CN218598189U - 一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，包括瓦斯抽采及注水一体管、前堵头、后堵头和注浆管；瓦斯抽采及注水一体管由耐正压管和耐负压管组成，前堵头装在耐负压管外部，后堵头装在耐正压管外部，注浆管的前出浆口和后出浆口分别用于通过注浆管对前堵头和后堵头注浆使两者各自膨胀对钻孔进行密封，进而在钻孔内形成密闭注浆空腔；前堵头和后堵头之间的注浆管上装有爆破阀，爆破阀用于注浆管内压力超过阀门开启阈值后浆液从爆破阀排至密闭注浆空腔内，对钻孔进行注浆封堵。本装置实现了同一钻孔瓦斯抽采和注水的一体化封孔，拓展了钻孔能力，工艺流程简单，对于防治煤层瓦斯事故、润湿煤体、降低采掘粉尘有显著的效果。

Description

一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，属于矿井瓦斯灾害防治技术领域。

背景技术

瓦斯和粉尘是煤矿井下两大灾害因素，严重制约煤矿的安全、高效生产。随着煤矿开采深度及强度的增加，赋存条件优越的矿井越来越少，煤层中瓦斯含量较大时，在采掘过程中受到应力扰动容易诱发煤与瓦斯突出事故，严重危害矿井工人生命安全和井下安全生产。煤矿粉尘的产生一方面易使工人患上尘肺病，另一方面会加速机械磨损、影响精密仪器的使用。

煤层预抽瓦斯是防治煤与瓦斯突出的重要措施之一，合理布置瓦斯抽采钻孔抽采瓦斯能够有效降低煤层瓦斯含量，减少突出灾害事故的发生；另外煤层注水能够湿润煤体，充分降低采掘过程中粉尘的产生量，并进一步降低煤层突出危险性。

在生产实际过程中，为实现煤层瓦斯抽采与注水，工作面前方往往需要施工大量钻孔，瓦斯抽采时瓦斯抽采管仅需耐受抽采负压，而钻孔注水时注水管往往需要承受几兆帕乃至几十兆帕的高压，两种技术难以在同一钻孔实现，所以煤层注水一般需要施工注水专用钻孔；煤矿井下目前所采用的煤层瓦斯抽采与注水一体化作业工艺复杂，效果较差。因此如何提供一种装置，在保证瓦斯抽采及煤层注水的效果前提下，无需施工较多的钻孔，从而不仅有效提高工作效率，并降低施工成本及简化施工流程，是所需解决的技术问题之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，在保证瓦斯抽采及煤层注水的效果前提下，无需施工较多的钻孔，从而不仅有效提高工作效率，并降低施工成本及简化施工流程。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，包括瓦斯抽采及注水一体管、前堵头、后堵头和注浆管；

所述瓦斯抽采及注水一体管由耐正压管和耐负压管组成，耐正压管一端和耐负压管一端通过接头同轴密封连接；前堵头装在耐负压管外部，后堵头装在耐正压管外部，封孔时，耐负压管另一端伸入钻孔内部，耐正压管另一端处于钻孔外部，使前堵头和后堵头均处于钻孔内部，所述注浆管一端穿过后堵头直至前堵头内部，注浆管一端设有前出浆口，注浆管穿过后堵头的管壁上设有后出浆口，前出浆口和后出浆口分别用于通过注浆管对前堵头和后堵头注浆使两者各自膨胀对钻孔进行密封，进而在钻孔内形成密闭注浆空腔；所述前堵头和后堵头之间的注浆管上装有爆破阀，爆破阀用于注浆管内压力超过阀门开启阈值后浆液从爆破阀排至密闭注浆空腔内，对钻孔进行注浆封堵。

进一步，所述耐负压管内负压达20KPa时管路变形率不超过10％。这样能保证耐负压管在瓦斯抽采时的稳定导通性。

进一步，所述耐正压管能够承受20MPa的注水压力，同时在管内负压达20KPa时管路变形率不超过10％。这样能保证耐正压管在注水时的稳定导通性。

进一步，所述耐负压管为塑料管或橡胶管。

进一步，所述耐正压管为金属管、塑料管或橡胶管。

与现有技术相比，本实用新型的封孔装置既能耐受瓦斯抽采的负压、又能耐受煤层注水的正压。传统封孔装置的瓦斯抽采管仅能耐受瓦斯抽采过程中的负压，由于传统瓦斯抽采管部分外露孔外，不能承受煤层注水过程中的正压，因此传统瓦斯抽采装置无法实现同一个钻孔的瓦斯抽采和煤层注水一体化作业。而本实用新型采用由耐正压管和耐负压管两者同轴连接组成的瓦斯抽采及注水一体管，在完成一个钻孔后，将耐负压管处于钻孔内，而耐正压管其中一端处于钻孔外部，并通过前堵头和后堵头及密闭注浆空腔注浆对钻孔与瓦斯抽采及注水一体管之间的空隙进行封堵密封，此时将耐正压管处于钻孔外部的端口与瓦斯抽采系统连接，瓦斯抽采系统经过耐正压管和耐负压管对钻孔内进行瓦斯负压抽采，由于耐负压管和耐正压管都具有耐负压的能力，因此不会出现耐负压管和耐正压管发生严重形变而丧失瓦斯抽采能力等情况；同时位于钻孔外部的耐正压管能耐受20MPa的煤层注水压力，在注水过程中，由于耐负压管路被封闭在钻孔中，并被注浆封孔材料凝固后包裹支撑，同样能耐受注水压力，此时耐正压管和耐负压管都不会发生严重形变或爆裂，可以实现煤层注水；因此通过这种方式，能实现同一个钻孔瓦斯抽采及煤层注水的一体化作业，既能满足煤层瓦斯抽采的需求，又能满足煤层高压注水的需求，破解了传统瓦斯抽采钻孔不能直接用于煤层注水的难题，有效提高了工作效率。此外，本实用新型中仅耐正压管需要具备耐受煤层注水高压的能力，而耐负压管无需具备耐受煤层注水高压的能力，可以显著降低封孔装置的成本。本实用新型对于防治煤层瓦斯灾害、降低生产粉尘量具有重大意义。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图中：1、钻孔，2、耐负压管，3、接头，4、耐正压管，5、前堵头，6、后堵头，7、注浆管，8、前出浆口，9、后出浆口，10、爆破阀，11、密闭注浆空腔。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括瓦斯抽采及注水一体管、前堵头5、后堵头6和注浆管7；

所述瓦斯抽采及注水一体管由耐正压管4和耐负压管2组成，所述耐负压管2内负压达20KPa时管路变形率不超过10％，耐负压管2可以为塑料管或橡胶管；所述耐正压管4能够承受20MPa的注水压力，同时在管内负压达20KPa时管路变形率不超过10％。耐正压管4可以为金属管、塑料管或橡胶管；耐正压管4一端和耐负压管2一端通过接头3同轴密封连接；前堵头5装在耐负压管2外部，后堵头6装在耐正压管4外部，耐负压管2另一端伸入钻孔1内部，耐正压管4另一端处于钻孔1外部，使前堵头5和后堵头6均处于钻孔1内部，所述注浆管7一端穿过后堵头6直至前堵头5内部，注浆管7一端设有前出浆口8，注浆管7穿过后堵头6的管壁上设有后出浆口9，前出浆口8和后出浆口9分别用于通过注浆管7对前堵头5和后堵头6注浆使两者各自膨胀对钻孔1进行密封，进而在钻孔1内形成密闭注浆空腔11；所述前堵头5和后堵头6之间的注浆管7上装有爆破阀10，爆破阀10用于注浆管7内压力超过阀门开启阈值后浆液从爆破阀10排至密闭注浆空腔11内，对钻孔1进行注浆封堵。

工作时，先向煤层施工一个钻孔1，然后将本实用新型放入钻孔1内，接着通过注浆管7向前堵头5和后堵头6内部注浆，使两者各自膨胀对钻孔1进行密封，进而在钻孔1内形成密闭注浆空腔11；完成后继续注浆，当注浆管7内的压力超过爆破阀10开启阈值后浆液从爆破阀10排至密闭注浆空腔11内，对钻孔1进行注浆封堵；完成后停止注浆管7的注浆工作，实现对钻孔1与瓦斯抽采及注水一体管之间空隙的封堵密封；

接着先进行瓦斯抽采工作，将耐正压管4另一端与瓦斯抽采系统连接，瓦斯抽采系统经过耐正压管4和耐负压管2对钻孔1内进行瓦斯负压抽采，由于耐负压管2和耐正压管4都具有耐负压的能力，因此不会出现耐负压管2和耐正压管4发生严重形变而丧失瓦斯抽采能力等情况；当瓦斯抽采达标且需进行煤层注水作业时，将耐正压管4另一端与瓦斯抽采系统断开，并与注水泵连通，此时注水泵经过耐正压管4和耐负压管2向钻孔1内部注水，耐正压管4具备耐受煤层注水高压的能力，而耐负压管2外部被凝固的注浆材料包裹支撑，耐受正压能力也较大，因此不会出现耐正压管4和耐负压管2发生严重形变或者爆裂等情况。通过这种方式，能实现同一个钻孔瓦斯抽采及煤层注水的一体化作业。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，其特征在于，包括瓦斯抽采及注水一体管、前堵头、后堵头和注浆管；

所述瓦斯抽采及注水一体管由耐正压管和耐负压管组成，耐正压管一端和耐负压管一端通过接头同轴密封连接；前堵头装在耐负压管外部，后堵头装在耐正压管外部，封孔时，耐负压管另一端伸入钻孔内部，耐正压管另一端处于钻孔外部，使前堵头和后堵头均处于钻孔内部，所述注浆管一端穿过后堵头直至前堵头内部，注浆管一端设有前出浆口，注浆管穿过后堵头的管壁上设有后出浆口，前出浆口和后出浆口分别用于通过注浆管对前堵头和后堵头注浆使两者各自膨胀对钻孔进行密封，进而在钻孔内形成密闭注浆空腔；所述前堵头和后堵头之间的注浆管上装有爆破阀，爆破阀用于注浆管内压力超过阀门开启阈值后浆液从爆破阀排至密闭注浆空腔内，对钻孔进行注浆封堵。

2.根据权利要求1所述煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，其特征在于，所述耐负压管内负压达20KPa时管路变形率不超过10％。

3.根据权利要求1所述煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，其特征在于，所述耐正压管能够承受20MPa的注水压力，同时在管内负压达20KPa时管路变形率不超过10％。

4.根据权利要求1所述煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，其特征在于，所述耐负压管为塑料管或橡胶管。

5.根据权利要求1所述煤层瓦斯抽采与注水一体化封孔装置，其特征在于，所述耐正压管为金属管、塑料管或橡胶管。

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