CN205012965U

CN205012965U - 径向膨胀瓦斯抽采封孔装置

Info

Publication number: CN205012965U
Application number: CN201520760837.6U
Authority: CN
Inventors: 张明杰; 范豪杰; 卢坤鹏; 宝坤; 王凯
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2025-09-29

Abstract

径向膨胀瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管和瓦斯抽采花管，瓦斯抽采花管后端与瓦斯抽采管前端连接，瓦斯抽采管外部由前到后依次设有均为圆环形的前固定挡板、前移动挡板、后移动挡板和后固定挡板，前固定挡板位于瓦斯抽采管前端，瓦斯抽采管外部在前固定挡板和前移动挡板之间设有前橡胶变形体，瓦斯抽采管外部在后移动挡板和后固定挡板之间设有后橡胶变形体，前移动挡板后表面设有前橡胶垫，后移动挡板前表面设有后橡胶垫，瓦斯抽采管外部在前橡胶垫和后橡胶垫之间设有聚氨酯混合液包。本实用新型结构简单，封孔速度快，封孔效果好，操作简便，能使工人很快的熟练。并且，所需要的劳动强度低。

Description

径向膨胀瓦斯抽采封孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种径向膨胀瓦斯抽采封孔装置。

背景技术

矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要因素之一。瓦斯爆炸和瓦斯突出是当今煤矿的灾害之最，每年造成许多的人员伤亡和巨大的财产损失。因此，预防瓦斯灾害是对降低煤矿事故、保质煤炭工业健康持续发展，具有重要意义。

瓦斯抽采是降低矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸事故和防治煤与瓦斯突出灾害的重要措施。此外，瓦斯是优质的环保能源，抽采的瓦斯可作为燃料，用于民用和发电，同时也是重要的化工原料。因此瓦斯抽采具有重要的意义。

目前，煤矿井下钻孔预抽瓦斯是区域瓦斯治理主要措施，但是钻孔抽采浓度偏低，严重影响煤层瓦斯抽采效果。瓦斯的爆炸极限在5%～15%，抽采的瓦斯浓度不高，同样具有危险性。造成钻孔抽采浓度偏低的因素很多，主要取决于抽采钻孔封孔质量，直接影响钻孔的瓦斯浓度及抽采量。根据工程经验，进入抽采系统内的空气有80％以上是通过钻孔吸入的，如果抽采钻孔空气的吸入量减少1/2-1/3，钻孔的瓦斯抽采量可望增加1.5-2.0倍。只有搞好封孔质量，才能提高抽采瓦斯浓度。因此，必须认真分析影响封孔质量的主要因素，研究出有针对性、切实有效地解决措施，才是提高煤层瓦斯抽采效果关键，实现瓦斯抽采达标。

目前，我国矿井瓦斯抽采的封孔方式主要有水泥砂浆封孔和聚氨酯封孔。水泥砂浆封孔的成本虽低，但是水泥砂浆封孔的周期较长，封孔速度极慢。水泥凝固之后会收缩变形，会在孔壁与抽放孔之间形成裂隙。且水泥砂浆对于煤壁的裂隙填补效果不好，难以重填裂隙。在负压抽采下，造成大量的空气进入抽采管道。封孔效果不好。聚氨酯封孔，其具有很好的粘合力，发泡速度快，而且发泡倍数高，其凝固速度快，膨胀后变成坚硬的材料。聚氨酯凝固后防潮，耐老化。目前聚氨酯封孔在瓦斯抽采上得到了广泛的应用。但是聚氨酯在钻孔内自由膨胀，不受钻孔轴向约束，没有径向压力，难于渗入孔壁煤体裂隙内，造成封孔不严；此外。受工艺限制，很容易将封孔材料在孔口，封孔深度浅，封堵了煤体比较松软的孔口部分，一般仅5～6m，无法保证有效封孔长度，导致封孔深度浅、预抽瓦斯浓度低。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、封孔深度深、封孔效果好的径向膨胀瓦斯抽采封孔装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：径向膨胀瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管和瓦斯抽采花管，瓦斯抽采花管后端与瓦斯抽采管前端连接，瓦斯抽采管外部由前到后依次设有均为圆环形的前固定挡板、前移动挡板、后移动挡板和后固定挡板，前固定挡板位于瓦斯抽采管前端，瓦斯抽采管外部在前固定挡板和前移动挡板之间设有前橡胶变形体，瓦斯抽采管外部在后移动挡板和后固定挡板之间设有后橡胶变形体，前移动挡板后表面设有前橡胶垫，后移动挡板前表面设有后橡胶垫，瓦斯抽采管外部在前橡胶垫和后橡胶垫之间设有聚氨酯混合液包；前橡胶垫的外边沿向后折弯形成圆盘状结构，后橡胶垫的外边沿向前折弯形成圆盘状结构。

所述前固定挡板和后固定挡板分别焊接在瓦斯抽采管上，前移动挡板和后移动挡板穿套并滑动连接在瓦斯抽采管上。

采用上述技术方案，前橡胶变形体和后橡胶变形体均为软质橡胶，受挤压容易变形。前移动挡板和后移动挡板可受轴向压力而移动。前移动挡板、后移动挡板、前固定挡板和后固定挡板均为圆环形，瓦斯抽采管从其中间穿出。且前移动挡板、后移动挡板、前固定挡板和后固定挡板的直径略小于钻孔直径。在前移动挡板和后移动挡板上分别固定有圆环形的前橡胶垫和后橡胶垫，前橡胶垫和后橡胶垫的直径略大于钻孔的直径，以防聚氨酯流出。

本实用新型采用聚氨酯作为封孔材料对煤矿瓦斯抽采装置进行封孔。由于聚氨酯具有发泡速度快、粘度大，且凝固之后具有很好的致密性。本实用新型能够很好的约束聚氨酯的轴向膨胀。将具有鼓胀性、粘结性的聚氨酯混合液包放在前橡胶垫和后橡胶垫之间，待聚氨酯膨胀，轴向推动前橡胶变形体和后橡胶变形体变形，前橡胶变形体和后橡胶变形体径向膨胀封堵注浆段两端。聚氨酯混合液继续膨胀，由于前固定挡板和后固定挡板的封堵，聚氨酯充填、渗透到煤体裂隙中，形成一段聚氨酯充填煤体，达到密封抽采钻孔及周围孔壁煤体扰动裂隙的目的。由于聚氨酯膨胀效果十分明显，聚氨酯在前固定挡板和后固定挡板被封堵下，自身膨胀可以进入劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙，充填孔隙和煤体凹凸面。待聚氨酯充分的径向膨胀固化后与钻孔周围煤体紧密结合，最终彻底封堵瓦斯裂隙通道。在负压抽采下，由于聚氨酯的致密性，可以很好的封堵在钻孔有效作用半径区域内的煤层形成大量微观裂隙、孔隙通道，且不会随着抽采裂隙进一步发育。

本实用新型很好地提高了抽采钻孔的有效封孔长度，且由于封孔材料的致密性，完全能够承担钻孔与外界巷道的压力差，防止巷道内空气通过封孔材料自身可能存在的裂隙进入钻孔内。

本实用新型与之前所使用的聚氨酯封孔相比具有以下有点：

1、本实用新型前橡胶变形体和后橡胶变形体在受到轴向力后径向变形膨胀，能够很好对聚氨酯充填煤体的两端进行封堵。

2、聚氨酯在前橡胶变形体和后橡胶变形体的轴向制约下，可充分的填充瓦斯裂隙通道。并保证聚氨酯的径向膨胀，彻底封堵瓦斯裂隙通道。

3、本实用新型能很好的重填裂隙。在负压抽采下，本实用新型不会由于抽采而使裂隙进一步的发育。

4、本实用新型结构简单，封孔速度快，操作简便，能使工人很快的熟练。并且，所需要的劳动强度低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为本实用新型聚氨酯膨胀封孔后的示意图；

图4为图3中B-B向剖视图。

具体实施方式

如图1-图4所示，本实用新型的径向膨胀瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管1和瓦斯抽采花管2，瓦斯抽采花管2后端与瓦斯抽采管1前端连接，瓦斯抽采管1外部由前到后依次设有均为圆环形的前固定挡板3、前移动挡板4、后移动挡板5和后固定挡板6，前固定挡板3位于瓦斯抽采管1前端，瓦斯抽采管1外部在前固定挡板3和前移动挡板4之间设有前橡胶变形体7，瓦斯抽采管1外部在后移动挡板5和后固定挡板6之间设有后橡胶变形体8，前移动挡板4后表面设有前橡胶垫9，后移动挡板5前表面设有后橡胶垫10，瓦斯抽采管1外部在前橡胶垫9和后橡胶垫10之间设有聚氨酯混合液包11；前橡胶垫9的外边沿向后折弯形成圆盘状结构，后橡胶垫10的外边沿向前折弯形成圆盘状结构。

前固定挡板3和后固定挡板6分别焊接在瓦斯抽采管1上，前移动挡板4和后移动挡板5穿套并滑动连接在瓦斯抽采管1上。

前橡胶变形体7和后橡胶变形体8均为软质橡胶，受挤压容易变形。前移动挡板4和后移动挡板5可受轴向压力而移动。前移动挡板4、后移动挡板5、前固定挡板3和后固定挡板6均为圆环形，瓦斯抽采管1从其中间穿出。且前移动挡板4、后移动挡板5、前固定挡板3和后固定挡板6的直径略小于钻孔直径。在前移动挡板4和后移动挡板5上分别固定有圆环形的前橡胶垫9和后橡胶垫10，前橡胶垫9和后橡胶垫10的直径略大于钻孔的直径，以防聚氨酯流出。

本实用新型采用聚氨酯作为封孔材料对煤矿瓦斯抽采装置进行封孔。由于聚氨酯具有发泡速度快、粘度大，且凝固之后具有很好的致密性。本实用新型能够很好的约束聚氨酯的轴向膨胀。将具有鼓胀性、粘结性的聚氨酯混合液包11放在前橡胶垫9和后橡胶垫10之间，待聚氨酯膨胀，轴向推动前橡胶变形体7和后橡胶变形体8变形，前橡胶变形体7和后橡胶变形体8径向膨胀封堵注浆段两端。聚氨酯混合液继续膨胀，由于前固定挡板3和后固定挡板6的封堵，聚氨酯充填、渗透到煤体裂隙中，形成一段聚氨酯充填煤体12，达到密封抽采钻孔及周围孔壁煤体扰动裂隙的目的。由于聚氨酯膨胀效果十分明显，聚氨酯在前固定挡板3和后固定挡板6被封堵下，自身膨胀可以进入劈裂、扩展孔壁内煤体裂隙，充填孔隙和煤体凹凸面。待聚氨酯充分的径向膨胀固化后与钻孔周围煤体紧密结合，最终彻底封堵瓦斯裂隙通道。在负压抽采下，由于聚氨酯的致密性，可以很好的封堵在钻孔有效作用半径区域内的煤层形成大量微观裂隙、孔隙通道，且不会随着抽采裂隙进一步发育。

本实用新型的封孔工作过程如下：步骤（1）：将适量的聚氨酯混合液包11，捆绑在前橡胶变形体7和后橡胶变形体8之间的瓦斯抽采管1上。步骤（2）：将本实用新型由前向后放入裂隙煤体13的钻孔14内，大约深入6～8m后停止。步骤（3）：待聚氨酯混合液包11膨胀完毕，将孔口管与瓦斯抽采管1连接，进行瓦斯抽采即可。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.径向膨胀瓦斯抽采封孔装置，包括瓦斯抽采管和瓦斯抽采花管，瓦斯抽采花管后端与瓦斯抽采管前端连接，其特征在于：瓦斯抽采管外部由前到后依次设有均为圆环形的前固定挡板、前移动挡板、后移动挡板和后固定挡板，前固定挡板位于瓦斯抽采管前端，瓦斯抽采管外部在前固定挡板和前移动挡板之间设有前橡胶变形体，瓦斯抽采管外部在后移动挡板和后固定挡板之间设有后橡胶变形体，前移动挡板后表面设有前橡胶垫，后移动挡板前表面设有后橡胶垫，瓦斯抽采管外部在前橡胶垫和后橡胶垫之间设有聚氨酯混合液包；前橡胶垫的外边沿向后折弯形成圆盘状结构，后橡胶垫的外边沿向前折弯形成圆盘状结构。

2.根据权利要求1所述的径向膨胀瓦斯抽采封孔装置，其特征在于：所述前固定挡板和后固定挡板分别焊接在瓦斯抽采管上，前移动挡板和后移动挡板穿套并滑动连接在瓦斯抽采管上。