CN210768693U - 一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置 - Google Patents

Abstract

一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，包括充气囊袋、回水管和注浆管，其要点是充气囊袋为圆柱形充气囊袋，在充气囊袋圆柱体的外部周边上分别凹设有多个环形注浆槽，多个环形注浆槽两端的凸起段分别为注浆隔离台，充气囊袋一端设置有充气口，在多个环形注浆槽上部的内壁上分别密封固定设置有回水阀，回水管前端插设在充气囊袋内，回水管分别与多个回水阀联接，在多个环形注浆槽下部的内壁上分别密封固定设置有爆破阀，注浆管前端插设在充气囊袋内，注浆管分别与多个爆破阀联接。本实用新型结构简单、操作简便、成本低廉、性能优异，具有突出的技术优势和广泛的推广应用前景。

Description

一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置

技术领域

本实用新型属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔密封技术领域，具体涉及一种矿用瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置。

背景技术

瓦斯事故是我国煤矿安全生产中最严重的自然灾害事故之一。早在20世纪50年代，瓦斯抽采就被我国列为治理煤矿瓦斯灾害的重要措施，并在高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井推广应用。我国的瓦斯抽采技术历经几十年的发展，取得了显著的进步，在治理煤矿瓦斯和预防瓦斯事故的过程中起到了至关重要的作用。然而，目前我国许多矿井的瓦斯抽采率和瓦斯抽采浓度仍然不达标，除了煤层瓦斯基础工作做得不够、瓦斯抽采方法选择不恰当以外，另外一个重要原因就是瓦斯抽采钻孔封孔效果不佳。同时，对于自燃及易自燃煤层瓦斯抽采而言，低瓦斯浓度的钻孔长期抽采还易导致孔口处煤帮自然发火。因此，抽采钻孔的封孔质量是做好煤层消突、瓦斯治理及防灭火工作的基础性保障措施。如何提高封孔质量、增强瓦斯抽采效果，是亟待解决的关键技术难题，也是矿井安全生产的重要保证。

目前，国内外有关钻孔封堵技术及装备的研究主要集中在水泥砂浆封孔法、聚氨酯封孔法以及“两堵一注”带压封孔法等几大类。上述这些封孔方式在我国各矿区均有广泛应用，但由于技术、材料以及装备自身性能的限制，钻孔封堵效果尚不尽如人意。因此，亟待研发一款新型瓦斯抽采钻孔高效封堵技术及装备，解决钻孔封堵有效性、准确性以及经济性难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可实现多次重复使用、多级分段带压注浆以及适应不同倾角钻孔的一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，包括充气囊袋、回水管和注浆管，其要点是充气囊袋为圆柱形充气囊袋，在充气囊袋圆柱体的外部周边上分别凹设有多个环形注浆槽，多个环形注浆槽两端的凸起段分别为注浆隔离台，充气囊袋一端设置有充气口，在多个环形注浆槽上部的内壁上分别密封固定设置有回水阀，回水管前端插设在充气囊袋内，回水管分别与多个回水阀联接，在多个环形注浆槽下部的内壁上分别密封固定设置有爆破阀，注浆管前端插设在充气囊袋内，注浆管分别与多个爆破阀联接。

所述的充气囊袋圆柱体的外部周边上分别等距离凹设有二个环形注浆槽，二个环形注浆槽分别为第一环形注浆槽和第二环形注浆槽。

所述的多个注浆隔离台外部环形端面上分别固定设置有橡胶颗粒，多个环形注浆槽内端面上分别设置有高分子纳米防水涂层。

所述的多个注浆隔离台外部直径为钻孔直径的0.8~1.2倍，多个注浆隔离台的长度为0.1~0.2m，多个环形注浆槽直径为钻孔直径的0.5~0.7倍，多个环形注浆槽的长度为3~5m。

所述的多个爆破阀和多个回水阀可设置开启压力不同，可通过调整注浆压力实现分段注浆，第一环形注浆槽内爆破阀开启压力＜第一环形注浆槽内回水阀开启压力＜第二环形注浆槽内爆破阀开启压力＜第二环形注浆槽内回水阀开启压力。

本实用新型在注浆封堵完成后，需要瓦斯抽采时（如图3），将捆扎有聚氨酯封孔胶囊的瓦斯抽采管路送入钻孔内二个环形注浆体之间位置处，待聚氨酯材料反应膨胀后充满二个环形注浆体之间及抽采管与孔壁间隙，封堵完成后的瓦斯抽采钻孔，通过抽采管与瓦斯抽放主管路进行连接投抽。

本实用新型所述的回水阀设置在环形注浆槽顶部位置，注浆爆破阀设置在环形注浆槽底部位置，这样可以保证钻孔内的气体完全排出，提高注浆效果。

本实用新型利用多级分段注浆结构功能设计，并针对钻孔周边裂隙分布特点采用不同特性的注浆封孔材料，实现了瓦斯抽采钻孔裂隙场的分区精细化封堵，大幅提高了瓦斯封孔效果；同时，通过变径异形空气囊袋设计代替了原有“两堵一注”封孔工艺，在带压封孔的前提下，实现了封堵装置的全部回收复用，大幅度降低了封孔成本。通过以上有益的实用新型，从根本上提高了瓦斯抽采钻孔封孔的有效性、准确性以及经济性难题。本实用新型结构简单、操作简便、成本低廉、性能优异，具有突出的技术优势和广泛的推广应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例结构示意图。

图2是本实用新型使用时注浆封堵结构示意图。

图3是本实用新型注浆封堵完成后瓦斯抽采结构示意图。

具体实施方式

一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，包括充气囊袋1、回水管2和注浆管3，其要点是充气囊袋1为圆柱形充气囊袋，在充气囊袋1圆柱体的外部周边上分别凹设有二个环形注浆槽4，二个环形注浆槽4分别为第一环形注浆槽9和第二环形注浆槽10。所述的二个环形注浆槽4直径为钻孔直径的0.5~0.7倍，二个环形注浆槽4的长度为3~5m。在二个环形注浆槽4内端面上分别设置有高分子纳米防水涂层12。二个环形注浆槽4两端的凸起段分别为注浆隔离台5，在注浆隔离台5外部环形端面上分别固定设置有橡胶颗粒11。所述的注浆隔离台5外部直径为钻孔直径的0.8~1.2倍，注浆隔离台5的长度为0.1~0.2m。所述的充气囊袋1一端设置有充气口6。所述的二个环形注浆槽4上部的内壁上分别密封固定设置有回水阀7，回水管2前端插设在充气囊袋1内，回水管2分别与多个回水阀7联接。所述的二个环形注浆槽4下部的内壁上分别密封固定设置有爆破阀8，注浆管3前端插设在充气囊袋1内，注浆管3分别与多个爆破阀8联接。所述的多个爆破阀8和多个回水阀7可设置开启压力不同，可通过调整注浆压力实现分段注浆，第一环形注浆槽9内爆破阀8开启压力0.1MPa＜第一环形注浆槽9内回水阀7开启压力1.0MPa＜第二环形注浆槽10内爆破阀8开启压力1.1MPa＜第二环形注浆槽10内回水阀7开启压力2.0Mpa。

本实用新型的使用方法，按照以下步骤进行：

步骤一：通过充气口6向充气囊袋1内部注满空气，保持原体积而不使其膨胀，此时充气囊袋1的注浆隔离台5直径为钻孔的0.8倍，多个环形注浆槽4直径为钻孔的0.5倍。将充气囊袋1另一端插入已施工好的钻孔中指定位置；充气囊袋1到位后通过充气口6向充气囊袋1内充入高压空气，充气压力为2MPa，使充气囊袋1的注浆隔离台5发生径向膨胀变形并与钻孔内壁紧密接触，充气完成后通过截止阀进行保压；

步骤二：选择矿用超细速凝水泥作为注浆材料，通过注浆管3经第一环形注浆槽9内爆破阀8对第一环形注浆槽9与钻孔间进行注浆，逐渐提高注浆压力至第一环形注浆槽9内爆破阀8开启，随着注浆压力的不断提高，超细水泥逐渐充满第一环形注浆槽9，并渗入该区域的钻孔内壁的细微裂隙中，直至第一环形注浆槽9内回水阀7开启，停止注浆；

步骤三：更换矿用水泥砂浆作为注浆材料，再次通过注浆管3经第二环形注浆槽10内爆破阀8对第二环形注浆槽10与钻孔间进行注浆，逐渐提高注浆压力至第二环形注浆槽10内爆破阀8开启，在注浆压力的作用下，水泥砂浆逐渐充满第二环形注浆槽10，并渗入该区域的较大裂隙中，直至第二环形注浆槽10内回水阀7开启，停止注浆；

步骤四：待所注浆液凝固后，抽出充气囊袋1中的空气，由于充气囊袋1与浆体接触的外表面有高分子纳米防水涂层12，可轻松使充气囊袋1与凝固后的浆体材料脱开，抽出钻孔以后的充气囊袋1可以重复多次使用。

本实用新型在注浆封堵完成后，需要瓦斯抽采时（如图3），将捆扎有聚氨酯封孔胶囊13的瓦斯抽采管路14送入钻孔内二个环形注浆体15之间位置处，待聚氨酯材料反应膨胀后充满二个环形注浆体15之间及瓦斯抽采管路14与孔壁间隙，封堵完成后的瓦斯抽采钻孔，通过瓦斯抽采管路14与瓦斯抽放主管路进行连接投抽。

Claims (5)

1.一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，包括充气囊袋（1）、回水管（2）和注浆管（3），其特征是充气囊袋（1）为圆柱形充气囊袋，在充气囊袋（1）圆柱体的外部周边上分别凹设有多个环形注浆槽（4），多个环形注浆槽（4）两端的凸起段分别为注浆隔离台（5），充气囊袋（1）一端设置有充气口（6），在多个环形注浆槽（4）上部的内壁上分别密封固定设置有回水阀（7），回水管（2）前端插设在充气囊袋（1）内，回水管（2）分别与多个回水阀（7）联接，在多个环形注浆槽（4）下部的内壁上分别密封固定设置有爆破阀（8），注浆管（3）前端插设在充气囊袋（1）内，注浆管（3）分别与多个爆破阀（8）联接。

2.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，其特征在于所述的充气囊袋（1）圆柱体的外部周边上分别凹设有二个环形注浆槽（4），二个环形注浆槽（4）分别为第一环形注浆槽（9）和第二环形注浆槽（10）。

3.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，其特征在于所述的多个注浆隔离台（5）外部环形端面上分别固定设置有橡胶颗粒（11），多个环形注浆槽（4）内端面上分别设置有高分子纳米防水涂层（12）。

4.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，其特征在于所述的多个注浆隔离台（5）外部直径为钻孔直径的0.8~1.2倍，多个注浆隔离台（5）的长度为0.1~0.2m，多个环形注浆槽（4）直径为钻孔直径的0.5~0.7倍，多个环形注浆槽（4）的长度为3~5m。

5.根据权利要求1或2所述的一种瓦斯抽采钻孔多级分段注浆封堵装置，其特征在于所述的多个爆破阀（8）和多个回水阀（7）可设置开启压力不同，可通过调整注浆压力实现分段注浆，第一环形注浆槽（9）内爆破阀（8）开启压力＜第一环形注浆槽（9）内回水阀（7）开启压力＜第二环形注浆槽（10）内爆破阀（8）开启压力＜第二环形注浆槽（10）内回水阀（7）开启压力。

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