CN202176359U - 一种瓦斯抽放封孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种瓦斯抽放封孔装置，包括抽放管（3）、注浆管（4）和注浆泵（7），进料管（8）连接到注浆泵（7），注浆泵（7）与出料管（6）连接，出料管（6）通过枪头（5）与注浆管（4）连接，抽放管（3）两端有封孔袋（1），封孔材料（2）紧裹于抽放管（3）外壁；有效解决当前瓦斯抽放封孔段长度不够及当前瓦斯抽放封孔时封孔密封性不好导致的一系列问题。

Description

一种瓦斯抽放封孔装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯抽放领域。

背景技术

我国的矿井瓦斯抽放率普遍不高，使矿井的安全面貌得不到应有的改善，矿井的生产能力得不到充分发挥，而且影响了矿井的投资效益。影响抽放率低的主要原因之一就是钻孔封孔质量差。在钻孔密封技术方面， 当前普遍采用的封孔技术主要有黄泥（水泥团）封孔、机械注水泥砂浆封孔、发泡聚合材料封孔、封孔器封孔、“聚氨酯+水泥浆”封孔等。

目前在封孔技术领域主要存在的问题，集中反映在：煤矿在对钻孔进行封孔技术上一直以来都是采用水泥砂浆或者化学发泡聚合材料封孔，封孔段长6到8 m左右。由于封孔的深度不够和封孔设备及封孔材料本身的缺点，在抽放负压的作用下，抽放系统中有不利的短路风流存在，降低了瓦斯的抽放浓度，消耗了负压，加重了抽放管路的负担，从而降低了抽放效果；化学发泡聚合材料封孔法可以克服水泥砂浆封孔不严等缺点，能够扩散渗透到钻孔周围的网状孔（裂）隙内，大大提高了抽放浓度和效果，但化学发泡聚合材料反应较快，一般为20 分钟左右，不利于现场操作，由于反应过快没有等抽放管放到钻孔要求深度，材料就已经在发泡，如果这时强行向钻孔里面塞抽放管的情况下，导致了泡沫体的破碎，这样会造成封孔不实，在抽放负压的作用下外界空气易从这些孔（裂）隙通道进入孔内，从而导致瓦斯抽放浓度下降，缩短了钻孔的有效抽放寿命。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题：提供一种瓦斯抽放封孔装置以解决：

1)    当前瓦斯抽放封孔段长度不够导致的问题；

2)    当前瓦斯抽放封孔时封孔密封性不好导致的问题。

本实用新型技术方案：

一种瓦斯抽放封孔装置，包括抽放管、注浆管和注浆泵， 进料管连接到注浆泵，注浆泵与出料管连接，出料管通过枪头与注浆管连接，抽放管两端有封孔袋，封孔材料紧裹于抽放管四周。

封孔材料是由高分子聚合材料中加入微膨胀颗粒，按照1:1比例混合而成。

封孔袋位于抽放管前端1.5米至2米处和孔口处。

封孔材料是由注浆泵向钻孔内形成的封闭空间中注入高分子聚合材料形成的，压泵次数按下述公式计算：                     

                                                

式中：N—压泵次数（往复为一次循环）；

—注浆富余系数；

D—钻孔直径；

d—抽放管直径；

L—封孔长度；

α—发泡倍数；

v—注浆泵往返压一次循环出料量。

本实用新型有益效果：

利用本实用新型，将封孔袋缠到抽采管前端1.5米左右处，用扎带扎紧，充分揉合后放入抽放孔中看，然后再用一个封孔袋堵住孔口，通过注浆泵和注浆管将高分子聚合材料中加入微膨胀颗粒按照1:1比例混合的封孔材料注入钻孔封闭空间中，采用“两端堵，中间注”形成一个相对封闭的空间，封孔段产生“带压效应”，材料在受限空间内膨胀，致密性增强，部分材料进入钻孔周围的裂隙中，大大提高钻孔的密封性。

由于在钻孔抽放管两端采取“两端堵”，可以有效的控制封孔的长度的位置，“中间注”利用注浆泵注入封孔材料可以有效的掌握封孔段的长度，达到增加封孔深度，加大封孔长度，解决了瓦斯抽放封孔段长度不够导致的问题，有效避开巷道松动圈，并改进封孔材料与孔壁粘结力，保证封孔的密封性，进而提高抽采浓度；按照本实用新型采用的封孔材料及注浆装置，使注入的封孔材料具有膨胀性大、可塑性和抗压、抗剪能力强、粘结力和气密性好等优点，该材料发泡随着时间延长逐渐发泡，有足够的时间利于现场操作，避免了泡沫体的破碎，解决了常规装置下封孔不实，在抽放负压的作用下外界空气易从这些孔（裂）隙通道进入孔内，从而导致瓦斯抽放浓度下降，缩短了钻孔的有效抽放寿命等问题；增加了单孔抽放瓦斯量；钻孔使用率得到提高，有效降低了打孔、封孔成本；有效减少了工作面瓦斯超限频率，短时间内产煤更多，间接经济效益明显；使得煤层赋存的大量瓦斯被抽出，采掘工作得以安全、高效进行。

附图说明：

图1为本实用新型原理示意图；

图2为本实用新型瓦斯抽放封孔装置与常规瓦斯抽放封孔装置封孔后抽取瓦斯浓度对比图。

具体实施方式：

如图1，本实用新型瓦斯抽放封孔装置，包括抽放管3、注浆管4和注浆泵7，进料管8连接到注浆泵7，注浆泵7与出料管6连接，出料管6通过枪头5与注浆管4连接，抽放管3两端有封孔袋1，封孔材料2紧裹于抽放管3四周。

封孔材料2是由高分子聚合材料中加入微膨胀颗粒，按照1:1比例混合而成。

封孔袋1位于抽放管3前端1.5米至2米处和孔口处。

封孔材料2是由注浆泵7向钻孔内形成的封闭空间中注入高分子聚合材料形成的，压泵次数按下述公式计算：                                 

式中：N—压泵次数（往复为一次循环）；

—注浆富余系数；

D—钻孔直径；

d—抽放管直径；

L—封孔长度；

α—发泡倍数；

v—注浆泵往返压一次循环出料量；

瓦斯抽放封孔装置可按照下述步骤实现封孔：

第一：在抽放管3前端约1.5至2m处安装一个封孔袋1，并用铁丝扎紧，然后用手充分揉合20到40秒后放入抽放孔中；

第二：在抽放管3末端安装上阀门，然后把管径为4分的注浆管4插入孔中，再用一个封孔袋堵住孔口；

第三：安装好注浆泵7，注浆泵7采用KSZB160-2型矿用手动注浆泵，使用方法参照其说明书，在注浆泵7的两个料杯内加入封孔材料2，开始压泵，待两个出料管6都出料后，再接上枪头5，并将枪头5通过四分阀门接到注浆管4；

第四：用注浆泵7向钻孔内形成的封闭空间中注入一定量的封孔材料2，封孔材料采用赛瑞特封孔材料，其压泵次数按下式计算：

 

式中：N—压泵次数（往复为一次循环）；

—注浆富余系数，取1.3至1.5；

D—孔直径，取75mm；

d—抽放管直径，取40mm；

L—封孔长度，单位m；

α—发泡倍数，取7倍；

v—注浆泵往返压一次循环出料量，取160mL；

由上述公式可以得出：

表1：封孔长度与封孔材料及压泵次数之间的关系表

封孔长度（m）	注浆量（l）	压泵次数（往复为一次循环）
			4	2.53	14
5	3.16	18
			6	3.79	21
8	5.06	28

第五：按上述计算公式得到钻孔封孔长度与材料注入量及压泵次数之间的关系，完成按上述公式确定的压泵次数后,从注浆管4上卸下枪头5，并关闭注浆管4末端的阀门；

第六：把进料管8插入到混有少量清洗剂的清水中，注浆泵7及枪头5，洗完后再用清水冲洗一次，卸下进料管8和出料管6及枪头5，并擦拭干净。

用常规封装装置与本实用新型封装装置进行封孔抽取瓦斯对比试验，常规封装装置封孔1-5#钻孔为第一组，本实用新型封孔装置封孔6-10#钻孔为第二组， 钻孔封孔成功后，由专职数据采集人员每天对钻孔抽采浓度数据进行测定，具体结果见表2和表3。

表2 常规封孔装置封孔后瓦斯抽采浓度统计表

 表3本实用新型封孔装置封后孔瓦斯抽采浓度统计表

由表2、表3表中对比分析可以看出，采用常规封装装置封孔时，钻孔瓦斯抽采浓度初期可达10%~40%，7天后则衰减至30%以下，1-5#考察钻孔月平均浓度在20%以下。而6-10#采用本实用新型，如表3所示，钻孔瓦斯抽采浓度初期可达50%~90%以上，14天后，浓度依然在40%~80%，28天后平均浓度在50%左右。

通过两个表格数据得到常规抽采和本实用新型抽采瓦斯的平均浓度对比柱状图，如图2所示，从图2可以看出，本实用新型在同等条件下比常规封孔装置的效果明显，且本实用新型比常规封孔瓦斯抽采浓度平均提高了近40%；不仅能提高抽放浓度并维持较长周期，也能阻止浓度较高抽放孔抽放浓度衰减，并相应延长其高浓度抽放的时间，可延长抽放钻孔高浓度抽放时间1~3个月（似各矿的具体瓦斯情况而定），更好的保证了工作面安全回采。

Claims (4)

1.一种瓦斯抽放封孔装置，包括抽放管（3）、注浆管（4）和注浆泵（7），其特征在于: 进料管（8）连接到注浆泵（7），注浆泵（7）与出料管（6）连接，出料管（6）通过枪头（5）与注浆管（4）连接，抽放管（3）两端有封孔袋（1），封孔材料（2）紧裹于抽放管（3）外壁。

2.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽放封孔装置，其特征在于:封孔材料（2）是由高分子聚合材料中加入微膨胀颗粒，按照1:1比例混合而成。

3.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽放封孔装置，其特征在于:封孔袋（1）位于抽放管（3）前端1.5米至2米处和孔口处。

4.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽放封孔装置，其特征在于: 封孔材料（2）是由注浆泵（7）向钻孔内形成的封闭空间中注入高分子聚合材料形成的，压泵次数按下述公式计算：

 

式中：N—压泵次数（往复为一次循环）；

—注浆富余系数；

D—钻孔直径；

d—抽放管直径；

L—封孔长度；

α—发泡倍数；

v—注浆泵往返压一次循环出料量。

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