一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，包括：工作套管，所述工作套管内壁焊接有若干钢筋圈，钢筋圈上焊接有横向钢筋，横向钢筋通过焊接连接固定工作套管和钢筋圈，所述工作套管上端内设有锥形钢圈，锥形钢圈上端设有支撑钢条，所述工作套管下端内设有焊板，所述工作套管内部的焊板与锥形钢圈之间填充有水泥浆。本实用新型在浮力塞的内壁上在加钢筋圈的基础上，再加上两根垂直交叉的横向钢筋，增加浮力塞的抗滑力，防止浮力塞的突然破坏；同时，在浮力塞上部，加焊锥形钢圈，增加浮力塞的抗滑力。
【专利说明】一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及浮力塞【技术领域】，具体为一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞。
【背景技术】
[0002]在煤矿瓦斯抽排孔的施工建设过程中，需要在钻孔完成后将工作套管下至孔底，依据钻孔深度、套管材质和设备提升能力等因素来确定下管方式。对于小口径或较浅的钻孔，钻机提升能力大于工作套管的总重量时，一般采用提吊法下管。
[0003]对于孔径较大、深度较深的钻孔，如工作套管的总重量超过钻机提升能力，通常采用浮力塞下管法将工作套管下至孔底。其工艺与提吊法下管的不同之处在于，在下管过程中浮力塞能阻止泥浆进入工作套管管内，增大孔内泥浆对工作套管的浮力，抵消了大部分的工作套管自重，减轻提吊设备的负荷。
[0004]浮力塞主要对较深钻孔下铸铁管、钢管等工作套管时应用。材料可用钢材、水泥或木材等。以水泥浮力塞的制作为例:选一根该钻孔使用的工作套管(长度根据水泥浮力塞在孔内最大深度的外力情况外加安全系数来确定)，用钢丝刷把套管内壁清理干净后，沿套管内壁焊钢筋圈或钢筋网，增加水泥塞与套管内壁的摩擦力，防止浮力塞整体滑动。然后把水泥浆注入套管内候凝。
[0005]随着煤矿行业的发展，煤矿开采深度越来越深，由于煤层瓦斯含量具有随煤层深度增加而增加的特点，因此，随着矿井开采深度的增加，瓦斯抽排钻孔的深度和口径也在不断增加。工作套管的总重量越来越大，使得浮力塞所要提供的浮力相应地增加。
[0006]泥浆的液压作用于浮力塞底部，除掉上部泥浆的压力，压力差让浮力塞产生整体滑动的趋势。如果浮力塞产生整体滑动，那会使泥浆迅速进入工作套管内部，使浮力快速降低，从而造成上部提吊设备的负载瞬间增加，造成生产事故。
实用新型内容
[0007]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0008]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，包括:工作套管，所述工作套管内壁焊接有若干钢筋圈，钢筋圈上焊接有横向钢筋，横向钢筋通过焊接连接固定工作套管和钢筋圈，所述工作套管上端内设有锥形钢圈，锥形钢圈上端设有支撑钢条，所述工作套管下端内设有焊板，所述工作套管内部的焊板与锥形钢圈之间填充有水泥浆。
[0009]所述工作套管内设有3-4个钢筋圈，钢筋圈的钢筋直径为10_15mm。
[0010]所述焊板与工作套管底端距离为150-200mm。
[0011]所述锥形钢圈下部直径与工作套管内径相同、锥度为8-15°，高度0.3-0.8米。
[0012]所述浮力塞制作方法为:
[0013](1)取一段工作套管，在其内壁焊接3-4圈直径10_15mm的钢筋圈，单面满焊，在钢筋圈位置加焊垂直交叉的两根12mm横向钢筋。
[0014](2)在浮力塞顶部位置，焊上锥形钢圈，锥形钢圈下部直径与工作管内径相同，锥度10°左右，高度0.5米。焊接锥形钢圈完之后，为了增加锥形钢圈刚度，在锥形钢圈后加焊支撑钢条，在锥形钢圈外也灌注水泥浆填充。
[0015](3)为确保浮力塞的气密性，以及方便制作水泥塞，在工作套管底部150_200mm位置焊上焊板，四周和工作套管内壁焊接。
[0016](4)将工作套管竖立，加入水泥浆，直到水泥浆体达到锥形钢圈上部的高度，候凝。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型在浮力塞水泥浆体中加入横向钢筋，增加浮力塞的抗滑力并防止浮力塞突然破坏。第二，在顶部增加锥形钢圈，使浮力塞作用力分解成向上的与横向的力，钢圈反作用力的方向是向内，使水泥浆处于受压状态，增加水泥浆的抗破坏能力，钢圈的存在也起到抵抗浮力阻止浮力塞滑动的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图。
[0019]图中:1、工作套管，2、钢筋圈，3、横向钢筋，4、锥形钢圈，5、支撑钢条，6、水泥浆，7、焊板。
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0021]如图1所示，一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，包括:工作套管1，所述工作套管1内壁焊接有若干钢筋圈2，钢筋圈2上焊接有横向钢筋3，横向钢筋3通过焊接连接固定工作套管1和钢筋圈2，所述工作套管1上端内设有锥形钢圈4，锥形钢圈4上端设有支撑钢条5，所述工作套管1下端内设有焊板7，所述工作套管1内部的焊板与锥形钢圈4之间填充有水泥浆。
[0022]所述工作套管1内设有3-4个钢筋圈2，钢筋圈2的钢筋直径为10_15mm。
[0023]所述焊板7与工作套管1底端距离为150-200mm。
[0024]所述锥形钢圈4下部直径与工作套管内径相同、锥度为8-15°，高度0.3-0.8米。
[0025]实施例1
[0026]淮南市某矿的瓦斯抽排孔，工程概况:钻孔孔深816m，成孔直径790mm，设计采用外径630mm厚15mm的工作套管，套管材质为钢材，总质量185吨，由于设备的限制，钻机设计负荷能力为100吨，为保证一定的安全系数，钻机最大安全负载定为90t。采用浮力塞下管需要提供浮力185-90 = 95t，该浮力将直接作用于浮力塞上。为了保证浮力塞的强度，浮力塞水泥浆体长度选用6m。
[0027]浮力塞的制作方法为:
[0028](1)取一段工作套管，在内壁焊接3圈直径12mm钢筋圈，单面满焊，在钢筋圈位置加焊垂直交叉的两根直径为12mm横向钢筋。
[0029](2)在浮力塞顶部位置，焊上锥形钢圈，锥形钢圈下部直径与工作管内径相同，锥度10°，高度0.5米。在锥形钢圈背部焊上8块钢垫板，增加锥形钢圈刚度。
[0030](3)在工作套管底部以上0.15m位置焊上焊板，焊板四周和套管内壁焊接。
[0031](4)将工作管竖立，加入水泥浆，其中添加膨胀剂，直到水泥浆体达到锥形钢圈上部的高度，候凝。
[0032]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，包括:工作套管，其特征在于:所述工作套管内壁焊接有若干钢筋圈，钢筋圈上焊接有横向钢筋，横向钢筋通过焊接连接固定工作套管和钢筋圈，所述工作套管上端内设有锥形钢圈，锥形钢圈上端设有支撑钢条，所述工作套管下端内设有焊板，所述工作套管内部的焊板与锥形钢圈之间填充有水泥浆。
2.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，其特征在于:所述工作套管内设有3-4个钢筋圈，钢筋圈的钢筋直径为10-15mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，其特征在于:所述焊板与工作套管底端距离为150-200mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯抽排孔的锥形水泥浮力塞，其特征在于:所述锥形钢圈下部直径与工作套管内径相同、锥度为8-15°，高度0.3-0.8米。
【文档编号】E21B7/20GK204060610SQ201420518838
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】黄辉, 郑腾龙, 刘亮, 姚直书 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司