CN114876404A - 一种注浆封孔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注浆封孔器，属于煤矿钻探技术领域，包括能够与钻机连接的底座，底座上设有注浆单元，注浆单元包括腔体座组件，腔体座组件包括相对设置的腔体座，两腔体座连接有能够使其沿设置在底座上的横向滑轨运动的驱动装置；两腔体座之间设有腔体本体，腔体本体包括相对设置的左半腔体和右半腔体，左半腔体和右半腔体与对应腔体座浮动连接且能够形成周向面封闭的注浆腔；注浆腔出口端设有密封罩以实现注浆腔与瓦斯抽采孔的密封连接；还包括周向具有螺旋槽的封孔单元以实现通过螺旋槽的旋转将注浆腔内的封孔剂输送至瓦斯抽采孔内，封孔单元能够与钻机主动钻杆可拆卸连接，实现了注浆封孔一体化，且能够与钻机兼容。

Description

一种注浆封孔器

技术领域

本发明属于煤矿钻探技术领域，涉及一种注浆封孔器。

背景技术

封孔是瓦斯治理中的关键一环，目前瓦斯封孔技术主要采用人力将封孔管送入，然后再利用注浆装置将封孔剂注入孔内实现封孔。此种封孔器与封孔剂分离注入的方式，难以实现全机械化或者自动化作业，劳动强度大，封孔效率低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种注浆封孔器，以实现注浆装置与封孔装置一体化，为自动化封孔打下基础。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种注浆封孔器，包括能够与钻机连接的底座，底座上设有注浆单元，注浆单元包括腔体座组件，腔体座组件包括相对设置的腔体座，两腔体座连接有能够使其沿设置在底座上的横向滑轨运动的驱动装置；两腔体座之间设有腔体本体，腔体本体包括相对设置的左半腔体和右半腔体，左半腔体和右半腔体与对应腔体座浮动连接且能够形成周向面封闭的注浆腔；左半腔体和/或右半腔体上设有与注浆腔连通的注浆口；注浆腔出口端设有密封罩以实现注浆腔与瓦斯抽采孔的密封连接，密封罩包括相对设置的左半密封罩和右半密封罩，左半密封罩和右半密封罩与对应腔体座连接且能够围成周向面封闭的密封腔；还包括周向具有螺旋槽的封孔单元以实现通过螺旋槽的旋转将注浆腔内的封孔剂输送至瓦斯抽采孔内，封孔单元能够与钻机主动钻杆可拆卸连接以实现借助钻机的旋转动力完成注浆。

可选地，所述封孔单元包括顺次设置且后端均能够与钻机主动钻杆可拆卸连接的过滤管、至少一根螺旋送进管、螺旋封孔管和推进管；过滤管、螺旋送进管、螺旋封孔管的相邻端能够形成螺纹连接，且螺纹旋向与钻机钻进时的旋转方向相同；螺旋送进管和螺旋封孔管的周向设有旋向与钻机钻进时的旋转方向相反的螺旋槽以形成封孔剂输送通道；过滤管和螺旋封孔管的后端周向设有具有排气孔的封堵圈以实现封孔剂的封堵和排气；过滤管、螺旋送进管、螺旋封孔管均具有中心孔且之间相互连通以形成瓦斯通道，过滤管上设有若干与其中心孔连通的透气孔以使瓦斯通过，螺旋封孔管的后端设有单向阀以控制瓦斯通道的通断；推进管用于将螺旋封孔管推至瓦斯抽采孔内。可选地，所述推进管通过其前端的凸台推动螺旋封孔管。

可选地，所述封堵圈包括若干间隔设置的自紧圈，相邻自紧圈之间通过自胀带连接，自胀带上开设有若干排气孔。

可选地，所述左半腔体和右半腔体靠近腔体座的一端设有连接凸台，连接凸台卡在开设在对应腔体座上的限位槽内，且限位槽的宽度大于连接凸台的厚度；左半腔体和右半腔体与对应腔体座之间设有溢流弹簧；两腔体座的前后两侧对应腔体本体与腔体座的连接部位分别设有前端板和后端板。

可选地，所述驱动装置包括相对于底座固定的固定座，两固定座的相对侧设有同轴的活塞缸筒和与活塞缸筒连通的进出油口，活塞缸筒内设有活塞，活塞伸出活塞缸筒的一端连接有腔体座，两固定座之间设有两端与其固定连接的多根导向杆，导向杆贯穿腔体座且与其滑动连接。

可选地，所述导向杆为4根，且呈两排对称布置在活塞缸筒的上下两侧。

可选地，所述注浆腔为中间大两端小的台阶腔；左半腔体和右半腔体的相接面具有台阶结构以形成插接连接，且靠近注浆腔顶部的台阶结构具有凹槽结构以形成溢流道。

可选地，所述密封腔呈喇叭形，且远离注浆腔一端的内径大于靠近注浆腔一端的内径。

可选地，所述底座包括能够与钻机可拆卸连接的支撑座，支撑座上设有支撑板，支撑板连接有牵引驱动装置以使其沿垂直于横向滑轨的方向移动。

本发明的有益效果在于：注浆单元体积小，能够与钻机集成，节省了煤矿井下空间，并利用钻机的旋转动力进行注浆，且可自动溢流，自动化程度高，实现了注浆装置与封孔装置一体化，为封孔机械化、自动化，钻孔装备与封孔装备的通用化奠定了基础。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为注浆封孔器的结构示意图；

图2为封孔单元的结构示意图；

图3为注浆单元的结构示意图一；

图4为注浆单元的结构示意图二；

图5为右半腔体的结构示意图一；

图6为右半腔体的结构示意图二；

图7为推进管的结构示意图；

图8为螺旋封孔管组件的结构示意图；

图9为螺旋送进管的结构示意图；

图10过滤管组件的结构示意图；

图11为封堵圈的结构示意图；

图12为单向阀的结构示意图；

图13为阀体的结构示意图。

附图标记：封孔单元21、推进管211、推进管连接内螺纹2111、推进管中心孔2112、凸台2113、螺旋封孔管组件212、封堵圈2121、自胀带21211、自紧圈21212、排气孔21213、螺旋封孔管2122、螺旋封孔管连接内螺纹21221、螺旋封孔管环形槽21222、单向阀安装内螺纹21223、螺旋封孔管螺旋槽21224、螺旋封孔管中心孔21225、螺旋封孔管连接外螺纹21226、单向阀2123、顶开片21231、阀体21232、辅助安装槽212321、阀芯21233、复位弹簧21234、前挡板21235、挡圈21236、螺旋送进管213、螺旋送进管连接内螺纹2131、螺旋送进管中心孔2132、螺旋送进管螺旋槽2133、螺旋送进管连接外螺纹2134、过滤管组件214、过滤管2141、过滤管连接内螺纹21411、过滤管环形槽21412、过滤管中心孔21413、透气孔21414、注浆单元22、底板221、腔体座组件222、溢流弹簧223、腔体本体224、溢流弹簧安装孔2241、缝隙环2242、容浆腔2243、溢流道2244、注浆口2245、连接凸台2246、注浆接头225、密封罩226、底座23。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

参阅图1～13，一种注浆封孔器，包括底座23、注浆单元22和封孔单元21。底座23包括能够可拆卸连接在钻机尾端的支撑座，支撑座上设有支撑板，支撑板连接有牵引驱动装置以使其沿设置在支撑座上且平行于钻机纵向设置的纵向滑轨移动，牵引驱动装置可为液压缸。注浆单元22设置在支撑板上且其注浆腔能够与钻机的夹持中心同轴。封孔单元21能够与钻机主动钻杆可拆卸连接以实现借助钻机的旋转动力完成注浆，且封孔单元21的周向具有螺旋槽以实现通过螺旋槽的旋转将注浆腔内的封孔剂输送至瓦斯抽采孔内。

注浆单元22包括位于支撑板上方且与其可拆卸连接的底板，底板上设有腔体座组件222，腔体座组件222包括相对设置在底板两端的腔体座驱动装置，腔体座驱动装置可为液压驱动装置，包括相对于底板固定的固定座，两固定座的相对侧设有同轴的活塞缸筒和与活塞缸筒连通的进出油口，进出油口处设有液压接头，活塞缸筒内设有活塞，活塞伸出活塞缸筒的一端连接有腔体座，腔体座在活塞的作用下沿设置在底板上且垂直于纵向滑轨的横向滑轨运动；两腔体座之间设有腔体本体224，腔体本体224包括相对设置的左半腔体和右半腔体，左半腔体和右半腔体与对应腔体座浮动连接且能够形成周向面封闭的注浆腔；左半腔体和/或右半腔体上设有与注浆腔连通的注浆口2245，注浆口2245处设有注浆接头225；注浆腔出口端设有密封罩226以实现注浆腔与瓦斯抽采孔的密封连接，密封罩226包括相对设置的左半密封罩和右半密封罩，左半密封罩和右半密封罩与对应腔体座连接且能够围成周向面封闭的密封腔；两腔体座的前后两侧对应腔体本体224与腔体座的连接部位分别设有前端板和后端板。

腔体本体224浮动设置的方式可为：在左半腔体和右半腔体靠近腔体座的一端设置连接凸台2246，连接凸台2246卡在开设在对应腔体座上的限位槽内，且限位槽的宽度大于连接凸台2246的厚度；左半腔体和右半腔体与对应腔体座之间设有溢流弹簧223，以便于检测注浆腔压力和溢流通道的形成。

腔体本体224的注浆腔为中间大两端小的台阶腔，左半腔体和右半腔体的相接面具有台阶结构以形成插接连接，且靠近注浆腔顶部的台阶结构具有凹槽结构以形成溢流道2244，具体地，腔体本体224的左半腔体和右半腔体具有溢流弹簧安装孔2241、缝隙环2242、容浆腔2243、溢流道2244、注浆口2245、连接凸台2246。

为了避免腔体座组件222脱离底板，本发明在底板上设有呈相对布置的两根横向滑轨，并在两横向滑轨的相对侧设有与腔体座滑动连接的滑槽，滑槽的两端设有限位杆。

为了改善装置的受力，实现左半腔体和右半腔体的可靠对接，本发明在两固定座之间设有两端与其固定连接的多根导向杆，导向杆贯穿腔体座且与其滑动连接。优选导向杆为4根，且呈两排对称布置在活塞缸筒的上下两侧。

本发明的导向杆为阶梯轴，包括位于中部的限位段、位于限位段两端的导向段、位于两导向段另一端的连接段；连接段与固定座连接，包括与固定座滑动配合的光轴段和用于安装螺母的螺纹段，螺纹段上设有限位螺纹；导向段与腔体座连接，且导向段靠近连接段的一端设有限位凸台以限制腔体座的极限位置。优选限位段、导向段、连接段的直径顺次递减，以使相邻段之间形成限位台阶。

本发明的密封罩226远离注浆腔一端的内径不小于靠近注浆腔一端的内径，可为喇叭形、圆筒形或锥形，优选喇叭形。

封孔单元21包括包括顺次设置且后端均能够与钻机主动钻杆可拆卸连接的过滤管2141、至少一根螺旋送进管213、螺旋封孔管2122和推进管211；螺旋送进管213和螺旋封孔管2122的周向设有旋向与钻机钻进时的旋转方向相反的螺旋槽以形成封孔剂输送通道；过滤管2141和螺旋封孔管2122的后端周向均设有具有排气孔21213的封堵圈2121以实现封孔剂的封堵和排气；过滤管2141、螺旋送进管213、螺旋封孔管2122均具有中心孔且之间相互连通以形成瓦斯通道，过滤管2141上设有若干与其中心孔连通的透气孔21414以使瓦斯通过，螺旋封孔管2122的后端设有单向阀2123以控制瓦斯通道的通断；推进管211用于将螺旋封孔管2122推至瓦斯抽采孔内。过滤管2141与设置在其后端周向的封堵圈2121组成过滤管组件214，螺旋封孔管2122与设置在其后端周向的封堵圈2121以及位于其后端的单向阀2123组成螺旋封孔管组件212。

本发明实现了螺旋全程推进注浆，通过封孔单元的螺旋注浆降低了封孔注浆的阻力，且能够通过钻进机构实现机械化封孔。

本发明的单向阀2123可为以下结构：包括顶开片21231、阀体21232、阀芯21233和复位机构；阀体21232螺纹连接在螺旋封孔管中心孔21225内；阀体21232设有与其同轴且呈前后布置的第一阀腔和第二阀腔；第二阀腔的横断面包括多段共圆的第一弧形段和数量与第一弧形段相同且共圆的第二弧形段，第二弧形段与第一弧形段同心且相间设置，第二弧形段与相邻第一弧形段通过曲线段平顺连接；阀芯21233包括杆部，杆部与第二阀腔的第一弧形段滑动连接且前端伸入第一阀腔并使位于其中部的密封部位于第一阀腔内，且密封部与第一阀腔和第二阀腔的相接面贴合以隔开第一阀腔和第二阀腔，杆部的前端与设置在阀体21232内的前挡板21235滑动连接，前挡板21235的前后两侧分别通过台阶面和挡圈21236限位；前挡板21235上开设有与第一阀腔连通的通孔；杆部的后端伸出阀体21232并与顶开片21231固定连接；阀芯21233跟随顶开片21231在外力作用下前移并在复位机构的作用下复位。复位机构可为复位弹簧21234，复位弹簧21234套设在杆部且位于前挡板21235和密封部之间。阀体21232与螺旋封孔管2122之间的连接方式可为螺纹连接，通过在阀体21232的周向设置外螺纹实现与螺旋封孔管2122螺纹连接。

本发明在阀体21232后端面设有多个辅助安装槽212321，以便于单向阀2123的安装，辅助安装槽212321可为U型，且开口向外均布在阀体21232后端面的周向。

本发明的封堵圈2121包括若干间隔设置的自紧圈21212，自紧圈21212安装在螺旋封孔管2122、过滤管2141的后端周向，相邻自紧圈21212之间通过自胀带21211连接，自胀带21211上开设有若干排气孔21213。本发明通过两端封堵圈2121上的排气孔21213进行排气，排气孔21213因具有较大的长径比，能够有效阻止封孔剂的通过。

本发明的推进管211设有推进管中心孔2112，并通过设置在其后端的推进管连接内螺纹2111与主动钻杆螺纹连接；螺旋封孔管2122的中部周向设有螺旋封孔管螺旋槽21224以与主动钻杆螺纹连接，后端周向设有螺旋封孔管环形槽21222以安装封堵圈2121，前端周向设有螺旋封孔管连接外螺纹21226以与螺旋送进管213连接，后端设有螺旋封孔管连接内螺纹21221以与主动钻杆螺纹连接，并在螺旋封孔管中心孔21225的后端设有单向阀安装内螺纹21223以安装单向阀2123；螺旋送进管213的中部周向设有螺旋送进管螺旋槽2133，前端周向设有螺旋送进管连接外螺纹2134以与过滤管2141连接，后端设有螺旋送进管连接内螺纹2131以与主动钻杆螺纹连接，螺旋送进管中心孔2132与螺旋封孔管中心孔21225连通；过滤管2141的后端周向设有过滤管环形槽21412以安装封堵圈2121，后端设有过滤管连接内螺纹21411以与主动钻杆螺纹连接，过滤管中心孔21413与螺旋送进管中心孔2132连通。本发明的过滤管2141、螺旋送进管213、螺旋封孔管2122的相邻端能够形成螺纹连接，且螺纹旋向与钻机钻进时的旋转方向相同。

本发明的推进管211与螺旋封孔管2122之间不宜采用螺纹连接，以避免不易与螺旋封孔管2122分离的问题，可通过在推进管211前端设置凸台2113用于推动螺旋封孔管2122。

本发明的工作原理如下：

初始状态：注浆封孔器安装于配套钻机上，瓦斯孔施工完毕后，钻机保持原始位置；封孔剂混合态满足封孔要求；注浆单元22处于打开位置。

(1)底座23在牵引驱动装置的推动力下前移，以实现注浆单元22前端的密封罩26与煤壁接触；

(2)利用钻机将前端过滤管组件214送入孔内；

(3)利用钻机将螺旋送进管213依次连接，并将前端过滤管组件214一起送入孔内；

(4)加接螺旋封孔管组件212，将其尾端推进至注浆单元22腔体以内；

(5)关闭注浆单元22腔体；

(6)封孔剂输送至注浆单元22注浆接头，并顺流至注浆腔体；

(9)钻机旋转装置启动，将封孔剂送入瓦斯孔内；

(10)填满瓦斯孔，多余气体通过透气孔排气；

(11)注浆压力继续加大，注浆腔在压力的作用下，少许打开，多余封孔剂溢出注浆腔；

(12)钻机的夹持器夹持螺旋封孔管组件212；

(13)加接推进管211，同步打开注浆腔少许，将螺旋封孔管组件212完全推入孔内；

(14)钻机后退，完成封孔。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种注浆封孔器，其特征在于：包括能够与钻机连接的底座，底座上设有注浆单元，注浆单元包括腔体座组件，腔体座组件包括相对设置的腔体座，两腔体座连接有能够使其沿设置在底座上的横向滑轨运动的驱动装置；两腔体座之间设有腔体本体，腔体本体包括相对设置的左半腔体和右半腔体，左半腔体和右半腔体与对应腔体座浮动连接且能够形成周向面封闭的注浆腔；左半腔体和/或右半腔体上设有与注浆腔连通的注浆口；注浆腔出口端设有密封罩以实现注浆腔与瓦斯抽采孔的密封连接，密封罩包括相对设置的左半密封罩和右半密封罩，左半密封罩和右半密封罩与对应腔体座连接且能够围成周向面封闭的密封腔；还包括周向具有螺旋槽的封孔单元以实现通过螺旋槽的旋转将注浆腔内的封孔剂输送至瓦斯抽采孔内，封孔单元能够与钻机主动钻杆可拆卸连接以实现借助钻机的旋转动力完成注浆。

2.根据权利要求1所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述封孔单元包括顺次设置且后端均能够与钻机主动钻杆可拆卸连接的过滤管、至少一根螺旋送进管、螺旋封孔管和推进管；过滤管、螺旋送进管、螺旋封孔管的相邻端能够形成螺纹连接，且螺纹旋向与钻机钻进时的旋转方向相同；螺旋送进管和螺旋封孔管的周向设有旋向与钻机钻进时的旋转方向相反的螺旋槽以形成封孔剂输送通道；过滤管和螺旋封孔管的后端周向设有具有排气孔的封堵圈以实现封孔剂的封堵和排气；过滤管、螺旋送进管、螺旋封孔管均具有中心孔且之间相互连通以形成瓦斯通道，过滤管上设有若干与其中心孔连通的透气孔以使瓦斯通过，螺旋封孔管的后端设有单向阀以控制瓦斯通道的通断；推进管用于将螺旋封孔管推至瓦斯抽采孔内。

3.根据权利要求2所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述推进管通过其前端的凸台推动螺旋封孔管。

4.根据权利要求2所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述封堵圈包括若干间隔设置的自紧圈，相邻自紧圈之间通过自胀带连接，自胀带上开设有若干排气孔。

5.根据权利要求1所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述左半腔体和右半腔体靠近腔体座的一端设有连接凸台，连接凸台卡在开设在对应腔体座上的限位槽内，且限位槽的宽度大于连接凸台的厚度；左半腔体和右半腔体与对应腔体座之间设有溢流弹簧；两腔体座的前后两侧对应腔体本体与腔体座的连接部位分别设有前端板和后端板。

6.根据权利要求1所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述驱动装置包括相对于底座固定的固定座，两固定座的相对侧设有同轴的活塞缸筒和与活塞缸筒连通的进出油口，活塞缸筒内设有活塞，活塞伸出活塞缸筒的一端连接有腔体座，两固定座之间设有两端与其固定连接的多根导向杆，导向杆贯穿腔体座且与其滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述导向杆为4根，且呈两排对称布置在活塞缸筒的上下两侧。

8.根据权利要求1所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述注浆腔为中间大两端小的台阶腔；左半腔体和右半腔体的相接面具有台阶结构以形成插接连接，且靠近注浆腔顶部的台阶结构具有凹槽结构以形成溢流道。

9.根据权利要求1所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述密封腔呈喇叭形，且远离注浆腔一端的内径大于靠近注浆腔一端的内径。

10.根据权利要求1所述的一种注浆封孔器，其特征在于：所述底座包括能够与钻机可拆卸连接的支撑座，支撑座上设有支撑板，支撑板连接有牵引驱动装置以使其沿垂直于横向滑轨的方向移动。

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