CN201857955U - 一种复用型主动式封孔测压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复用型主动式封孔测压装置，它包括通过中间支撑护管连接的两固体膨胀密封装置，前端固体膨胀密封装置连接有瓦斯气体筛管，后端固体膨胀密封装置连接有后端支撑护管，固体膨胀密封装置是由从内到外分别为钢丝增强层、弹性体层、流变体层三层结构复合而成的中空体，在中间支撑护管壁上开设有密封液出口，管内装有大颗粒密封液，穿过后端支撑护管、中间支撑护管及固体膨胀密封装置设置有一连通瓦斯气体筛管的瓦斯气体管，穿过后端支撑护管，分别向两固体膨胀密封装置中伸入设置一膨胀液压力管，穿过后端支撑护管及后端固体膨胀密封装置，向中间支撑护管中伸入设置一密封液输送管。本实用新型克服了密封不严，抗变形能力差问题，使得瓦斯压力测试更加准确。

Description

一种复用型主动式封孔测压装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层瓦斯测压装置，特别是关于一种复用型主动式封孔测压装置。

背景技术

煤层瓦斯压力测定是防治煤矿瓦斯灾害的一项基础性工作，常用的钻孔测压封孔方法有被动式和主动式两种。被动式封孔采用粘土、水泥浆、胶圈、胶囊等固体进行钻孔密封，由于固体缺乏对钻孔周边微裂隙的封堵能力，因而测压时间长、测定结果不可靠。主动式封孔方法的基本原理是：固体封液体、液体封气体。即：通过两段固体封堵中间一段压力密封液，通过这段压力密封液封堵钻孔内部的瓦斯气体。由于密封液体在压力作用下具有无缝不钻的特性，因而对钻孔周边裂隙的封堵能力强，只要其压力大于瓦斯气体压力，瓦斯气体则不易泄露，从而使瓦斯压力测定更加快速准确可靠。

目前根据主动式封孔方法研制的煤层瓦斯压力测定仪(简称测压仪)在煤矿现场得到了一定的应用，但也存在如下缺陷：

(1)测压仪的固体端密封采用弹性胶囊，在水力作用下膨胀变形是均匀的，不能适应钻孔凹凸不平的情况。这样，装置的固体端不能实现可靠的自密封，从而导致在煤岩层破碎钻孔，也无法密封住中间的压力粘液。

(2)测压仪前后两端固体胶囊的中间连接，及外端胶囊与外部的连接都采用连接杆形式，这就在连接杆处形成了钻孔壁自由空间，连接杆对钻孔壁没有支护作用，该自由空间煤岩体在应力作用下易发生变形或孔壁垮落，从而造成瓦斯测压仪卡在钻孔中拔不出来。

(3)测压仪两端固体胶囊之间的密封液是通过一根压力管输送的，由于压力管径较小，而密封液中含有一定的固体颗粒，经常发生固体颗粒阻塞压力管，严重影响了测压效果。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种复用型主动式封孔测压装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种复用型主动式封孔测压装置，它包括通过一中间支撑护管连接的两固体膨胀密封装置，其中一所述固体膨胀密封装置的另一端连接有瓦斯气体筛管，另一所述固体膨胀密封装置的另一端连接有后端支撑护管，所述固体膨胀密封装置是由三层结构复合而成的一中空体，三层结构由内到外分别为钢丝增强层、弹性体层、流变体层；在所述中间支撑护管管壁上开设有密封液出口，在管内预装有大颗粒密封液；穿过所述后端支撑护管、所述中间支撑护管及两所述固体膨胀密封装置，设置有一连通所述瓦斯气体筛管的瓦斯气体管，所述瓦斯气体管的另一端连接到气路供应装置的气体口上；穿过所述后端支撑护管，分别向两所述固体膨胀密封装置中伸入设置一膨胀液压力管，所述膨胀液压力管的另一端连接到膨胀液供应装置的储能罐出口上；穿过所述后端支撑护管及靠近后端支撑护管的一所述固体膨胀密封装置，向所述中间支撑护管中伸入设置一密封液输送管，所述密封液输送管的另一端连接到密封液压力供应装置的密封液开关上。

所述固体膨胀密封装置与中间支撑护管之间、所述固体膨胀密封装置与瓦斯气体筛管之间、所述固体膨胀密封装置与后端支撑护管之间分别通过适配接头连接。

所述气路供应装置包括一个三通，所述三通上设置瓦斯气体口、补气口开关、压力表开关。

所述密封液供应装置包括一密封液罐，所述密封液罐上设置有密封液开关、压力表适配头、压力开关，所述压力开关通过压力输送管与手动压力泵或压力气瓶连接。

所述膨胀液供应装置包括所述储能罐，所述储能罐上安装有单向截止阀，所述单向截止阀通过胶管连接到手动压力泵或压力气瓶。

所述压力气瓶上设置有减压表和开关。

所述流变体层是由粘土、膨润土与水混合形成的材料制成；所述弹性体层是由弹性橡胶材料制成；所述钢丝增强层是由菱形缠绕的钢丝与橡胶制成。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型设置了两段固体膨胀密封装置，固体膨胀密封装置由流变体层、弹性体层和钢丝增强层三层结构组成，流变体层具有类似液体的性能，径向和轴向变形能力很大，能够实现凹凸不平钻孔外部紧密接触；弹性体层弹性变形可以填充接触表面上微小的沟槽；钢丝增强层具有膨胀和保持一定压力强度的作用。当向这三层结构围成的空间中填充膨胀液时，该装置能够适应测压钻孔内壁凸凹不平情况，实现可靠自密封。2、本实用新型在两段固体膨胀密封装置之间设置了一中间支撑护管，中间支撑护管为一里面预装有大颗粒密封液，在中间支撑护管管壁上开设有密封液出口。如此设置的中间支撑护管具有三个作用：一是支撑两段固体膨胀密封装置之间的煤岩体不发生大的变形，保证钻孔不坍塌，利于装置的回收；二是在中间支撑护管内灌入密封液，当密封液从密封液出口溢流后，可进一步填补钻孔周围的间隙；三是可将大颗粒密封液预先通过密封液出口放入支撑护管中，避免使用压力管输送能力有限和易于堵塞等缺陷。3、本发明在固体膨胀密封装置和中间支撑护管内分别插设输送液管道，通过其可向内注入相应的膨胀液或密封液，管道上连接气压装置，不用时，可通过泄气将液体收回。另外，固体膨胀密封装置对于中间压力密封液具有不渗透性，并自身膨胀能填充与钻孔的接触间隙，维持恒定的接触压力，故而同时兼有液体和固体的性能，同时还应能自动协调接触平面及法向平面的变形。总之，本实用新型克服了以往密封不严，抗变形能力差等问题，使得瓦斯压力测试更加准确。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细的说明。

如图1所示，在本实用新型的一实施例中，具体包括有瓦斯气体筛管1、固体膨胀密封装置接头2、固体膨胀密封装置3(固体膨胀密封装置3由流变体层4、弹性体层5和钢丝增强层6组成)、适配头7、中间支撑护管8、密封液出口9、后端支撑护管10、膨胀液压力管11、密封液输送管12、瓦斯气体管13、补气口14、瓦斯气体口15、压力表16、补气口开关17、三通18、压力表开关19、密封液罐20、密封液开关21、压力表适配头22、压力开关23、压力输送管24、手动压力泵25、32、压力气瓶26、33、减压表27、压力气瓶开关28、储能罐29、单向截止阀30、连接胶管31等部件。概括地讲，主要有瓦斯气体筛管1、固体膨胀密封装置3、中间支撑护管8、后端支撑护管10，以及气路供应装置、膨胀液供应装置、密封液供应装置组成。

瓦斯气体筛管1与一个固体膨胀密封装置接头2连接在一起，设置在钻孔的最前端。固体膨胀密封装置3有两段，它们之间设置有中间支撑护管8，中间支撑护管8两端分别通过适配接头7与两固体膨胀密封装置3相连。两固体膨胀密封装置3各自的外端分别连接一固体膨胀密封装置接头2，其中一个固体膨胀密封装置接头2就是与瓦斯气体筛管1连接的接头。在另一个固体膨胀密封装置接头2上，连接有后端支撑护管10。

固体膨胀密封装置3是一由三层结构复合而成的中空体，三层结构分别为流变体层4、弹性体层5和钢丝增强层6。流变体层4是由粘土、膨润土等为主料与水混合形成的材料制成，弹性体层5是由弹性橡胶材料制成，钢丝增强层6是由菱形缠绕的钢丝与橡胶制成。流变体层4位于最外部，具有类似液体的性能，径向和轴向变形能力很大，能够实现凹凸不平钻孔外部紧密接触；弹性体层5为中间层，其弹性变形可以填充接触表面上微小的沟槽；钢丝增强层6为内层，钢丝增强层具有膨胀和保持一定压力强度的作用。上述三层材料构成的固体膨胀密封装置能够适应测压钻孔内壁凸凹不平情况，实现可靠自密封。

在中间支撑护管8上开设有密封液出口9。中间支撑护管8有三个作用，一是支撑两段固体膨胀密封装置3之间的煤岩体不发生大的变形，保证钻孔不坍塌，利于装置的回收；二是在中间支撑护管8内灌入密封液，当密封液从密封液出口9溢流后，可进一步填补钻孔周围的间隙；三是作为大颗粒密封液的容器和载体，即可将大颗粒密封液预先通过密封液出口9放入支撑护管8中，避免使用压力管输送能力有限和易于堵塞等缺陷。

后端支撑护管10主要起支撑煤岩体的作用，另外还有向内部输送管路的作用。

工作时，上述的瓦斯气体筛管1、固体膨胀密封装置接头2、固体膨胀密封装置3、适配头7、中间支撑护管8、密封液出口9、后端支撑护管10均设置在煤岩体钻孔内。

在钻孔外部，还设置有：

一，瓦斯气体管13、瓦斯气体口15、补气口开关17、三通18、压力表开关19组成的气路供应装置。

二，密封液输送管12、密封液罐20、密封液开关21、压力表适配头22、压力开关23、压力输送管24、手动压力泵25或压力气瓶26组成的密封液压力供应装置。其中，压力气瓶26上还包括有减压表27、压力气瓶开关28等配置。

三，膨胀液压力管11、储能罐29、单向截止阀30、连接胶管31、手动压力泵32或压力气瓶33组成的膨胀液供应装置。

瓦斯气体管13一端与瓦斯气体口15相连，另一端穿过后端支撑护管10、固体膨胀密封装置接头2、固体膨胀密封装置3、适配头7、中间支撑护管8，一直伸入到钻孔前端的瓦斯室，与瓦斯气体筛管1连通。

密封液输送管12一端与密封液罐20上的密封液开关21相连，另一端穿过后端支撑护管10及一段固体膨胀密封装置3，伸入到中间支撑护管8中。

膨胀液压力管11设置有两支，它们的一端与储能罐29相连，另一端分别伸入到两固体膨胀密封装置3中。

本实用新型装置的连接及操作过程为：

(1)将瓦斯气体筛管1与一固体膨胀密封装置接头2连接好。

(2)将中间支撑护管8中间穿好管线后，两端用软纸堵住，然后从密封液出口9向中间支撑护管灌注带有颗粒的密封液，灌注满后用软纸将密封液出口9堵住。

(3)通过适配头7，将装满颗粒密封液的中间支撑护管8与前后两段固体膨胀密封装置3连接。

(4)将后端支撑护管10通过另一固体膨胀密封装置接头2与后段固体膨胀密封装置3连接，并连接好穿过护管的四根管线：膨胀液压力管11(两根)、密封液输送管12、瓦斯气体管13。

(5)将密封液体溶液配制好后装满密封液罐20，并连接好密封液开关21、压力表适配头22、压力开关23。

(6)将膨胀液压力管11与储能罐29连接，密封液输送管12与密封液开关21连接，瓦斯气体管13与瓦斯气体口15连接，初始时与三通18连接的压力表开关19处于关闭状态，补气口开关17处于开启状态。

(7)将固体膨胀密封装置3、中间支撑护管8、后端支撑护管10伸入到测压钻孔预定位置后，首先通过手动压力泵32通过膨胀液压力管11，将两段固体膨胀密封装置3膨胀紧贴测压钻孔壁，实现自密封。

(8)通过手动压力泵25(或压力气瓶26)将密封液罐20的溶液通过密封液输送管12，输送到中间支撑护管8中，与预先放置在其中的带有颗粒的密封液混合，并在压力作用下打开密封液出口9的堵塞软纸，主动封堵钻孔周边裂隙。密封液的压力要小于固体膨胀密封装置的压力，大于煤层中的预计瓦斯压力。

(9)上述操作完成后，将与三通18连接的补气口开关17关闭，压力表开关19打开，即可测定煤层中的瓦斯压力。为加快测压过程，可通过三通上的瓦斯气体口15向钻孔中补充惰性气体。

(10)测压完毕后，先打开补气口开关17，给瓦斯泄压；然后打开密封液开关21给中间的密封液泄压；最后通过单向截止阀30给两段固体膨胀密封装置泄压，使其收缩到原样，即可实现装置的回收。

复用型主动式封孔测压装置的固体膨胀密封装置对于中间压力密封液具有不渗透性，并自身膨胀能填充与钻孔的接触间隙，维持恒定的接触压力，这些都是保证密封的重要条件。故而，理想的固体膨胀密封装置应同时兼有液体和固体的性能，同时还应能自动协调接触平面及法向平面的变形。

上述实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：它包括通过一中间支撑护管连接的两固体膨胀密封装置，其中一所述固体膨胀密封装置的另一端连接有瓦斯气体筛管，另一所述固体膨胀密封装置的另一端连接有后端支撑护管，

所述固体膨胀密封装置是由三层结构复合而成的一中空体，三层结构由内到外分别为钢丝增强层、弹性体层、流变体层，

在所述中间支撑护管管壁上开设有密封液出口，在管内预装有大颗粒密封液，

穿过所述后端支撑护管、所述中间支撑护管及两所述固体膨胀密封装置，设置有一连通所述瓦斯气体筛管的瓦斯气体管，所述瓦斯气体管的另一端连接到气路供应装置的气体口上，

穿过所述后端支撑护管，分别向两所述固体膨胀密封装置中伸入设置一膨胀液压力管，所述膨胀液压力管的另一端连接到膨胀液供应装置的储能罐出口上，

穿过所述后端支撑护管及靠近后端支撑护管的一所述固体膨胀密封装置，向所述中间支撑护管中伸入设置一密封液输送管，所述密封液输送管的另一端连接到密封液压力供应装置的密封液开关上。

2.如权利要求1所述的一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：所述固体膨胀密封装置与中间支撑护管之间、所述固体膨胀密封装置与瓦斯气体筛管之间、所述固体膨胀密封装置与后端支撑护管之间分别通过适配接头连接。

3.如权利要求1所述的一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：所述气路供应装置包括一个三通，所述三通上设置瓦斯气体口、补气口开关、压力表开关。

4.如权利要求2所述的一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：所述气路供应装置包括一个三通，所述三通上设置瓦斯气体口、补气口开关、压力表开关。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：所述密封液供应装置包括一密封液罐，所述密封液罐上设置有密封液开关、压力表适配头、压力开关，所述压力开关通过压力输送管与手动压力泵或压力气瓶连接。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：所述膨胀液供应装置包括所述储能罐，所述储能罐上安装有单向截止阀，所述单向截止阀通过胶管连接到手动压力泵或压力气瓶。

7.如权利要求5所述的一种复用型主动式封孔测压装置，其特征在于：所述膨胀液供应装置包括所述储能罐，所述储能罐上安装有单向截止阀，所述单向截止阀通过胶管连接到手动压力泵或压力气瓶。 

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