U型导流管，用橡皮帽盖上第二前径向导流孔26，注浆管连接第二后径向导流孔39，开启注浆泵，沿第二后径向导流孔39、第二后轴向导流孔63、第二注浆通道75，最后由第一外出浆口5排出到第一囊袋4和第二囊袋6之间的钻孔空间，当注浆泵上的压力表到达预定值后停止注浆，拔下注浆管，用橡皮帽盖住第二后径向导流孔39，钻孔的初次封孔作业完成。

（8）选择合适的抽采变径接头87连接异型注浆导流接头1前端，抽采变径接头87的前端通过抽采系统连接管与抽采系统管路连接，开始正常的瓦斯抽采，瓦斯由抽采孔86和没有注浆封闭的注浆通道内被抽出。

（9）在抽采周期内，如发现钻孔变形、钻孔内瓦斯浓度显著降低现象，可能是巷道高应力区域向深部转移引起抽采钻孔漏气，此时可以拔下连接第三前径向导流孔27和第三后径向导流孔40之间的第三U型导流管，用橡皮帽盖住第三前径向导流孔27防止漏气，搅拌浆液，用注浆管连接第三后径向导流孔40，开启注浆泵，沿第三后径向导流孔40、第三后轴向导流孔64、第三注浆通道76，最后由第三内出浆口20排出到第三囊袋8内，第三囊袋8膨胀，与钻孔的孔壁压接；待到注浆泵的压力表达到预定压力时停止注浆。

（10）拔下连接第四前径向导流孔28和第四后径向导流孔41之间的第四U型导流管，用橡皮帽盖上第四前径向导流孔28，连接注浆管和第四后径向导流孔41，沿第四后径向导流孔41、第四后轴向导流孔65、第四注浆通道77，最后由第二外出浆口7排出到第三囊袋8和第二囊袋6之间的钻孔空间，观察注浆泵上压力表的值变化情况，如压力能稳定在预定值，说明第三囊袋8周围还没有出现太大裂隙，此时注浆可以封堵钻孔；如出现不能保压的情况，可能第三囊袋8已经处于高应力区域钻孔周围煤体破碎，此时需要进一步处置；先用橡皮帽盖住第四后径向导流孔41，按照以上操作工序，向第四囊袋10内注浆，再向第四囊袋10和第三囊袋8之间的钻孔空间内注浆，直至到达预定注浆压力可以停止注浆，完成封孔。

（11）如后期抽采过程中瓦斯浓度再次降低，可按照以上方法向第五囊袋12内注浆，再向第五囊袋12和第四囊袋10之间的钻孔空间内注浆；再向第六囊袋14内注浆，再向第六囊袋14和第五囊袋12之间的钻孔空间内注浆，最后向第七囊袋16内注浆，再向第七囊袋16和第六囊袋14之间的钻孔空间内注浆，确保封孔连续性和稳定性，保证钻孔的高浓度瓦斯抽采。

（12）在瓦斯抽采作业结束，采煤机采煤之前，可以拔下抽采系统连接管，通过抽采变径接头87、异型注浆导流接头1和抽采管2的抽采孔86向煤体内高压注水，起到浸润煤体，这样煤体稳定性不但有所提高，还能在采煤过程中起到降尘作用。

以上实施例说明了本发明的基本原理和特点，但上述仅仅说明了本发明的较优实施例，并不受所述实施例的限制。本领域的普通技术人员在本专利的启发下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式变形和改进，这些均属于本发明的保护范围之内。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：包括长度方向沿前后方向设置的抽采管，抽采管前端同轴线连接有异型注浆导流接头，异型注浆导流接头同轴线连接有抽采变径接头，抽采管上间隔设有若干个均呈圆筒状的囊袋，抽采管上开设有位于每个囊袋内部的内出浆口以及位于相邻两个囊袋之间的外出浆口，抽采管上在每个囊袋前后两端口处设有将囊袋与抽采管密封固定连接的抱箍，抽采管后端设有隔渣导气堵浆端头。

2.根据权利要求1所述的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：抽采管采用PVC材质制成，抽采管中心为前后贯通的抽采孔，抽采管的管壁内部沿圆周方向均匀设有十二条注浆通道，注浆通道平行于抽采孔，十二条注浆通道沿圆周方向依次为第一注浆通道、第二注浆通道、第三注浆通道、第四注浆通道、第五注浆通道、第六注浆通道、第七注浆通道、第八注浆通道、第九注浆通道、第十注浆通道、第十一注浆通道和第十二注浆通道，

囊袋设有七个，囊袋由前向后依次为第一囊袋、第二囊袋、第三囊袋、第四囊袋、第五囊袋、第六囊袋和第七囊袋；

抽采管上开设的内出浆口由前向后依次为第一内出浆口、第二内出浆口、第三内出浆口、第四内出浆口、第五内出浆口、第六内出浆口和第七内出浆口；

抽采管上开设的外出浆口由前向后依次为第一外出浆口、第二外出浆口、第三外出浆口、第四外出浆口、第五外出浆口和第六外出浆口；

第一注浆通道同时与第一内出浆口、第二内出浆口连通，第二注浆通道与第一外出浆口连通，第三注浆通道与第三内出浆口连通，第四注浆通道与第二外出浆口连通，第五注浆通道与第四内出浆口连通，第六注浆通道与第三外出浆口连通，第七注浆通道与第五内出浆口连通，第八注浆通道与第四外出浆口连通，第九注浆通道与第六内出浆口连通，第十注浆通道与第五外出浆口连通，第十一注浆通道与第七内出浆口连通，第十二注浆通道与第六外出浆口连通。

3.根据权利要求2所述的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：异型注浆导流接头包括接头本体，接头本体中心开设有与抽采孔对应连接的抽采连接孔，接头本体前侧部内部沿圆周方向均匀设有十二条前轴向导流孔和十二条前径向导流孔，前轴向导流孔后端与前径向导流孔内端一一对应连通形成前L型通道，接头本体后侧部内部沿圆周方向均匀设有十二条后轴向导流孔和十二条后径向导流孔，后轴向导流孔前端与后径向导流孔内端一一对应连通形成后L型通道，十二条前径向导流孔与十二条后径向导流孔的外端均凸出接头本体外圆并一一对应通过U型导流管连通。

4.根据权利要求3所述的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：接头本体后端同轴线设有对应插接到抽采管的抽采孔前端口内的插接管，十二个后轴向导流孔后端向后凸出于接头本体并对应插接到十二条注浆通道的前端口内，接头本体后端面与抽采管前端面对接并通过密封胶粘接。

5.根据权利要求3所述的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：抽采变径接头为前大后小的变径管结构，接头本体前侧部外圆伸入到抽采变径接头后端口内并相互螺纹密封连接。

6.根据权利要求4所述的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：十二条前轴向导流孔分别为第一前轴向导流孔、第二前轴向导流孔、第三前轴向导流孔、第四前轴向导流孔、第五前轴向导流孔、第六前轴向导流孔、第七前轴向导流孔、第八前轴向导流孔、第九前轴向导流孔、第十前轴向导流孔、第十一前轴向导流孔和第十二前轴向导流孔；

十二条前径向导流孔分别为第一前径向导流孔、第二前径向导流孔、第三前径向导流孔、第四前径向导流孔、第五前径向导流孔、第六前径向导流孔、第七前径向导流孔、第八前径向导流孔、第九前径向导流孔、第十前径向导流孔、第十一前径向导流孔和第十二前径向导流孔；

十二条后轴向导流孔分别为第一后轴向导流孔、第二后轴向导流孔、第三后轴向导流孔、第四后轴向导流孔、第五后轴向导流孔、第六后轴向导流孔、第七后轴向导流孔、第八后轴向导流孔、第九后轴向导流孔、第十后轴向导流孔、第十一后轴向导流孔和第十二后轴向导流孔；

第一后轴向导流孔后端与第一注浆通道前端口插接连通，第二后轴向导流孔后端与第二注浆通道前端口插接连通，第三后轴向导流孔后端与第三注浆通道前端口插接连通，第四后轴向导流孔后端与第四注浆通道前端口插接连通，第五后轴向导流孔后端与第五注浆通道前端口插接连通，第六后轴向导流孔后端与第六注浆通道前端口插接连通，第七后轴向导流孔后端与第七注浆通道前端口插接连通，第八后轴向导流孔后端与第八注浆通道前端口插接连通，第九后轴向导流孔后端与第九注浆通道前端口插接连通，第十后轴向导流孔后端与第十注浆通道前端口插接连通，第十一后轴向导流孔后端与第十一注浆通道前端口插接连通，第十二后轴向导流孔后端与第十二注浆通道前端口插接连通；

十二条后径向导流孔分别为第一后径向导流孔、第二后径向导流孔、第三后径向导流孔、第四后径向导流孔、第五后径向导流孔、第六后径向导流孔、第七后径向导流孔、第八后径向导流孔、第九后径向导流孔、第十后径向导流孔、第十一后径向导流孔和第十二后径向导流孔；

十二个U型导流管分别为第一U型导流管、第二U型导流管、第三U型导流管、第四U型导流管、第五U型导流管、第六U型导流管、第七U型导流管、第八U型导流管、第九U型导流管、第十U型导流管、第十一U型导流管和第十二U型导流管；

第一前轴向导流孔、第一前径向导流孔、第一U型导流管、第一后径向导流孔和第一后轴向导流孔依次对应连通；第二前轴向导流孔、第二前径向导流孔、第二U型导流管、第二后径向导流孔和第二后轴向导流孔依次对应连通；第三前轴向导流孔、第三前径向导流孔、第三U型导流管、第三后径向导流孔和第三后轴向导流孔依次对应连通；第四前轴向导流孔、第四前径向导流孔、第四U型导流管、第四后径向导流孔和第四后轴向导流孔依次对应连通；第五前轴向导流孔、第五前径向导流孔、第五U型导流管、第五后径向导流孔和第五后轴向导流孔依次对应连通；第六前轴向导流孔、第六前径向导流孔、第六U型导流管、第六后径向导流孔和第六后轴向导流孔依次对应连通；第七前轴向导流孔、第七前径向导流孔、第七U型导流管、第七后径向导流孔和第七后轴向导流孔依次对应连通；第八前轴向导流孔、第八前径向导流孔、第八U型导流管、第八后径向导流孔和第八后轴向导流孔依次对应连通；第九前轴向导流孔、第九前径向导流孔、第九U型导流管、第九后径向导流孔和第九后轴向导流孔依次对应连通；第十前轴向导流孔、第十前径向导流孔、第十U型导流管、第十后径向导流孔和第十后轴向导流孔依次对应连通；第十一前轴向导流孔、第十一前径向导流孔、第十一U型导流管、第十一后径向导流孔和第十一后轴向导流孔依次对应连通；第十二前轴向导流孔、第十二前径向导流孔、第十二U型导流管、第十二后径向导流孔和第十二后轴向导流孔依次对应连通。

7.根据权利要求1所述的一种卫星孔封堵补注多功能瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：隔渣导气堵浆端头包括设在抽采管的抽采孔后端口的环形挡板，环形挡板前侧面同轴线一体设有固定筒，固定筒外圆与抽采孔直径相等，固定筒插接并过盈装配在在抽采孔后端口内，环形挡板的后侧面通过螺钉轨道设有滤渣网，环形挡板上开设有分别与十二个注浆通道对应连通的安装孔，十二个注浆通道后端口内部分别设有一个单向阀。

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