CN219119206U - 一种孔口封闭装置及冲击波发生系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种孔口封闭装置及冲击波发生系统，该装置的四通管包括上端管、下端管、左端管和右端管，左端管的端部设置有密封卡件；密封卡件包括左端管扣环、钻杆扣环、以及锁紧环；左端管扣环和钻杆扣环卡接于锁紧环内壁的环槽内；上端管和下端管之间设置有压力表安装座。该系统的封孔管的一端伸入钻孔内，封孔管的外壁和钻孔的内壁之间设置有密封胶；封孔管的另一端和孔口封闭装置连接；钻杆安装于坑道钻机上，钻杆的后端安装有连接器；钻杆的前端依次穿过密封卡件、左端管、右端管、封孔管后伸入钻孔内并连接于可控冲击波产生设备；钻杆扣环的内壁和钻杆的外壁抵接。本申请解决了现有技术中的孔口装置存在密封效果差的问题。

Description

一种孔口封闭装置及冲击波发生系统

技术领域

本申请属于井的密封技术领域，具体涉及一种孔口封闭装置及冲击波发生系统。

背景技术

可控冲击波预裂技术当前已在我国煤矿安全与生产领域形成了规模化的应用，以其优异的应用效果取得了行业的认可。可控冲击波技术所激发出的冲击波需在完全充水的介质中激发后方可对煤岩体进行做功，以达到功耗无损的目的，故而，多数可控冲击波作业钻孔仅能对下行钻孔实施作业。

对上行钻孔或垂直钻孔作业时，需要使用孔口装置进行钻孔孔口的密封，但现有的孔口封闭装置密封效果差，尤其是注水量大时作业过程中会不断有水漏出，不仅浪费水资源，而且影响了冲击波作业的顺利进行。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种孔口封闭装置及冲击波发生系统，解决了现有技术中的孔口装置存在密封效果差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种孔口封闭装置，包括压力表安装座、四通管、以及密封卡件；

所述四通管包括上端管、下端管、左端管和右端管，所述左端管的轴线和所述右端管的轴线重合；

所述上端管的端部设置有用于与负压抽放管路连接的上法兰，所述下端管的端部设置有用于与放水器管路连接的下法兰，所述右端管的端部设置有用于与封孔管连接的右法兰；所述左端管的端部设置有所述密封卡件；

所述密封卡件包括左端管扣环、钻杆扣环、以及锁紧环；所述左端管扣环和所述钻杆扣环卡接于所述锁紧环内壁的环槽内，所述左端管扣环的内壁和所述左端管的外壁抵接；

所述上端管和所述下端管之间设置有所述压力表安装座。

在一种可能的实现方式中，所述上端管、所述下端管、所述左端管和所述右端管的轴线位于同一平面内，所述上端管的轴线和所述下端管的轴线均与所述左端管的轴线垂直。

在一种可能的实现方式中，所述左端管扣环和所述钻杆扣环抵接，所述左端管扣环和所述钻杆扣环远离其抵接面的侧面均为倾斜面。

在一种可能的实现方式中，所述锁紧环包括密封下环、密封上环、锁紧螺栓、以及蝶形螺母；

所述密封下环和所述密封上环均包括半圆环、以及分别设置于所述半圆环两侧的叉耳和铰接环，所述半圆环内壁的槽体与所述左端管扣环和所述钻杆扣环组合形成的结构适配；

所述密封下环的铰接环和所述密封上环的铰接环铰接连接，所述锁紧螺栓铰接于所述密封下环的叉耳的槽体内，所述蝶形螺母安装于所述锁紧螺栓的螺纹段上。

本实用新型实施例还提供了一种冲击波发生系统，包括上述的孔口封闭装置、以及封孔管、压力表、钻杆、坑道钻机、水箱、脉冲功率驱动源和可控冲击波产生设备；

所述封孔管的一端伸入钻孔内，所述封孔管的外壁和所述钻孔的内壁之间设置有密封胶；所述封孔管的另一端通过法兰和所述孔口封闭装置的右法兰连接；

所述孔口封闭装置的上法兰连接于负压抽放管路，所述孔口封闭装置的下法兰连接于放水器管路，所述孔口封闭装置的压力表安装座上安装有压力表；

所述钻杆安装于所述坑道钻机上，所述钻杆的后端安装有连接器，所述连接器上设置有注水接头和电缆接头，所述注水接头通过注水管连接于所述水箱，所述电缆接头通过传输电缆连接于所述脉冲功率驱动源；

所述钻杆的前端依次穿过密封卡件、左端管、右端管、封孔管后伸入所述钻孔内并连接于所述可控冲击波产生设备；所述钻杆扣环的内壁和所述钻杆的外壁抵接；

所述钻杆内部设置有中心电缆，所述中心电缆的两端分别连接于所述电缆接头和所述可控冲击波产生设备的插头；

所述钻杆前端的侧壁设置有出水口，所述钻杆内壁和所述中心电缆之间为过水通道。

在一种可能的实现方式中，所述孔口封闭装置通过放水器管路连接于放水器，放水器内部设置有过滤机构，所述放水器的出液口连接于所述水箱的进液口。

在一种可能的实现方式中，锁紧螺栓穿过密封上环的叉耳的槽体后连接于蝶形螺母，所述蝶形螺母的下端面和密封上环的叉耳上表面抵接。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例提供了一种孔口封闭装置及冲击波发生系统，该孔口封闭装置的密封卡件主要用于钻杆的密封，钻杆扣环的内壁和钻杆的外壁抵接，使钻杆在推送可控冲击波产生设备后能够快速与孔口封闭装置保持密封连接。该冲击波发生系统实施冲击波作业时，先安装好设备，然后松动密封卡件，利用坑道钻机并通过钻杆将可控冲击波产生设备推送至钻孔内设定的作业点，然后紧固密封卡件，使孔口封闭装置和钻杆密封连接。然后利用水箱的水泵将水通过连接器上的注水接头注入，水经过过水通道后通过钻杆前端的出水口注入钻孔内，水位高于可控冲击波产生设备的冲击波窗口后，停止注水。然后启动脉冲功率驱动源通过可控冲击波产生设备实施冲击波作业。作业完毕后，打开下端管的蝶阀，将钻孔内的水通过放水器管路排出，管路内的甲烷可通过负压抽放管路抽出。然后松动密封卡件，通过钻杆将可控冲击波产生设备再次推送，重复上述步骤直至完成冲击波作业。该系统作业时水能够很好地被密封，注水量大时作业过程中也不会有水漏出，进而节约了水资源，保证冲击波作业的顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的孔口封闭装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的密封卡件的安装示意图。

图3为本实用新型实施例提供的密封卡件的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的密封上环的结构示意图。

图5为图4的仰视图。

图6为本实用新型实施例提供的冲击波发生系统的结构示意图。

附图标记：1-压力表安装座；2-四通管；21-上端管；22-下端管；23-左端管；24-右端管；3-密封卡件；31-左端管扣环；32-钻杆扣环；33-锁紧环；4-密封下环；5-密封上环；51-半圆环；52-叉耳；53-铰接环；6-锁紧螺栓；7-蝶形螺母；8-封孔管；9-钻杆；10-钻孔；11-密封胶；12-负压抽放管路；13-放水器管路；14-坑道钻机；15-连接器；16-水箱；17-脉冲功率驱动源；18-可控冲击波产生设备；19-出水口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

如图1至图6所示，本实用新型实施例提供的孔口封闭装置，包括四通管2、密封卡件3、以及压力表安装座1。

四通管2包括上端管21、下端管22、左端管23和右端管24，左端管23的轴线和右端管24的轴线重合。

上端管21的端部设置有用于与负压抽放管路12连接的上法兰，下端管22的端部设置有用于与放水器管路13连接的下法兰，右端管24的端部设置有用于与封孔管8连接的右法兰。左端管23的端部设置有密封卡件3。

密封卡件3包括左端管扣环31、钻杆扣环32、以及锁紧环33。左端管扣环31和钻杆扣环32卡接于锁紧环33内壁的环槽内，左端管扣环31的内壁和左端管23的外壁抵接。

上端管21和下端管22之间设置有压力表安装座1。

需要说明的是，左端管扣环31、钻杆扣环32均为环形结构，上端管21和下端管22上均设置有蝶阀，蝶阀用于切断该处的管路。通过法兰连接各个管道能够便于管道的拆卸和安装，进而便于孔口封闭装置的维护。密封卡件3主要用于钻杆9的密封，钻杆扣环32的内壁和钻杆9的外壁抵接，使钻杆9在推送可控冲击波产生设备18后能够快速与孔口封闭装置保持密封连接。左端管23的轴线和右端管24的轴线重合，以便于钻杆9穿过孔口封闭装置。

本实施例中，上端管21、下端管22、左端管23和右端管24的轴线位于同一平面内，上端管21的轴线和下端管22的轴线均与左端管23的轴线垂直。

本实施例中，左端管扣环31和钻杆扣环32抵接，左端管扣环31和钻杆扣环32远离其抵接面的侧面均为倾斜面。

需要说明的是，倾斜面使左端管扣环31和钻杆扣环32的端面呈锥台状，当锁紧环33将左端管扣环31和钻杆扣环32夹紧时，能够夹紧钻杆，进而提高该处的密封性。左端管扣环31和钻杆扣环32的材质为铝或者橡胶。

本实施例中，锁紧环33包括密封下环4、密封上环5、锁紧螺栓6、以及蝶形螺母7。

密封下环4和密封上环5均包括半圆环51、以及分别设置于半圆环51两侧的叉耳52和铰接环53，半圆环51内壁的槽体与左端管扣环31和钻杆扣环32组合形成的结构适配。

密封下环4的铰接环53和密封上环5的铰接环53铰接连接，锁紧螺栓6铰接于密封下环4的叉耳52的槽体内，蝶形螺母7安装于锁紧螺栓6的螺纹段上。

需要说明的是，密封下环4的半圆环51和密封上环5的半圆环51之间形成用于夹持左端管扣环31和钻杆扣环32的环槽，密封下环4和密封上环5铰接连接可便于将钻杆9松动，松动后的钻杆9可实现可控冲击波产生设备18的推送。蝶形螺母7和锁紧螺栓6的安装结构能够便于密封下环4和密封上环5的固定，同时能够施力将其固定牢靠，使左端管扣环31将钻杆扣环32夹紧，进而保证密封性。

如图1至图6所示，本实用新型实施例还提供了一种冲击波发生系统，包括如上述的孔口封闭装置、以及封孔管8、压力表、钻杆9、坑道钻机14、水箱16、脉冲功率驱动源17和可控冲击波产生设备18。

封孔管8的一端伸入钻孔10内，封孔管8的外壁和钻孔10的内壁之间设置有密封胶11。封孔管8的另一端通过法兰和孔口封闭装置的右法兰连接。

孔口封闭装置的上法兰连接于负压抽放管路12，孔口封闭装置的下法兰连接于放水器管路13，孔口封闭装置的压力表安装座1上安装有压力表。

钻杆9安装于坑道钻机14上，钻杆9的后端安装有连接器15，连接器15上设置有注水接头和电缆接头，注水接头通过注水管连接于水箱16，电缆接头通过传输电缆连接于脉冲功率驱动源17。

钻杆9的前端依次穿过密封卡件3、左端管23、右端管24、封孔管8后伸入钻孔10内并连接于可控冲击波产生设备18。钻杆扣环32的内壁和钻杆9的外壁抵接。

钻杆9内部设置有中心电缆，中心电缆的两端分别连接于电缆接头和可控冲击波产生设备18的插头。

钻杆9前端的侧壁设置有出水口19，钻杆9内壁和中心电缆之间为过水通道。

需要说明的是，坑道钻机14采用履带式全液压坑道钻机14，钻杆9规格为φ73mm或89mm，负压抽放管路12能够抽出作业期间钻孔10内逸出的甲烷。压力表用于监测钻孔10内的水压。

封孔管8的一端伸入钻孔10内后，在封孔管8的外壁和钻孔10的内壁之间注入密封胶11，密封胶11随后膨胀并凝固，进而实现钻孔10孔口处的密封。

该冲击波发生系统实施冲击波作业时，先安装好设备，然后松动密封卡件3，利用坑道钻机14并通过钻杆9将可控冲击波产生设备18推送至钻孔10内设定的作业点，然后紧固密封卡件3，使孔口封闭装置和钻杆9密封连接。然后利用水箱16的水泵将水通过连接器15上的注水接头注入，水经过过水通道后通过钻杆9前端的出水口19注入钻孔10内，水位高于可控冲击波产生设备18的冲击波窗口后，停止注水。然后启动脉冲功率驱动源17通过可控冲击波产生设备18实施冲击波作业。作业完毕后，打开下端管22的蝶阀，将钻孔10内的水通过放水器管路13排出，管路内的甲烷可通过负压抽放管路12抽出。然后松动密封卡件3，通过钻杆9将可控冲击波产生设备18再次推送，重复上述步骤直至完成冲击波作业。该系统作业时水能够很好地被密封，注水量大时作业过程中也不会有水漏出，进而节约了水资源，保证冲击波作业的顺利进行。

本实施例中，孔口封闭装置通过放水器管路13连接于放水器，放水器内部设置有过滤机构，放水器的出液口连接于水箱16的进液口。

需要说明的是，钻孔10内的水通过放水器管路13排至放水器内，放水器回收的水中会存在煤渣等其他杂质，经过滤机构过滤后可再次使用，避免了现有技术中直接将水排放存在浪费水的问题。

本实施例中，锁紧螺栓6穿过密封上环5的叉耳52的槽体后连接于蝶形螺母7，蝶形螺母7的下端面和密封上环5的叉耳52上表面抵接。

需要说明的是，工作人员手动拧紧蝶形螺母7能够将密封上环5和密封下环4紧固。

本实施例中，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (7)

1.一种孔口封闭装置，其特征在于：包括压力表安装座（1）、四通管（2）、以及密封卡件（3）；

所述四通管（2）包括上端管（21）、下端管（22）、左端管（23）和右端管（24），所述左端管（23）的轴线和所述右端管（24）的轴线重合；

所述上端管（21）的端部设置有用于与负压抽放管路（12）连接的上法兰，所述下端管（22）的端部设置有用于与放水器管路（13）连接的下法兰，所述右端管（24）的端部设置有用于与封孔管（8）连接的右法兰；所述左端管（23）的端部设置有所述密封卡件（3）；

所述密封卡件（3）包括左端管扣环（31）、钻杆扣环（32）、以及锁紧环（33）；所述左端管扣环（31）和所述钻杆扣环（32）卡接于所述锁紧环（33）内壁的环槽内，所述左端管扣环（31）的内壁和所述左端管（23）的外壁抵接；

所述上端管（21）和所述下端管（22）之间设置有所述压力表安装座（1）。

2.根据权利要求1所述的孔口封闭装置，其特征在于：所述上端管（21）、所述下端管（22）、所述左端管（23）和所述右端管（24）的轴线位于同一平面内，所述上端管（21）的轴线和所述下端管（22）的轴线均与所述左端管（23）的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的孔口封闭装置，其特征在于：所述左端管扣环（31）和所述钻杆扣环（32）抵接，所述左端管扣环（31）和所述钻杆扣环（32）远离其抵接面的侧面均为倾斜面。

4.根据权利要求3所述的孔口封闭装置，其特征在于：所述锁紧环（33）包括密封下环（4）、密封上环（5）、锁紧螺栓（6）、以及蝶形螺母（7）；

所述密封下环（4）和所述密封上环（5）均包括半圆环（51）、以及分别设置于所述半圆环（51）两侧的叉耳（52）和铰接环（53），所述半圆环（51）内壁的槽体与所述左端管扣环（31）和所述钻杆扣环（32）组合形成的结构适配；

所述密封下环（4）的铰接环（53）和所述密封上环（5）的铰接环（53）铰接连接，所述锁紧螺栓（6）铰接于所述密封下环（4）的叉耳（52）的槽体内，所述蝶形螺母（7）安装于所述锁紧螺栓（6）的螺纹段上。

5.一种冲击波发生系统，其特征在于：包括如权利要求4所述的孔口封闭装置、以及封孔管（8）、压力表、钻杆（9）、坑道钻机（14）、水箱（16）、脉冲功率驱动源（17）和可控冲击波产生设备（18）；

所述封孔管（8）的一端伸入钻孔（10）内，所述封孔管（8）的外壁和所述钻孔（10）的内壁之间设置有密封胶（11）；所述封孔管（8）的另一端通过法兰和所述孔口封闭装置的右法兰连接；

所述孔口封闭装置的上法兰连接于负压抽放管路（12），所述孔口封闭装置的下法兰连接于放水器管路（13），所述孔口封闭装置的压力表安装座（1）上安装有压力表；

所述钻杆（9）安装于所述坑道钻机（14）上，所述钻杆（9）的后端安装有连接器（15），所述连接器（15）上设置有注水接头和电缆接头，所述注水接头通过注水管连接于所述水箱（16），所述电缆接头通过传输电缆连接于所述脉冲功率驱动源（17）；

所述钻杆（9）的前端依次穿过密封卡件（3）、左端管（23）、右端管（24）、封孔管（8）后伸入所述钻孔（10）内并连接于所述可控冲击波产生设备（18）；所述钻杆扣环（32）的内壁和所述钻杆（9）的外壁抵接；

所述钻杆（9）内部设置有中心电缆，所述中心电缆的两端分别连接于所述电缆接头和所述可控冲击波产生设备（18）的插头；

所述钻杆（9）前端的侧壁设置有出水口（19），所述钻杆（9）内壁和所述中心电缆之间为过水通道。

6.根据权利要求5所述的冲击波发生系统，其特征在于：所述孔口封闭装置通过放水器管路（13）连接于放水器，放水器内部设置有过滤机构，所述放水器的出液口连接于所述水箱（16）的进液口。

7.根据权利要求5所述的冲击波发生系统，其特征在于：锁紧螺栓（6）穿过密封上环（5）的叉耳（52）的槽体后连接于蝶形螺母（7），所述蝶形螺母（7）的下端面和密封上环（5）的叉耳（52）上表面抵接。

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