CN202417403U - 一种瓦斯抽采封孔装置 - Google Patents

Abstract

一种瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管，在瓦斯抽采管上套装有密封圆筒，胶液注射管道的出胶口套装在密封圆筒内，密封圆筒两端设有用于固定和密封的卡子，前封卡挡板和后封卡挡板分别套装在抽采管的两端。本实用新型采用聚氨酯封孔材料在一段封闭空间内对煤矿瓦斯抽采装置进行封孔，利用该装置聚氨酯在封闭空间内发泡，封孔材料的致密性及钻孔周围裂隙的封堵性得到了提高，在负压抽采的条件下可降低漏气点，从而提高钻孔瓦斯抽采浓度，延长瓦斯抽采时间。

Description

一种瓦斯抽采封孔装置

技术领域

本实用新型涉及煤炭开采中的瓦斯抽采装置，具体涉及一种瓦斯抽采封孔装置。

背景技术

瓦斯是煤层气的俗称，是赋存在煤层中的烃类气体，和天然气一样，主要成分是甲烷。瓦斯易燃易爆，当空气中瓦斯浓度在5％～16％ 时，遇到火源就会爆炸，瞬间形成高温高压冲击波，并产生大量一氧化碳。瓦斯对煤矿安全生产是重大威胁，煤矿一旦发生瓦斯爆炸或煤与瓦斯突出事故，就会造成人员大量伤亡。我国煤层赋存条件复杂，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占1/3，防治煤矿瓦斯事故始终是安全生产的重中之重。瓦斯灾害仍然是我国煤矿安全生产的最大危害，是威胁矿工生命的“第一杀手”。但瓦斯加以利用又是优质清洁能源，瓦斯可以用来发电，用作民用燃气，同时还是一种有广泛用途的化工原料。

瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理与利用的根本措施和主要途径。目前国内煤矿基本上都采用常规的瓦斯抽采技术(即沿煤层走向每隔一定距离打抽采钻孔，然后直接与抽采管路连接)。但由于气密性不好、抽采时间短，导致瓦斯抽采浓度和抽采量不高，很多情况下抽采的瓦斯体积分数一般在10～30％左右(有时更低)。

因此做好抽采钻孔的封孔、提高抽采效果，是目前瓦斯抽采急待解决的问题，同时也更利于瓦斯抽采后的综合利用。我国煤矿抽采的瓦斯未能得到有效的利用，其中一个很重要的原因就是抽采出的煤矿瓦斯中低浓度瓦斯占很大比例，大部分低浓度瓦斯因缺乏利用价值而被排放到大气中去。

我国目前瓦斯抽采钻孔封孔技术主要有水泥砂浆封孔法和聚氨酯封孔法。

水泥砂浆封孔法用一定比例的水泥和砂掺水配成水泥砂浆，利用手工封孔或机械泵封孔，完毕后隔24～36小时待水泥凝固后才能连管进行抽放。水泥砂浆法施工周期长，而且脱水凝固后易产生收缩变形，封孔材料与钻孔孔壁和封孔管间产生裂隙。尤其是水泥砂浆的弹性形变能力差，钻孔壁内由于采动应力产生微小裂隙，封孔材料难以挤压充填。瓦斯负压抽采时巷道空气进入抽采管形成气体短路，降低了瓦斯抽放浓度。孔口负压愈高，漏气量愈大。

聚氨酯封孔方法是使用双组分聚氨酯发泡材料，使双组分按一定比例混配后，用面纱在胶液中浸润后固定在抽采管管上迅速塞入钻孔中，胶液在钻孔与抽采管之间的开放空间内发生化学反应，发泡、自由膨胀而固化成硬质材料。该方法可以在浇注好密封胶液后立即封盖，不影响产品固化。该产品发泡率高，材料固化时间短，具有优异的防潮、抗腐蚀、耐老化和密封性能。该产品与钢铁、塑料等管材、矿石、硬质煤层等材料有较强的黏合力。与水泥砂浆封孔相比，具有用料少、携带方便、封孔速度快(约十几分钟，甚至更快)、省力等优点，同时由于该泡沫体具有一定的韧性和弹性，受压形变能力大而不会破裂。

因此该封孔方法已得到普遍应用，有取代水泥砂浆方法的趋势。但是该封孔方法由于是由发泡材料在开放空间自由膨胀形成，膨胀后材料本身的致密性不足，材料的强度较低，特别是在采动应力作用下，钻孔变形、甚至破坏，使得孔壁与封孔材料之间形成裂隙，漏气严重，直接导致瓦斯抽采浓度偏低，抽采浓度衰减过快，在很大程度上降低了瓦斯抽采效果。

因此上述两种封孔装置都有各自的缺点，目前需要对这两种封孔技术加以改进以提高瓦斯抽采效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述不足，提供一种适用于聚氨酯封孔方法的瓦斯抽采装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管，在瓦斯抽采管（7）上套装有密封圆筒（2），胶液注射管道的出胶口套装在密封圆筒（2）内，密封圆筒（2）两端设有用于固定和密封的卡子（5），前封卡挡板（1）和后封卡挡板（4）分别套装在抽采管的两端。

所述的前封卡挡板和后封卡挡板分别包括硬质橡胶制成圆环基体，基体直径小于钻孔直径，在圆环基体外围设有由软质橡胶制成的裙边，裙边的直径大于钻孔直径。

在前封卡挡板的前端和后封卡挡板的后端分别设有卡子。

所述的密封圆筒为牛皮纸密封圆筒或塑料薄膜密封圆筒，密封圆筒的直径小于钻孔直径。

所述的胶液注射管道前端头封闭，在注射管道的侧壁上设有注射孔，胶液注射管道外套装有橡胶管。

本实用新型采用聚氨酯封孔材料在一段封闭空间内对煤矿瓦斯抽采装置进行封孔，利用该装置聚氨酯在封闭空间内发泡，封孔材料的致密性及钻孔周围裂隙的封堵性得到了提高，在负压抽采的条件下可降低漏气点，从而提高钻孔瓦斯抽采浓度，延长瓦斯抽采时间。与以前所使用聚氨酯在开放空间发泡封孔相比有以下优点：

1、封孔剂在密闭的空间膨胀时，封孔材料与孔壁之间有一定的压力，增加封孔的密实性，加强了封孔材料与孔壁及抽采管的粘合度，可承受更强的采动应力。

2、在负压抽采的条件下有效阻隔外界空气的进入，减少了漏气点，从而提高钻孔瓦斯抽采浓度，延长瓦斯抽采时间，并为瓦斯抽采后的利用打好了基础。

3、该封孔工艺装置操作简单，封孔时间短，劳动强度低，工人可熟练掌握。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的瓦斯抽采封孔装置塞入抽采钻孔后的示意图。

图3是封装液发泡膨胀后示意图。

具体实施方式

本实用新型的瓦斯抽采封孔装置如图1所示，

包括瓦斯抽采管7，在瓦斯抽采管7上套装有密封圆筒2，胶液注射管道的出胶口套装在密封圆筒2内，所述的胶液注射管道3前端头封闭，在注射管道的侧壁上设有注射孔3-1，胶液注射管道外套装有橡胶管6。

密封圆筒2两端设有用于固定和密封的卡子5，前封卡挡板1和后封卡挡板4分别套装在抽采管的两端。

在瓦斯抽采管7上套装有密封圆筒2，所述的密封圆筒为牛皮纸密封圆筒或塑料薄膜密封圆筒，密封圆筒的直径小于钻孔直径。要求密封圆筒即要有较好的抗摩擦能力，还要有较小的抗张力。在此装置塞入钻孔的过程中圆筒不能破裂，聚氨酯材料发泡时较易于涨破。胶液注射管道的出胶口套装在密封圆筒2内，所述的胶液注射管道3前端头封闭，在注射管道的侧壁上设有注射孔3-1，胶液注射管道外套装有橡胶管6。密封圆筒2两端设有用于固定和密封的快速卡子5，前封卡挡板1和后封卡挡板4分别套装在抽采管的两端，在前封卡挡板1的前端和后封卡挡板4的后端分别设有卡子9。所述的前封卡挡板和后封卡挡板分别包括硬质橡胶制成圆环基体，基体直径小于钻孔直径，在圆环基体外围设有由软质橡胶制成的裙边，裙边的直径大于钻孔直径。

本实用新型的工作过程如下：

（1）、先将密封圆筒2套在抽采管7上，胶液注射管道的出胶口套装在密封圆筒2内，两端用快速卡子5固定，然后将前封卡挡板1和后封卡挡板4通过中心装配在抽采管7的两端。要求封卡挡板1、4通过中心的圆孔直径与抽采管的外径有较好的配合度，不能太松，能承受一定的压力而不相互滑动。然后在前封卡挡板1的前端和后封卡挡板4的后端分别用卡子9固定。

（2）、将聚氨酯封液A、B两种组分通过混合管后再经过胶液注射管道3注入到密封圆筒2内，直到充满为止。

（3）、将抽采管、封孔乳液及密封装置迅速塞入抽采钻孔8中。封卡挡板1、4的裙边弯曲变形与抽采孔之间形成密闭的空间（如图2所示）。

（4）、封孔液A、B在封闭的空间发生化学反应，发泡膨胀并涨破密封圆筒2在钻孔与封卡挡板1、4之间的封闭空间形成致密的固体材质把封闭空间填满密封并形成整体（如图3所示）。

Claims (5)

1.一种瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管（7），其特征在于：在瓦斯抽采管（7）上套装有密封圆筒（2），胶液注射管道的出胶口套装在密封圆筒（2）内，密封圆筒（2）两端设有用于固定和密封的卡子（5），前封卡挡板（1）和后封卡挡板（4）分别套装在抽采管的两端。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的前封卡挡板（1）和后封卡挡板（4）分别包括硬质橡胶制成圆环基体，基体直径小于钻孔直径，在圆环基体外围设有由软质橡胶制成的裙边，裙边的直径大于钻孔直径。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：在前封卡挡板（1）的前端和后封卡挡板（4）的后端分别设有卡子（9）。

4.根据权利要求1或2所述的瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的密封圆筒（2）为牛皮纸密封圆筒或塑料薄膜密封圆筒，密封圆筒（2）的直径小于钻孔直径。

5.根据权利要求1或2所述的瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述的胶液注射管道（3）前端头封闭，在注射管道的侧壁上设有注射孔（3-1），胶液注射管道外套装有橡胶管（6）。

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