CN113503139A - 一种孔内延时自主封孔装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孔内延时自主封孔装置及使用方法，包括依次设置的孔内瓦斯抽采筛管和孔内瓦斯抽采管，以及套装于孔内瓦斯抽采管的多个延时自喷耐压储液套筒，所述的耐压储液套筒主体的内部沿径向依次开设有抽采管安装腔和耐压储液内腔；通过在耐压储液内腔中预置带压的起泡膨胀封孔液和增压气体，通过戴帽延时回缩销与开口收缩卡箍相互作用触发异性弹卡与耐压储液筒卡帽脱扣，第一弹簧弹开推动雾化喷口封堵环打开雾化喷口，耐压储液套筒耐压储液内腔中带压封孔液喷出迅速起泡膨胀，无需人为进行孔内干预，简化了使用方法，实现了延时自主封孔的功能，能够更好的适用于智能化钻机钻孔封孔技术，解决了现有技术中封孔装置封孔效果不佳的问题。

Description

一种孔内延时自主封孔装置及使用方法

技术领域

本发明属于煤矿井下领域，涉及煤层瓦斯抽采钻孔封孔技术，具体是一种孔内延时自主封孔装置及使用方法。

背景技术

我国煤层瓦斯资源丰富，同时瓦斯也是我国煤矿生产的主要致灾因素，煤层瓦斯抽采是防治瓦斯事故的根本措施，也是煤层瓦斯利用的基础，而瓦斯抽采钻孔的封孔质量和施工功效直接影响煤层瓦斯的抽采效率。

当前国内外采用的封孔技术主要有聚氨酯等材料式封孔、封孔器封孔、“两堵一注”封孔及二次封孔等，现有技术从理论上分析均能满足钻孔瓦斯抽采要求，但据统计我国约有65%的回采工作面瓦斯抽采钻孔的预抽瓦斯浓度低于30%，反映了现有抽采钻孔密封质量不高、封孔效果不理想。

跟踪分析现有封孔技术，整体存在操作工艺复杂、劳动强度大、封孔不到位等问题，在施工过程中远不能达到理论的封孔工艺要求，尤其在进行封孔液注入时必须借助外动力设备，进一步增加了成本、劳动量及操作难度。另外现有的封孔装置主要采用“两堵一注”的封孔工艺，其整体封孔液与封孔装置仍为分离状态，操作要求高，外力设备提供注入压力增加了施工复杂性，现场很难达到理论封孔要求，智能化钻机技术发展迅速，“两堵一注”封孔工艺技术难于匹配。因此，亟需在保证封孔效果的前提下，能够简便、快捷、稳定且低劳动量的在井下完成瓦斯抽采钻孔的封孔装置。

传统多液混合延时反应方法是在孔外进行反应液体的混合，利用化学反应过程所需的时间达到延时，反应过程控制性不好，可能提前化学反应过度导致膨胀无法入孔，或是入孔后反应膨胀能力已经释放完无法达到有限封孔。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种孔内延时自主封孔装置及使用方法，解决现有技术中封孔装置封孔效果不佳且工艺复杂的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种孔内延时自主封孔装置，包括依次设置的孔内瓦斯抽采筛管和孔内瓦斯抽采管，以及套装于孔内瓦斯抽采管的多个延时自喷耐压储液套筒，所述的延时自喷耐压储液套筒包括耐压储液套筒主体，所述的耐压储液套筒主体的内部沿径向依次开设有抽采管安装腔和耐压储液内腔，所述的耐压储液内腔预置有带压的起泡膨胀封孔液；所述的耐压储液套筒主体的外壁上开设有雾化喷口；

所述的多个延时自喷耐压储液套筒还包括延时击发单元，所述的延时击发单元用于实现自主封孔和调控自主封孔的延时时长。

本发明还具有以下技术特征：

所述的延时击发单元包括设置在耐压储液套筒主体上的异形弹卡，所述的异形弹卡的前半部卡装有第一弹簧，所述的异形弹卡的后半部配合设置有开口收缩卡箍；

所述的开口收缩卡箍的开口处安装有戴帽延时回缩销；所述的戴帽延时回缩销的一端开设有阻尼活塞腔，所述的阻尼活塞腔的内部设置有阻尼活塞，所述的戴帽延时回缩销的另一端安装有延时回缩销安全帽。

所述的耐压储液套筒主体上的异形弹卡的前侧还依次设置有安全环和雾化喷口封堵环，所述的雾化喷口封堵环对应雾化喷口的位置设置。

所述的戴帽延时回缩销的一端开设有延时回缩销安全帽的安装卡槽。

所述的阻尼活塞的前侧设置有第二弹簧。

所述的延时自喷耐压储液套筒靠近孔内瓦斯抽采管的一端设置有耐压储液筒卡帽。

所述的延时自喷耐压储液套筒的外侧设置有保护软胶套。

一种孔内延时自主封孔装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，去除耐压储液套筒主体上的安全环和延时回缩销安全帽，在延时自喷耐压储液套筒的外侧套装保护软胶套；

步骤2，将延时自喷耐压储液套筒两端分别与孔内瓦斯抽采筛管和孔内瓦斯抽采管连接，即可开始自主封孔。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

（Ⅰ）本发明中通过在耐压储液内腔中预置带压的起泡膨胀封孔液和增压气体，通过戴帽延时回缩销与开口收缩卡箍相互作用触发异性弹卡与耐压储液筒卡帽脱扣，第一弹簧弹开推动雾化喷口封堵环打开雾化喷口，耐压储液套筒耐压储液内腔中带压封孔液喷出迅速起泡膨胀，无需人为进行孔内干预，简化了使用方法，实现了延时自主封孔的功能，能够更好的适用于智能化钻机钻孔封孔技术，解决了现有技术中封孔装置封孔效果不佳。

（Ⅱ）本发明的装置是利用延时销在孔内触发使装置内预置的带压封孔液喷出迅速起泡膨胀，可以为将多个延时自喷耐压储液套筒设置不一样的启动反应时间，到达后续补压二次密封的作用。

附图说明

图1为多个延时自喷耐压储液套筒与孔内抽采管联装工作示意图；

图2为延时自喷耐压储液套筒结构示意图；

图3为延时自喷耐压储液套筒装配结构示意图；

图4为耐压储液套筒主体内部结构示意图；

图5为戴帽延时回缩销的结构示意图；

图6为延时自喷耐压储液套筒延时触发时的结构示意图；

图7为延时自喷耐压储液套筒弹开自喷状态时的结构示意图。

图中各个标号的含义为：1-孔内瓦斯抽采筛管，2-孔内瓦斯抽采管，3-延时自喷耐压储液套筒，4-保护软胶套；

301-耐压储液套筒主体，302-延时击发单元，303-第一弹簧，304-戴帽延时回缩销，305-安全环，306-雾化喷口封堵环，307-第二弹簧，308-开口收缩卡箍，309-耐压储液筒卡帽，3010-异形弹卡；

30101-抽采管安装腔，30102-耐压储液内腔，30103-雾化喷口；

30401-阻尼活塞腔，30402-阻尼活塞，30403-延时回缩销安全帽，30404-安装卡槽。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明给出了一种孔内延时自主封孔装置，如图1至图7所示，包括依次设置的孔内瓦斯抽采筛管1和孔内瓦斯抽采管2，以及套装于孔内瓦斯抽采管2的多个延时自喷耐压储液套筒3，延时自喷耐压储液套筒3包括耐压储液套筒主体301，耐压储液套筒主体301的内部沿径向依次开设有抽采管安装腔30101和耐压储液内腔30102，耐压储液内腔30102预置有带压的起泡膨胀封孔液；耐压储液套筒主体301的外壁上开设有雾化喷口30103；

多个延时自喷耐压储液套筒3还包括延时击发单元302，所述的延时击发单元302用于实现自主封孔和调控自主封孔的延时时长。

在上述技术方案中，耐压储液套筒301的耐压储液内腔30102中注入增压气体和起泡膨胀封孔液形成带压的起泡膨胀封孔液，当雾化喷口30103打开后，增压气体催动带压的起泡膨胀封孔液一起喷出，带压的起泡膨胀封孔液实施封孔。

本发明中通过在耐压储液内腔30102中预置带压的起泡膨胀封孔液和增压气体，通过戴帽延时回缩销304与开口收缩卡箍308相互作用触发异性弹卡3010与耐压储液筒卡帽309脱扣，第一弹簧303弹开推动雾化喷口封堵环306打开雾化喷口30103，耐压储液内腔30102中带压封孔液喷出迅速起泡膨胀，无需人为进行孔内干预，简化了使用方法，实现了延时自主封孔的功能，能够更好的适用于智能化钻机钻孔封孔技术，解决了现有技术中封孔装置封孔效果不佳。

延时击发单元302包括设置在耐压储液套筒主体301上的异形弹卡3010，所述的异形弹卡3010的前半部卡装有第一弹簧303，所述的异形弹卡3010的后半部配合设置有开口收缩卡箍308；

开口收缩卡箍308的开口处安装有戴帽延时回缩销304；戴帽延时回缩销304的一端开设有阻尼活塞腔30401，阻尼活塞腔30401的内部设置有阻尼活塞30402，戴帽延时回缩销304的另一端安装有延时回缩销安全帽30403。

取掉戴帽延时回缩销304的延时回缩销安全帽30403后，戴帽延时回缩销阻尼活塞30402开始自动缓慢回缩，后续延时回缩销安全帽30403的卡槽侧斜面受到开口收缩卡箍308缩紧的压力，产生二次回缩动力，戴帽延时回缩销304的阻尼活塞30402二次回缩动力延长了阻尼活塞30402的运动行程，增加了调控的延时时限，可以更好的调控自主封孔的延时时长，也为多个延时自喷耐压储液套筒的分步启动联合作业奠定了基础。

具体的，耐压储液套筒主体301上的异形弹卡3010的前侧还依次设置有安全环305和雾化喷口封堵环306，雾化喷口封堵环306对应雾化喷口30103的位置设置。

在上述技术方案中，戴帽延时回缩销304置于开口收缩卡箍308开口使其保持撑开状态，开口收缩卡箍308套装在异性弹卡3010上，异性弹卡3010压缩第一弹簧303并扣装于耐压储液筒卡帽309上，安全环305保护性阻挡雾化喷口封堵环306。

具体的，戴帽延时回缩销304的一端开设有延时回缩销安全帽30403的安装卡槽30404，设置安装卡槽30404用于安装延时回缩销安全帽30403，保证延时回缩销安全帽30403不会轻易掉落。

具体的，阻尼活塞30402的前侧设置有第二弹簧307。

具体的，延时自喷耐压储液套筒3靠近孔内瓦斯抽采管2的一端设置有耐压储液筒卡帽309，设置有耐压储液筒卡帽309防止戴帽延时回缩销304掉落。

具体的，延时自喷耐压储液套筒3的外侧设置有保护软胶套4，设置保护软胶套保证了封孔液喷出迅速起泡膨胀后，保护软胶套和钻孔壁紧密贴合形成密封。

一种孔内延时自主封孔装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，去除耐压储液套筒主体301上的安全环305和延时回缩销安全帽30403，在延时自喷耐压储液套筒3的外侧套装保护软胶套4；

步骤2，将延时自喷耐压储液套筒3两端分别与孔内瓦斯抽采筛管1和孔内瓦斯抽采管2连接，即可开始自主封孔。

Claims (8)

1.一种孔内延时自主封孔装置，包括依次设置的孔内瓦斯抽采筛管（1）和孔内瓦斯抽采管（2），以及套装于孔内瓦斯抽采管（2）的多个延时自喷耐压储液套筒（3），其特征在于，所述的延时自喷耐压储液套筒（3）包括耐压储液套筒主体（301），所述的耐压储液套筒主体（301）的内部沿径向依次开设有抽采管安装腔（30101）和耐压储液内腔（30102），所述的耐压储液内腔（30102）预置有带压的起泡膨胀封孔液；所述的耐压储液套筒主体（301）的外壁上开设有雾化喷口（30103）；

所述的多个延时自喷耐压储液套筒（3）还包括延时击发单元（302），所述的延时击发单元（302）用于实现自主封孔和调控自主封孔的延时时长。

2.如权利要求1所述的孔内延时自主封孔装置，其特征在于，所述的延时击发单元（302）包括设置在耐压储液套筒主体（301）上的异形弹卡（3010），所述的异形弹卡（3010）的前半部卡装有第一弹簧（303），所述的异形弹卡（3010）的后半部配合设置有开口收缩卡箍（308）；

所述的开口收缩卡箍（308）的开口处安装有戴帽延时回缩销（304）；所述的戴帽延时回缩销（304）的一端开设有阻尼活塞腔（30401），所述的阻尼活塞腔（30401）的内部设置有阻尼活塞（30402），所述的戴帽延时回缩销（304）的另一端安装有延时回缩销安全帽（30403）。

3.如权利要求2所述的孔内延时自主封孔装置，其特征在于，所述的耐压储液套筒主体（301）上的异形弹卡（3010）的前侧还依次设置有安全环（305）和雾化喷口封堵环（306），所述的雾化喷口封堵环（306）对应雾化喷口（30103）的位置设置。

4.如权利要求2所述的孔内延时自主封孔装置，其特征在于，所述的戴帽延时回缩销（304）的一端开设有延时回缩销安全帽（30403）的安装卡槽（30404）。

5.如权利要求2所述的孔内延时自主封孔装置，其特征在于，所述的阻尼活塞（30402）的前侧设置有第二弹簧（307）。

6.如权利要求1所述的孔内延时自主封孔装置，其特征在于，所述的延时自喷耐压储液套筒（3）靠近孔内瓦斯抽采管（2）的一端设置有耐压储液筒卡帽（309）。

7.如权利要求1所述的孔内延时自主封孔装置，其特征在于，所述的延时自喷耐压储液套筒（3）的外侧设置有保护软胶套（4）。

8.一种孔内延时自主封孔装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，去除耐压储液套筒主体（301）上的安全环（305）和延时回缩销安全帽（30403），在延时自喷耐压储液套筒（3）的外侧套装保护软胶套（4）；

步骤2，将延时自喷耐压储液套筒（3）两端分别与孔内瓦斯抽采筛管（1）和孔内瓦斯抽采管（2）连接，即可开始自主封孔。

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