一种煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法，其中，该装置包括：抽采管；两个膨胀水袋，所述抽采管从所述膨胀水袋中穿过；水管，两个膨胀水袋之间通过所述水管相连通，所述水管上设置有阀门；外连接管，设置在所述两个膨胀水袋之间，套在所述抽采管和所述水管的外侧；两个内衬膜，每个内衬膜的两端分别固定在所述外连接管的内壁上，两个内衬膜分别与所述外连接管形成两个料腔；每个料腔对应外连接管上均设置有开口，所述开口通过塞子封堵。本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法通过设置膨胀水袋等部件，利用水压挤出聚氨酯材料凝固的方式，解决了现有技术中聚氨酯材料凝固早，以及封孔效果不好的缺陷。
【专利说明】一种煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿开采中的瓦斯抽采技术，尤其涉及一种煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法。
【背景技术】
[0002]瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，抽采钻孔的封孔效果对抽采效果有较大的影响，主要表现在:钻孔漏气现象严重，则瓦斯抽采浓度过低。由于瓦斯抽采钻孔封孔不严，漏气现象严重，使得很多矿区的瓦斯抽采浓度达不到可以利用的浓度，使瓦斯利用成为困难，不得不将低浓度瓦斯排放到大气之中，这不仅造成瓦斯资源的巨大浪费，而且还会造成对大气的污染。
[0003]目前煤层瓦斯抽采封孔主要有机械式、无机材料和有机高分子材料三种方式。
[0004]机械式封孔适用于短时间、短距离的临时性瓦斯抽采封孔，而且成本较高，很少应用。
[0005]无机材料主要是水泥添加剂，此种封孔成本低，但凝固时间较长，封孔速度慢，有时水泥会收缩产生裂隙造成封孔不严。
[0006]有机高分子材料主要是采用聚氨酯进行封孔，该材料通过两种组分混合快速发泡凝固，发泡倍数高，凝固封孔迅速，因而在瓦斯抽采封孔中得到了广泛应用。采用聚氨酯封孔时，通常在孔口将上述两种组分的料混合后，再均匀涂抹在毛巾或麻布上，再将毛巾或抹布缠绕在抽采管上送入钻孔预定位置。由于上述两种组分的材料混合后发泡凝固的时间约在5分钟之内，当遇到钻孔较深或钻孔塌孔时，则会出现抽采管送不到钻孔预定位置就发泡凝固的现象，同时两种组分的材料在钻孔自由空间内膨胀，对抽采钻孔周边裂隙的封孔能力也有限。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法，以解决现有技术中的问题，改善封孔效果。
[0008]本发明提供了一种煤层瓦斯抽采封孔装置，其中，包括:
[0009]抽采管；
[0010]两个膨胀水袋，所述抽采管从所述膨胀水袋中穿过；
[0011 ] 水管，两个膨胀水袋之间通过所述水管相连通，所述水管上设置有阀门；
[0012]外连接管，设置在所述两个膨胀水袋之间，且所述外连接管套在所述抽采管和所述水管的外侧，使两个膨胀水袋之间的区域形成封闭区域；
[0013]两个内衬膜，每个内衬膜的两端分别固定在所述外连接管的内壁上，两个内衬膜分别与所述外连接管形成两个料腔；每个料腔对应外连接管上均设置有开口，所述开口通过塞子封堵。
[0014]如上所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其中，优选的是，还包括:进水管接头，所述进水管接头设置在任一个膨胀水袋上，用于向膨胀水袋内注水。
[0015]如上所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其中，优选的是:所述外连接管由两段连接管组成，两段连接管之间通过双向连接头连接。
[0016]如上所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其中，优选的是:所述水管与所述抽采管平行设置。
[0017]如上所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其中，优选的是:所述内衬膜为橡胶膜。
[0018]如上所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其中，优选的是:所述塞子为胶塞。
[0019]本发明还提供了一种煤层瓦斯抽采封孔方法，其中，通过本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔装置来实现，所述方法包括如下步骤:
[0020]步骤a、向两个料腔内分别注入第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料；
[0021]步骤b、向一个膨胀水袋内注水，至两个膨胀水袋膨胀密封住钻孔两端，实现抽采钻孔的第一次密封；
[0022]步骤C、继续注水，当水管内的压力值到达设定值时，阀门打开，水进入到内衬膜和抽采管及水管之间的空腔，水挤压内衬膜，第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料分别将所述塞子挤压打开，所述第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料在膨胀水袋所密封的区域凝固，实现抽采钻孔的二次密封。
[0023]本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法通过设置膨胀水袋等部件，利用水压挤出聚氨酯材料凝固的方式，解决了现有技术中聚氨酯材料凝固早，以及封孔效果不好的缺陷。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔装置结构示意图；
[0025]图2为图1中A-A向剖视图；
[0026]图3为本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0028]图1为本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔装置结构示意图，图2为图1中A-A向剖视图。如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种煤层瓦斯抽采封孔装置，包括抽采管1、两个膨胀水袋2、水管3、外连接管4和两个内衬膜5。
[0029]抽采管I采用现有技术中常用的抽采管，抽采管I从膨胀水袋2中穿过。或者说，膨胀水袋2套在抽采管I的外侧。水管3将两个膨胀水袋2之间实现连通，水管3上设置有阀门6。当向其中一个膨胀水袋2内注水时，水能沿着水管3流向另一个膨胀水袋2。外连接管4设置在两个膨胀水袋2之间，且该外连接管4套在上述抽采管I和水管3的外侧，使两个膨胀水袋2之间的区域形成封闭区域。
[0030]优选的是，水管3与抽采管I平行设置，以避免整个封孔装置在安装过程中，水管3和抽采管I之间发生干涉。
[0031]外连接管4可以是一根整体成型的管，也可以是分段插接而成，优选的是，外连接管4由两段连接管组成，两段连接管之间通过双向连接头7连接。每个连接管均可以用于固定内衬膜5，以容置用于封孔的聚氨酯材料。
[0032]具体地，该封孔装置还包括两个内衬膜5，每个内衬膜5的两端分别固定在外连接管4的内壁上，当外连接管4为一根整体管时，两个内衬膜5均固定在该整体管上。当外连接管4为两段连接管时，则每个连接管上固定一个内衬膜5。
[0033]两个内衬膜5分别与上述外连接管4形成两个料腔8，用于容置聚氨酯材料，每个料腔8对应外连接管4上均设置有开口，开口通过塞子9封堵。
[0034]图3为本发明提供的煤层瓦斯抽采封孔方法流程示意图，采用上述封孔装置进行封堵的方法包括如下步骤:
[0035]步骤a、向两个料腔内分别注入第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料。第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料可以采用现有技术中的材料，有多种，可根据具体情况进行选择，在此不对第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料的组分进行限定。
[0036]将封孔装置连接好之后，将外连接管4上开口的塞子9拔掉，注入第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料，再将塞子9塞上。料腔8由内衬膜5和外连接管4围成，内衬膜5可以是橡胶薄膜，橡胶薄膜的两端通过胶粘压紧工艺固定在外连接管4的内壁上，形成密闭的环形空间。
[0037]步骤b、向一个膨胀水袋内注水，至两个膨胀水袋膨胀密封住钻孔两端，实现抽采钻孔的第一次密封。
[0038]优选的是，封孔装置还包括:进水管接头10，该进水管接头10设置在任一个膨胀水袋2上，用于向膨胀水袋2内注水。打开进水阀门，通过进水管接头10向膨胀水袋2注水。
[0039]步骤C、继续注水，当水管内的压力值到达设定值时，阀门打开，水进入到内衬膜和抽采管及水管之间的空腔，水挤压内衬膜，第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料分别将塞子挤压打开，第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料在膨胀水袋所密封的区域凝固，实现抽采钻孔的二次密封。
[0040]塞子9可以采用现有技术中的胶塞，胶塞的弹性好，受力时容易弹出。当外界水通过进水管接头10进入到膨胀水袋2并达到一定压力后，水管3中的阀门6将会被水压打开，阀门6处存在一定的压差，从而使膨胀水袋2内始终存在足够的膨胀压力，不会因阀门6的打开而完全卸压。
[0041]本发明实施例提供的煤层瓦斯抽采封孔装置及封孔方法具有如下优点:
[0042]1、第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料在封孔装置送到抽采钻孔预定位置后，通过水压挤压出来，再混合膨胀凝固，解决了现有技术中，第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料在钻孔外混合膨胀凝固太快，在未送入抽采钻孔预定位置时就已经凝固的缺陷。
[0043]2、本实施例提供的封孔装置中，两个膨胀水袋首先在水压作用下膨胀，实现钻孔的一次密封并形成聚氨酯凝固的封闭空间。当第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料在挤压混合膨胀凝固时，是在封闭空间进行，因而膨胀时能够对钻孔周边裂隙形成足够的支撑封堵能力，封孔效果比在自由空间好。
[0044]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种煤层瓦斯抽采封孔装置，其特征在于，包括: 抽米管； 两个膨胀水袋，所述抽采管从所述膨胀水袋中穿过； 水管，两个膨胀水袋之间通过所述水管相连通，所述水管上设置有阀门； 外连接管，设置在所述两个膨胀水袋之间，且所述外连接管套在所述抽采管和所述水管的外侧，使两个膨胀水袋之间的区域形成封闭区域； 两个内衬膜，每个内衬膜的两端分别固定在所述外连接管的内壁上，两个内衬膜分别与所述外连接管形成两个料腔；每个料腔对应外连接管上均设置有开口，所述开口通过塞子封堵。
2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其特征在于，还包括:进水管接头，所述进水管接头设置在任一个膨胀水袋上，用于向膨胀水袋内注水。
3.根据权利要求1所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其特征在于:所述外连接管由两段连接管组成，两段连接管之间通过双向连接头连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其特征在于:所述水管与所述抽采管平行设置。
5.根据权利要求1-3任一所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其特征在于:所述内衬膜为橡胶膜。
6.根据权利要求1-3任一所述的煤层瓦斯抽采封孔装置，其特征在于:所述塞子为胶塞。
7.—种煤层瓦斯抽米封孔方法,其特征在于,通过权利要求1-6任一所述的煤层瓦斯抽采封孔装置来实现，所述方法包括如下步骤: 步骤a、向两个料腔内分别注入第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料； 步骤b、向一个膨胀水袋内注水，至两个膨胀水袋膨胀密封住钻孔两端，实现抽采钻孔的第一次密封； 步骤C、继续注水，当水管内的压力值到达设定值时，阀门打开，水进入到内衬膜和抽采管及水管之间的空腔，水挤压内衬膜，第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料分别将所述塞子挤压打开，所述第一聚氨酯封孔材料和第二聚氨酯封孔材料在膨胀水袋所密封的区域凝固，实现抽采钻孔的二次密封。
【文档编号】E21B33/10GK103924943SQ201410138895
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】王俭, 王 华, 刘明星, 陈学习, 张世鹏, 傅贵, 顾新宇, 郭晓华 申请人:神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司