一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法，其特征在于装置由端部瓦斯抽采管体、端部连接头、端部注浆阻挡装置、中部瓦斯抽采管体、尾部连接头、尾部注浆阻挡装置、尾部瓦斯抽采管体顺序连接组成；端部注浆阻挡装置由2个锥形螺母把承压布固定于端部注浆管体上，并在端部注浆管体后部安装含承压薄膜连接头，且含承压薄膜连接头内沿横截面方向固定有承压薄膜；尾部注浆阻挡装置由2个锥形螺母把承压布固定于尾部注浆管体上，并在尾部注浆管体后部安装含承压薄膜连接头；端部注浆管体外表面中部焊接有1个单向阀与端部注浆管体内部相通；尾部注浆管体中部和尾部注浆管体前部螺纹处的外表面上各焊接有1个单向阀与尾部注浆管体内部相通。
【专利说明】
一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法
技术领域
[0001]本发明一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法，涉及一种煤矿煤层瓦斯抽采钻孔封孔时使用的封孔装置及其使用方法，属于煤矿封孔设备技术领域。能够有效提高煤矿煤层瓦斯抽采效率。
【背景技术】
[0002]瓦斯抽米是防治矿井瓦斯灾害事故的最根本措施。其中，抽米钻孔封孔是瓦斯抽采作业中至关重要的环节，封孔质量的优劣直接影响瓦斯抽采效果，不仅决定着煤层瓦斯含量与涌出量的大小，而且还和抽采达标时间有密切相关，是保障煤矿实现高产高效、安全生产的重要条件。经过多年的矿山现场实践，在抽采钻孔封孔技术方面，逐渐形成了以机械式封孔材料(胶囊封孔和封孔器封孔)、无机化学封孔材料(水泥砂浆封孔材料)以及高分子发泡材料(聚氨酯封孔材料)三种类型的封孔技术。其中，机械式封孔成本较高、封孔有效距离短、不能保证长效封孔效果，只能作为临时性封孔;无机化学类封孔材料流动性强，能较好地渗入到钻孔周围裂隙中，与煤体融合在一起，但其具有收缩性，尤其在裂隙带处存在封孔不严的问题，且易在孔内上部形成“月牙”形空隙，对水平钻孔密封效果极差;高分子发泡材料具有硬化快、质量轻、膨胀性强等优点，但其力学性能无法阻挡钻孔的蠕变和裂隙通道的形成，不能挤入封孔段钻孔周围的裂隙，对周围裂隙封堵作用有限。近年来，虽然在封孔材料研究上取得了明显的进步，专门针对煤矿瓦斯抽采封孔研发的新型无机复合封孔材料能够快速、有效渗入到钻孔周围煤体裂隙中，使材料与煤体融为一体，并伴随发生膨胀反应，从而达到材料与煤体完美结合的最佳密封效果，很好地解决了由于材料原因导致的封孔效果不佳，但是在封孔工艺上却始终摆脱不掉注浆管和返浆管等设备辅助封孔。目前，尚缺少一种操作工序方便、封孔便捷高效的注浆封孔装置。
【发明内容】
[0003]为了解决目前已有的封孔技术存在的弊端，本发明提供了一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法，该便捷式瓦斯钻孔封孔装置可以有效解决目前使用的封孔技术中存在的操作工序复杂、易受人为因素影响、封孔效率低、影响生产等问题，提高瓦斯钻孔封孔效率和质量。
[0004]本发明一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置是这样实现的:
本发明的一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置，其特征在于:装置由端部瓦斯抽采管体(2)、端部连接头(3)、端部注浆阻挡装置(10)、中部瓦斯抽采管体(11)、尾部连接头(12)、尾部注浆阻挡装置(14)、尾部瓦斯抽采管体(15)按顺序首尾相接组成，其中，中部瓦斯抽采管体
(11)可根据煤层瓦斯钻孔封孔长度确定。
[0005]所述的端部注浆阻挡装置(10)由2个锥形螺母(7)把承压布(6)固定于端部注浆管体(4)上，并在端部注浆管体(4)后部安装含承压薄膜连接头(8)相互匹配组成，且含承压薄膜连接头(8)内沿横截面方向固定有承压薄膜(9)。
[0006]所述的尾部注浆阻挡装置(14)由2个锥形螺母(7)把承压布(6)固定于尾部注浆管体(13)上，并在尾部注浆管体(13)后部安装含承压薄膜连接头(8)相互匹配组成，且含承压薄膜连接头(8)内沿横截面方向固定有承压薄膜(9)。
[0007]所述的端部注浆管体(4)外表面中部焊接有I个单向阀(5)与端部注浆管体(4)内部相联通。
[0008]所述的尾部注浆管体(13)中部和尾部注浆管体(13)前部螺纹处的外表面上各焊接有I个单向阀(5)与尾部注浆管体(13)内部相联通。
[0009]本发明一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法是这样实现的，其特征在于包括以下步骤:
1)在巷道掘进期间，通过钻机在巷道帮上施工钻出上向煤层钻孔，施工完成后，立即将便捷式瓦斯钻孔封孔装置送入上向煤层钻孔内，并在钻孔外部露出一定长度端部瓦斯抽采管体(2);
2)将钻孔外部露出的端部瓦斯抽采管体(2)与注浆栗(17)连接，并在露出的端部瓦斯抽采管体(2)上安装压力表(I)，启动注浆栗(17)注浆，记录压力表(I)压力值的变化情况，随着注浆时间的持续，由于端部注浆阻挡装置(10)内的承压薄膜(9)的阻挡作用，使得浆液通过端部注浆管体(4)上的单向阀(5)进入承压布(6)所包裹的体积内，浆液的流入使得承压布(6)膨胀而在钻孔靠近孔口端形成阻挡效果，此时可以看到压力表(I)的压力值不断变大；
3)继续注浆，当压力表(I)的压力值出现突然下降时，说明端部注浆阻挡装置(10)内的承压薄膜(9)破裂失去阻挡作用，浆液通过中部瓦斯抽采管体(11)进入尾部注浆阻挡装置
(14)内，此时尾部注浆阻挡装置(14)内的承压薄膜(9)开始起阻挡作用，使得浆液通过尾部注浆管体(13)上的2个单向阀(5)进入承压布(6)所包裹的体积内和钻孔封孔段(16)内；
4)随着浆液的流入，尾部注浆阻挡装置(14)中的承压布(6)膨胀而在钻孔远离孔口端形成阻挡效果，当端部注浆阻挡装置(10)和尾部注浆阻挡装置(14)的两块承压布(6)之间的钻孔封孔段(16)内注满浆液时，此时随着浆液的注入，压力表(I)压力值会出现二次增大的情况，随着浆液的流入，压力表(I)的压力值出现二次突然下降时，说明尾部注浆阻挡装置(14)内的承压薄膜(9)破裂失去阻挡作用，此时停止注浆；
5 )将注浆栗(17 )与露出的端部瓦斯抽采管体(2 )的端口断开连接，使管体内的剩余浆液得以从露出的瓦斯抽采管体(2)的端口处排出，封孔完成。
[0010]本发明的有益效果是:
一、避免了使用注浆管和返浆管进行注浆封孔操作的复杂低效性，实现了注浆封孔与瓦斯抽采共用一套管体的便捷式封孔方法。
[0011]二、提高了封孔的效率和质量，使得封孔时间更短，操作更简单，瓦斯抽采效率更尚O
【附图说明】
[0012]图1为一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置示意图。
[0013]图2为一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置端部注浆管体放大示意图。
[0014]图3为一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置尾部注浆管体放大示意图。
[0015]图4为一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置含承压薄膜连接头示意图。
[0016]图5为一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法在煤矿煤层瓦斯抽采钻孔封孔示意图。
[0017]附图中:
1.压力表，2.端部瓦斯抽采管体，3.端部连接头，4.端部注浆管体，5.单向阀，6.承压布，7.锥形螺母，8.含承压薄膜连接头，9.承压薄膜，10.端部注浆阻挡装置，11.中部瓦斯抽采管体，12.尾部连接头，13.尾部注浆管体，14.尾部注浆阻挡装置，15.尾部瓦斯抽采管体，16.钻孔封孔段，17.注浆栗，18.煤层。
【具体实施方式】
[0018]本发明一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法是这样实现的，下面进行进一步阐述:
1)在巷道掘进期间，通过钻机在巷道帮上施工钻出上向煤层钻孔，施工完成后，立即将便捷式瓦斯钻孔封孔装置送入上向煤层钻孔内，并在钻孔外部露出一定长度端部瓦斯抽采管体(2);
2)将钻孔外部露出的端部瓦斯抽采管体(2)与注浆栗(17)连接，并在露出的端部瓦斯抽采管体(2)上安装压力表(I)，启动注浆栗(17)注浆，记录压力表(I)压力值的变化情况，随着注浆时间的持续，由于端部注浆阻挡装置(10)内的承压薄膜(9)的阻挡作用，使得浆液通过端部注浆管体(4)上的单向阀(5)进入承压布(6)所包裹的体积内，浆液的流入使得承压布(6)膨胀而在钻孔靠近孔口端形成阻挡效果，此时可以看到压力表(I)的压力值不断变大；
3)继续注浆，当压力表(I)的压力值出现突然下降时，说明端部注浆阻挡装置(10)内的承压薄膜(9)破裂失去阻挡作用，浆液通过中部瓦斯抽采管体(11)进入尾部注浆阻挡装置
(14)内，此时尾部注浆阻挡装置(14)内的承压薄膜(9)开始起阻挡作用，使得浆液通过尾部注浆管体(13)上的2个单向阀(5)进入承压布(6)所包裹的体积内和钻孔封孔段(16)内；
4)随着浆液的流入，尾部注浆阻挡装置(14)中的承压布(6)膨胀而在钻孔远离孔口端形成阻挡效果，当端部注浆阻挡装置(10)和尾部注浆阻挡装置(14)的两块承压布(6)之间的钻孔封孔段(16)内注满浆液时，此时随着浆液的注入，压力表(I)压力值会出现二次增大的情况，随着浆液的流入，压力表(I)的压力值出现二次突然下降时，说明尾部注浆阻挡装置(14)内的承压薄膜(9)破裂失去阻挡作用，此时停止注浆；
5 )将注浆栗(17 )与露出的端部瓦斯抽采管体(2 )的端口断开连接，使管体内的剩余浆液得以从露出的瓦斯抽采管体(2)的端口处排出，封孔完成；
本方法根据观测压力表(I)的压力值变化情况，即可实现注浆封孔与瓦斯抽采共用一套管体的工艺流程。
[0019]本发明一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置及其使用方法，可广泛应用于煤矿煤层瓦斯抽采钻孔的封孔施工，能够有效提高煤矿煤层瓦斯抽采效率。
【主权项】
1.一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置，其特征在于:装置由端部瓦斯抽采管体(2)、端部连接头(3)、端部注浆阻挡装置(10)、中部瓦斯抽采管体(11)、尾部连接头(12)、尾部注浆阻挡装置(14)、尾部瓦斯抽采管体(15)按顺序首尾相接组成。2.根据权利要求1所述的一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置，其特征在于:所述的端部注浆阻挡装置(10)由2个锥形螺母(7)把承压布(6)固定于端部注浆管体(4)上，并在端部注浆管体(4)后部安装含承压薄膜连接头(8)相互匹配组成，且含承压薄膜连接头(8)内沿横截面方向固定有承压薄膜(9)。3.根据权利要求1所述的一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置，其特征在于:所述的尾部注浆阻挡装置(14)由2个锥形螺母(7)把承压布(6)固定于尾部注浆管体(13)上，并在尾部注浆管体(13)后部安装含承压薄膜连接头(8)相互匹配组成，且含承压薄膜连接头(8)内沿横截面方向固定有承压薄膜(9)。4.根据权利要求2所述的一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置，其特征在于:所述的端部注浆管体(4)外表面中部焊接有I个单向阀(5)与端部注浆管体(4)内部相联通。5.根据权利要求3所述的一种便捷式瓦斯钻孔封孔装置，其特征在于:所述的尾部注浆管体(13)中部和尾部注浆管体(13)前部螺纹处的外表面上各焊接有I个单向阀(5)与尾部注浆管体(13)内部相联通。6.—种便捷式瓦斯钻孔封孔装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤: 1)在巷道掘进期间，通过钻机在巷道帮上施工钻出上向煤层钻孔，施工完成后，立即将便捷式瓦斯钻孔封孔装置送入上向煤层钻孔内，并在钻孔外部露出一定长度端部瓦斯抽采管体(2); 2)将钻孔外部露出的端部瓦斯抽采管体(2)与注浆栗(17)连接，并在露出的端部瓦斯抽采管体(2)上安装压力表(I)，启动注浆栗(17)注浆，记录压力表(I)压力值的变化情况，随着注浆时间的持续，由于端部注浆阻挡装置(10)内的承压薄膜(9)的阻挡作用，使得浆液通过端部注浆管体(4)上的单向阀(5)进入承压布(6)所包裹的体积内，浆液的流入使得承压布(6)膨胀而在钻孔靠近孔口端形成阻挡效果，此时可以看到压力表(I)的压力值不断变大； 3)继续注浆，当压力表(I)的压力值出现突然下降时，说明端部注浆阻挡装置(10)内的承压薄膜(9)破裂失去阻挡作用，浆液通过中部瓦斯抽采管体(11)进入尾部注浆阻挡装置(14)内，此时尾部注浆阻挡装置(14)内的承压薄膜(9)开始起阻挡作用，使得浆液通过尾部注浆管体(13)上的2个单向阀(5)进入承压布(6)所包裹的体积内和钻孔封孔段(16)内； 4)随着浆液的流入，尾部注浆阻挡装置(14)中的承压布(6)膨胀而在钻孔远离孔口端形成阻挡效果，当端部注浆阻挡装置(10)和尾部注浆阻挡装置(14)的两块承压布(6)之间的钻孔封孔段(16)内注满浆液时，此时随着浆液的注入，压力表(I)压力值会出现二次增大的情况，随着浆液的流入，压力表(I)的压力值出现二次突然下降时，说明尾部注浆阻挡装置(14)内的承压薄膜(9)破裂失去阻挡作用，此时停止注浆； 5)将注浆栗(17)与露出的端部瓦斯抽采管体(2)的端口断开连接，使管体内的剩余浆液得以从露出的瓦斯抽采管体(2)的端口处排出，封孔完成。
【文档编号】E21B33/13GK105971553SQ201610552518
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】江东海, 王同旭, 马文强, 曲孔典, 蒋子龙, 张恒, 宋学峰
【申请人】山东科技大学