CN114320206A - 一种矿用瓦斯抽采封孔系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿用瓦斯抽采封孔系统，属于矿用封孔技术领域，包括里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵，里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵内均连通设置有注浆液管，注浆设备通过注浆液管向里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵提供注浆液；里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵之间形成中间粘液封堵段，注粘液设备通过注粘液管向中间粘液封堵段注入粘液并进行持续保压；本发明两端采用内部能够注入浆液的囊袋进行封堵，两端的囊袋之间形成中间粘液封堵段，并将不发生凝固的粘液注入中间粘液封堵段内，同时能够在中间粘液封堵段的压力降低时及时进行粘液补充以保持一定的压力，从而保证钻孔密封效果，提高瓦斯抽采浓度及效率，保证煤矿安全生产。

Description

一种矿用瓦斯抽采封孔系统

技术领域

本发明涉及矿用封孔技术领域，具体涉及一种矿用瓦斯抽采封孔系统。

背景技术

目前“两堵一注”封孔工艺为：囊袋抽放瓦斯用注浆式（带压式）封孔器主要由注浆管、瓦斯抽放管、单向阀、爆破阀、囊袋、堵头等构成。该封孔器的注浆管与注浆泵连通，搅拌桶中搅拌好的注浆液通过注浆泵进入注浆管及囊袋，囊袋迅速膨胀，将囊袋的外径紧固在煤层孔壁上，将封孔器两端的孔封闭；当压力达到时，爆破阀爆破，注浆液将两个囊袋中间的部分充满，进而实现多层密封，通过瓦斯抽放管连接瓦斯抽放管路进行抽放瓦斯。其中注浆液通常采用水泥砂浆，经过一定时间凝固成型。

然而，由于钻孔的截面形态由孔壁至煤层内部依次分成破碎区、塑性区和弹性曲，在破碎区和塑性区存在不规则的裂隙，现有的矿用瓦斯抽采封孔系统主要采用注浆式封孔器对钻孔进行封堵，注浆式封孔器的注浆液不能很好的渗透至这些裂隙中，且钻孔周边煤(岩)体的裂隙分布以及裂隙发育随时间变化而变化，但注浆液经过一段时间后会凝固无法渗透进新产生的裂隙中，因此注浆设备无法对注浆式封孔器进行补浆或保压，使得现有的注浆式封孔器对中间段的密封效果不佳，会在瓦斯抽采过程中会造成封堵不严、漏气、抽采短路等问题，使瓦斯抽采浓度不高，不能达到预想的瓦斯抽采效果，从而影响煤矿安全生产。

因此，需要研发一种新的矿用瓦斯抽采封孔系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种矿用瓦斯抽采封孔系统，两端采用内部能够注入浆液的囊袋进行封堵，两端的囊袋之间形成中间粘液封堵段，并将不发生凝固的粘液注入中间粘液封堵段内，同时能够在中间粘液封堵段的压力降低时及时进行粘液补充以保持一定的压力，从而保证钻孔密封效果，提高瓦斯抽采浓度及效率，保证煤矿安全生产。

为解决上述技术问题，本发明提供一种矿用瓦斯抽采封孔系统，包括里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵，里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵内均连通设置有注浆液管，注浆设备通过注浆液管向里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵提供注浆液；

里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵之间形成中间粘液封堵段，注粘液设备通过注粘液管向中间粘液封堵段注入粘液并进行持续保压，瓦斯抽放管的一端与瓦斯抽采管路相连通且其另一端依次穿过外侧囊袋式封堵和里侧囊袋式封堵。

进一步地，注浆设备向里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵提供的注浆液为现有的经过一定时间会凝固成型的浆液。

进一步地，注粘液设备向中间粘液封堵段注入的粘液为具有高渗透性、粘液封堵性及不会凝固的粘液。

进一步地，里侧囊袋式封堵采用一个内侧囊袋单元；或者里侧囊袋式封堵采用多个内侧囊袋单元，相邻的内侧囊袋单元之间留有内侧注浆段，位于内侧注浆段内的注浆液管上连接有内侧爆破阀。

进一步地，位于内侧囊袋单元内的注浆液管上安装有内侧单向阀。

进一步地，外侧囊袋式封堵采用一个外侧囊袋单元；或者外侧囊袋式封堵采用多个外侧囊袋单元，相邻的外侧囊袋单元之间留有注浆段，位于注浆段内的注浆液管上连接有外侧爆破阀。

进一步地，位于外侧囊袋单元内的注浆液管上安装有外侧单向阀。

进一步地，注浆设备包括浆液搅拌桶、浆液搅拌器和注浆液泵，浆液搅拌器的搅拌部伸入浆液搅拌桶内，注浆液泵的入口通过管路与浆液搅拌桶相连通，注浆液泵的出口通过管路与注浆液管相连通。

进一步地，注浆液泵的出口上设置有第一压力表。

进一步地，注粘液设备包括粘液搅拌桶、粘液搅拌器和注粘液泵，粘液搅拌器的搅拌部伸入粘液搅拌桶内，注粘液泵的入口通过管路与粘液搅拌桶相连通，注粘液泵的出口通过管路与注粘液管相连通。

进一步地，注粘液泵的出口上设置有第二压力表。

进一步地，所述内侧囊袋单元采用柔性材料制成的环形囊袋结构。

进一步地，所述外侧囊袋单元采用柔性材料制成的环形囊袋结构。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明提供一种整套的矿用瓦斯抽采封孔系统，该封孔系统主要包括两部分，一部分为工作部，主要包括里侧囊袋式封堵、外侧囊袋式封堵、注浆液管和注粘液管；另一部分为注浆系统，主要包括注浆设备和注粘液设备，用于向工作部提供压力浆液和粘液。

2、本发明在“两堵”的基础上，利用粘液的高渗透性、粘液封堵性及不会凝固的特性并在持续加压的条件下，能够对微小裂隙及新产生的裂隙及时填充，从而保证钻孔密封效果，提高瓦斯抽采浓度及效率，保证煤矿安全生产。

3、本发明取消了传统“两堵一注”工艺中在中间粘液封堵段中使用的的爆破阀，利用注粘液管向里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵之间形成的中间粘液封堵段中注入高渗透性、粘液封堵性及不会凝固的粘液，从而保证粘液及时填充微小裂隙及新产生的裂隙中，以提高钻孔的密封效果。

4、本发明中的粘液由于具有不会凝固的特性，通过在注粘液泵出口设置压力表的方式，能够利用压力表实时监测中间粘液封堵段中粘液的压力，当压力表检测的压力发生下降且压力下降值达到设定值时，注粘液泵自动启动以向中间粘液封堵段补充粘液，当压力表检测的压力达到设定压力后，注粘液泵自动停止工作，从而使得中间粘液封堵段始终处于被粘液充满的状态；中间粘液封堵段内充满粘液后能够通过保持在一定的压力下以进一步提高封孔效果，压力保持值具体根据作业要求进行设置，一般为1-5MPa。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

附图标记：

里侧囊袋式封堵100；内侧注浆段110；内侧爆破阀120；内侧单向阀130；外侧囊袋式封堵200；外侧注浆段210；外侧爆破阀220；外侧单向阀230；注浆液管300；注浆设备400；浆液搅拌桶410；浆液搅拌器420；注浆液泵430；第一压力表440；中间粘液封堵段500；注粘液设备600；粘液搅拌桶610；粘液搅拌器620；注粘液泵630；第二压力表640；注粘液管700；瓦斯抽放管800；瓦斯抽采管路900。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示：一种矿用瓦斯抽采封孔系统，包括里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵，里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵内均连通设置有注浆液管，注浆设备通过注浆液管向里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵提供注浆液；里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵之间形成中间粘液封堵段，注粘液设备通过注粘液管向中间粘液封堵段注入粘液并进行持续保压，瓦斯抽放管的一端与瓦斯抽采管路相连通且其另一端依次穿过外侧囊袋式封堵和里侧囊袋式封堵。

具体而言，如图1所示，一种矿用瓦斯抽采封孔系统，包括里侧囊袋式封堵100和外侧囊袋式封堵200，里侧囊袋式封堵100和外侧囊袋式封堵200内均连通设置有注浆液管300，注浆设备400通过注浆液管300向里侧囊袋式封堵100和外侧囊袋式封堵200提供注浆液；

里侧囊袋式封堵100和外侧囊袋式封堵200之间形成中间粘液封堵段500，注粘液设备600通过注粘液管700向中间粘液封堵段500注入粘液并进行持续保压，瓦斯抽放管800的一端与瓦斯抽采管路900相连通且其另一端依次穿过外侧囊袋式封堵200和里侧囊袋式封堵100。

根据本发明的一个实施例，注浆设备400向里侧囊袋式封堵100和外侧囊袋式封堵200提供的注浆液为现有的经过一定时间会凝固成型的浆液。

根据本发明的一个实施例，注粘液设备600向中间粘液封堵段500注入的粘液为具有高渗透性、粘液封堵性及不会凝固的粘液。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，里侧囊袋式封堵100采用一个内侧囊袋单元。所述内侧囊袋单元采用柔性材料制成的环形囊袋结构，柔性材料为尼龙布，当然也可以采用其他柔性材料，比如橡胶，或者帆布料等。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，位于内侧囊袋单元内的注浆液管300上安装有内侧单向阀130。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，外侧囊袋式封堵200采用一个外侧囊袋单元。所述外侧囊袋单元采用柔性材料制成的环形囊袋结构，柔性材料为尼龙布，当然也可以采用其他柔性材料，比如橡胶，或者帆布料等。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，位于外侧囊袋单元内的注浆液管300上安装有外侧单向阀230。

根据本发明的另一个实施例，如图1所示，注浆设备400包括浆液搅拌桶410、浆液搅拌器420和注浆液泵430，浆液搅拌器420的搅拌部伸入浆液搅拌桶410内，注浆液泵430的入口通过管路与浆液搅拌桶410相连通，注浆液泵430的出口通过管路与注浆液管300相连通。

根据本发明的另一个实施例，如图1所示，注浆液泵430的出口上设置有第一压力表440。

根据本发明的另一个实施例，如图1所示，注粘液设备600包括粘液搅拌桶610、粘液搅拌器620和注粘液泵630，粘液搅拌器620的搅拌部伸入粘液搅拌桶610内，注粘液泵630的入口通过管路与粘液搅拌桶610相连通，注粘液泵630的出口通过管路与注粘液管700相连通。

根据本发明的另一个实施例，如图1所示，注粘液泵630的出口上设置有第二压力表640。

根据本发明的另一个实施例，如图2所示，里侧囊袋式封堵100采用2个内侧囊袋单元，相邻的内侧囊袋单元之间留有内侧注浆段110，位于内侧注浆段110内的注浆液管300上连接有内侧爆破阀120。该实施例中，里侧囊袋式封堵100采用2个内侧囊袋单元，很显然，里侧囊袋式封堵100也可以采用更多个内侧囊袋单元，比如3个、4个或5个等。

根据本发明的另一个实施例，如图2所示，外侧囊袋式封堵200采用2个外侧囊袋单元，相邻的外侧囊袋单元之间留有外侧注浆段210，位于外侧注浆段210内的注浆液管300上连接有外侧爆破阀220。该实施例中，外侧囊袋式封堵200采用2个外侧囊袋单元，很显然，外侧囊袋式封堵200也可以采用更多个外侧囊袋单元，比如3个、4个或5个等。

本发明的工作方法（或工作原理）：

本发明采用传统“两堵一注”中的“两堵”，在“两堵”之间形成中间粘液封堵段，取消了采用爆破阀向中间粘液封堵段内注入浆液的方法，优化为增加注粘液管向中间粘液封堵段注入粘液的方法。注浆液管与注浆泵连通，将搅拌桶中搅拌好的注浆液通过注浆泵进入注浆液管及里侧囊袋和外侧囊袋，囊袋迅速膨胀，将囊袋的外径紧固在煤层孔壁上，将钻孔两端的孔封闭；当压力达到时停止注浆并封堵注浆管；将注粘液管与注粘液管道、压力表、注粘液泵连接；将制取搅拌完成的粘液通过注粘液泵与其连接的管道系统注入两个囊袋封堵的中间段使粘液充分渗透入裂隙中，填充中间段，达到一定的压力，注粘液泵自动停止工作，保持中间粘液封堵段内具有一定压力，完成钻孔的封堵。当新的裂隙形成，粘液渗入新的裂隙，中间段压力会降低，注粘液泵自动开始注浆，直至中间粘液封堵段内压力重新恢复，整个系统停止工作，并等待下次补粘液，有效保证了高质量的封堵效果，从而保证瓦斯抽采效果，保障煤矿安全生产。

此外，目前虽然也有多囊袋式的封堵，但是囊袋内、相邻囊袋之间均是注入普通的水泥砂浆类注浆液，由于普通的注浆液经过一段时间后会凝固，无法对新产生的缝隙进行封堵，封堵效果不佳，本发明巧妙的将普通的注浆液封堵两端和不凝固的粘液封堵中间的方式结合起来，目前还没有任何现有技术将这两种方式结合起来的先例。具体地，本发明的里侧囊袋式封堵可以采用多个内侧囊袋单元，相邻的内侧囊袋单元之间留有内侧注浆段，位于内侧注浆段内的注浆液管上连接有内侧爆破阀；同时外侧囊袋式封堵也采用多个外侧囊袋单元，相邻的外侧囊袋单元之间留有注浆段，位于注浆段内的注浆液管上连接有外侧爆破阀；里侧囊袋式封堵和外侧囊袋式封堵采用上述多囊袋单元的结构后，能够在对中间粘液封堵段注入粘液之前，现向内侧囊袋单元和外侧囊袋单元内注入普通的水泥砂浆类注浆液，当内侧囊袋单元和外侧囊袋单元内的压力分别达到相邻两个内侧囊袋单元之间的内侧爆破阀，以及相邻两个外侧囊袋单元之间的外侧爆破阀的压力值后破裂，注浆液会进入相邻两个内侧囊袋单元之间的内侧注浆段以及相邻两个外侧囊袋单元之间的外侧注浆段内，直至将内侧注浆段和外侧注浆段注满并保压，本发明破除了传统的采用普通水泥砂浆类注浆液进行封堵的思想，巧妙的将普通的注浆液封堵两端和不凝固的粘液封堵中间的方式结合起来，封堵效果得到了极大地提高，而且封堵可靠。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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在本发明中的具体含义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：包括里侧囊袋式封堵(100)和外侧囊袋式封堵(200)，里侧囊袋式封堵(100)和外侧囊袋式封堵(200)内均连通设置有注浆液管(300)，注浆设备(400)通过注浆液管(300)向里侧囊袋式封堵(100)和外侧囊袋式封堵(200)提供注浆液；

里侧囊袋式封堵(100)和外侧囊袋式封堵(200)之间形成中间粘液封堵段(500)，注粘液设备(600)通过注粘液管(700)向中间粘液封堵段(500)注入粘液并进行持续保压，瓦斯抽放管(800)的一端与瓦斯抽采管路(900)相连通且其另一端依次穿过外侧囊袋式封堵(200)和里侧囊袋式封堵(100)。

2.如权利要求1所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：里侧囊袋式封堵(100)采用一个内侧囊袋单元；或者里侧囊袋式封堵(100)采用多个内侧囊袋单元，相邻的内侧囊袋单元之间留有内侧注浆段(110)，位于内侧注浆段(110)内的注浆液管(300)上连接有内侧爆破阀(120)。

3.如权利要求2所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：位于内侧囊袋单元内的注浆液管(300)上安装有内侧单向阀(130)。

4.如权利要求1所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：外侧囊袋式封堵(200)采用一个外侧囊袋单元；或者外侧囊袋式封堵(200)采用多个外侧囊袋单元，相邻的外侧囊袋单元之间留有外侧注浆段(210)，位于外侧注浆段(210)内的注浆液管(300)上连接有外侧爆破阀(220)。

5.如权利要求4所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：位于外侧囊袋单元内的注浆液管(300)上安装有外侧单向阀(230)。

6.如权利要求1至5任一项所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：注浆设备(400)包括浆液搅拌桶(410)、浆液搅拌器(420)和注浆液泵(430)，浆液搅拌器(420)的搅拌部伸入浆液搅拌桶(410)内，注浆液泵(430)的入口通过管路与浆液搅拌桶(410)相连通，注浆液泵(430)的出口通过管路与注浆液管(300)相连通。

7.如权利要求6所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：注浆液泵(430)的出口上设置有第一压力表(440)。

8.如权利要求1至5任一项所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：注粘液设备(600)包括粘液搅拌桶(610)、粘液搅拌器(620)和注粘液泵(630)，粘液搅拌器(620)的搅拌部伸入粘液搅拌桶(610)内，注粘液泵(630)的入口通过管路与粘液搅拌桶(610)相连通，注粘液泵(630)的出口通过管路与注粘液管(700)相连通。

9.如权利要求8所述的矿用瓦斯抽采封孔系统，其特征在于：注粘液泵(630)的出口上设置有第二压力表(640)。

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