井下底抽巷瓦斯抽采钻孔两堵一注型防滑落封孔器

1.本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种井下底抽巷瓦斯抽采钻孔两堵一注型防滑落封孔器。


背景技术：

2.井下底抽巷瓦斯抽采钻孔施工后，要保证瓦斯抽采的顺利进行，必须立即进行插管封孔，如果等到整个施工钻场扇面完全成孔后统一插孔，那么先成孔的钻孔容易塌孔造成封孔器无法顺利插入，钻孔容易报废。但是用于现在煤矿井下底抽巷道的封孔器一般长度较大，如果单个钻孔成孔后立即插入，在底抽巷道向上将封孔器插入上行孔时，由于封孔器较大的自重，不采取措施容易自行滑落，如单孔成孔后立即插入封孔器注浆，那么每一个孔注浆后要立即清洗注浆泵，增加了工人工作量，效率低，影响瓦斯抽釆的效率和效果以及正常的采掘接替。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的不足之处，本发明提供一种封孔器固定牢靠、施工效率高、成本低、劳动强度小的井下底抽巷瓦斯抽采钻孔两堵一注型防滑落封孔器。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：井下底抽巷瓦斯抽采钻孔两堵一注型防滑落封孔器，包括长度方向沿倾斜钻孔长度方向设置的抽采管，抽采管上间隔设有下胶体胎囊和上胶体胎囊，下胶体胎囊和上胶体胎囊之间通过穿设有一根平行于抽采管的长注浆管，长注浆管后端口设有位于上胶体胎囊上侧外部的堵头，长注浆管上间隔设有三个注浆孔，上侧的一个注浆孔设置在上胶体胎囊内，中间的一个注浆孔设置在上胶体胎囊和下胶体胎囊之间的环腔内且该注浆孔处设有爆破阀，下侧的一个注浆孔设置在下胶体胎囊内。
5.长注浆管上在下胶体胎囊下方设有手动球阀。
6.下胶体胎囊前后两侧壁上设有分别与长注浆管外圆密封配合的下穿管胶嘴，上胶体胎囊前后两侧壁上分别设有与长注浆管外圆密封配合的上穿管胶嘴，上穿管胶嘴和下穿管胶嘴外圆均设有卡箍。
7.下胶体胎囊和上胶体胎囊的外圆均设有外凸起密封结构，下胶体胎囊和上胶体胎囊的中心圆柱孔内圆设有第一内凸起密封结构，下胶体胎囊上的下穿管胶嘴和上胶体胎囊上的上穿管胶嘴内部设有第二内凸起密封结构；下胶体胎囊和上胶体胎囊的上下两侧面外部均设有端面加强结构。
8.外凸起密封结构为呈若干条均成圆环形的外密封凸棱条，所有的外密封凸棱条沿胶体胎囊的中心线方向均匀间隔设置，每条外密封凸棱条的横截面均为半圆形结构。
9.第一内凸起密封结构为若干条均呈圆环形的内密封凸棱条，所有的内密封凸棱条沿胶体胎囊的中心线方向均匀间隔设置在中心圆柱孔内圆，每条内密封凸棱条的横截面均为半圆形结构。
10.第二内凸起密封结构包括一体设置在穿管胶嘴内圆的若干道环形凸棱，环形凸棱沿穿管胶嘴的中心线方向均匀间隔布置，每道环形凸棱的内圆均为圆锥形结构，圆锥形结构的较粗端口为穿入长注浆管时进口端。
11.端面加强结构为若干根径向加强筋，所有的径向加强筋沿胶体胎囊的中心线方向均匀布置，每根径向加强筋均沿胶体胎囊的径向方向设置，径向加强筋凸出于胶体胎囊外侧面且与胶体胎囊为一体结构。
12.采用上述技术方案，本发明的安装和封孔具体过程为：先将上胶体胎囊和下胶体胎囊的中心圆柱孔套到抽采管外圆上，调整上胶体胎囊和下胶体胎囊之间的距离为注浆封孔长度，同时使上胶体胎囊上的一组上穿管胶嘴与下胶体胎囊上的一组下穿管胶嘴中心线对应，在上下对应的下穿管胶嘴和上穿管胶嘴内穿入长注浆管，长注浆管上端穿出上胶体胎囊后安装上堵头（螺纹连接）；最后拧紧所有卡箍使穿孔胶嘴与长注浆管密封可靠；安装完毕后，将整个封孔器向上伸入到钻孔内，注浆泵连接长注浆管下端口，浆液通过长注浆管上侧和下侧的注浆孔注入到上胶体胎囊和下胶体胎囊内，上胶体胎囊和下胶体胎囊膨胀，挤压钻孔的孔壁，直至注液泵上的压力表显示值达到预定值，此时封孔器在两个胶体胎囊与钻孔孔壁的摩擦力作用下悬挂于钻孔之内，不会脱落，钻孔的孔壁在上胶体胎囊和下胶体胎囊膨胀之间的环腔形成注浆封闭空间，继续增压注浆，注浆压力大于爆破阀的额定压力后，爆破阀自动打开，开始向上胶体胎囊和下胶体胎囊之间的环腔内注浆，根据注浆泵上的压力表显示值来最终确定停止注浆时间，关闭长注浆管下端部预设的手动球阀，避免浆液倒流，从此完成注浆封孔作业。
13.在向上胶体胎囊和下胶体胎囊内注入浆液后，上胶体胎囊和下胶体胎囊膨胀，由于钻孔内壁并不是光滑平整的，有不少凹陷或凸起，因此，膨胀后的上胶体胎囊和下胶体胎囊外圆的若干条外密封凸棱条根据钻孔内壁的不同区域的凹陷或凸起紧密贴合，从而实现更好的密封和轴向定位效果。外密封凸棱条还具有提高上胶体胎囊和下胶体胎囊承压强度的作用，在钻孔内壁移动时，外密封凸棱条与钻孔内壁滑动摩擦，也可减小上胶体胎囊和下胶体胎囊外圆的磨损。
14.第一内凸起密封结构的若干条内密封凸棱条在内部浆液的压力下与抽采管外圆紧密压接，密封效果大大提高。
15.第二内凸起密封结构的环形凸棱内圆均为圆锥形结构，圆锥形结构的较粗端口为穿入长注浆管时进口端，这样方便穿入长注浆管，在穿管胶嘴自身弹力的作用下，环形凸棱内圆与长注浆管外圆紧密贴合，同时使用卡箍进一步提高密封连接的可靠性。
16.径向加强筋的设置，提高上胶体胎囊和下胶体胎囊的两端面的承压性能（包括径向和轴向的承压）。
17.上胶体胎囊和下胶体胎囊上的各个密封结构和加强结构均与胶体胎囊采用一体结构制成，这样也提高密封的可靠性。
18.综上所述，本发明原理科学、结构简单，使用时安装在抽采管上。在钻孔施工完成，抽采管和封孔器同时插入到钻孔，由长注浆管向胶体胎囊里注入封孔介质，在压力介质与钻孔壁的挤压下，胶体胎囊撑起钻孔并嵌入钻孔壁中，使抽采管不易滑移，胶体胎囊的密封结构的改进也进一步提高封孔效果。
附图说明
19.图1是本发明的外形结构示意图；图2是本发明的轴向剖视图；图3是图1中上胶体胎囊的放大图；图4是图3的侧视图。
具体实施方式
20.如图1-4所示，本发明的井下底抽巷瓦斯抽采钻孔两堵一注型防滑落封孔器，包括长度方向沿倾斜钻孔长度方向设置的抽采管1，抽采管1上间隔设有下胶体胎囊2和上胶体胎囊3，下胶体胎囊2和上胶体胎囊3之间通过穿设有一根平行于抽采管1的长注浆管4，长注浆管4后端口设有位于上胶体胎囊3上侧外部的堵头5，长注浆管4上间隔设有三个注浆孔15，上侧的一个注浆孔15设置在上胶体胎囊3内，中间的一个注浆孔15设置在上胶体胎囊3和下胶体胎囊2之间的环腔内且该注浆孔15处设有爆破阀16，下侧的一个注浆孔15设置在下胶体胎囊2内。
21.长注浆管4上在下胶体胎囊2下方设有手动球阀17。
22.下胶体胎囊2前后两侧壁上设有分别与长注浆管4外圆密封配合的下穿管胶嘴8，上胶体胎囊3前后两侧壁上分别设有与长注浆管4外圆密封配合的上穿管胶嘴9，上穿管胶嘴9和下穿管胶嘴8外圆均设有卡箍10。
23.下胶体胎囊2和上胶体胎囊3的外圆均设有外凸起密封结构，下胶体胎囊2和上胶体胎囊3的中心圆柱孔内圆设有第一内凸起密封结构，下胶体胎囊2上的下穿管胶嘴8和上胶体胎囊3上的上穿管胶嘴9内部设有第二内凸起密封结构；下胶体胎囊2和上胶体胎囊3的上下两侧面外部均设有端面加强结构。
24.外凸起密封结构为呈若干条均成圆环形的外密封凸棱条11，所有的外密封凸棱条11沿胶体胎囊的中心线方向均匀间隔设置，每条外密封凸棱条11的横截面均为半圆形结构。
25.第一内凸起密封结构为若干条均呈圆环形的内密封凸棱条12，所有的内密封凸棱条12沿胶体胎囊的中心线方向均匀间隔设置在中心圆柱孔内圆，每条内密封凸棱条12的横截面均为半圆形结构。
26.第二内凸起密封结构包括一体设置在穿管胶嘴内圆的若干道环形凸棱13，环形凸棱13沿穿管胶嘴的中心线方向均匀间隔布置，每道环形凸棱13的内圆均为圆锥形结构，圆锥形结构的较粗端口为穿入长注浆管4时进口端。
27.端面加强结构为若干根径向加强筋14，所有的径向加强筋14沿胶体胎囊的中心线方向均匀布置，每根径向加强筋14均沿胶体胎囊的径向方向设置，径向加强筋14凸出于胶体胎囊外侧面且与胶体胎囊为一体结构。
28.本发明的安装和封孔具体过程为：先将上胶体胎囊3和下胶体胎囊2的中心圆柱孔套到抽采管1外圆上，调整上胶体胎囊3和下胶体胎囊2之间的距离为注浆封孔长度，同时使上胶体胎囊3上的一组上穿管胶嘴9与下胶体胎囊2上的一组下穿管胶嘴8中心线对应，在上下对应的下穿管胶嘴8和上穿管胶嘴9内穿入长注浆管4，长注浆管4上端穿出上胶体胎囊3后安装上堵头5（螺纹连接）；最后拧紧所有卡箍10使穿孔胶嘴与长注浆管4密封可靠；安装
完毕后，将整个封孔器向上伸入到钻孔内，注浆泵连接长注浆管4下端口，浆液通过长注浆管4上侧和下侧的注浆孔15注入到上胶体胎囊3和下胶体胎囊2内，上胶体胎囊3和下胶体胎囊2膨胀，挤压钻孔的孔壁，直至注液泵上的压力表显示值达到预定值，此时封孔器在两个胶体胎囊与钻孔孔壁的摩擦力作用下悬挂于钻孔之内，不会脱落，钻孔的孔壁在上胶体胎囊3和下胶体胎囊2膨胀之间的环腔形成注浆封闭空间，继续增压注浆，注浆压力大于爆破阀16的额定压力后，爆破阀16自动打开，开始向上胶体胎囊3和下胶体胎囊2之间的环腔内注浆，根据注浆泵上的压力表显示值来最终确定停止注浆时间，关闭长注浆管4下端部预设的手动球阀17，避免浆液倒流，从此完成注浆封孔作业。
29.在向上胶体胎囊3和下胶体胎囊2内注入浆液后，上胶体胎囊3和下胶体胎囊2膨胀，由于钻孔内壁并不是光滑平整的，有不少凹陷或凸起，因此，膨胀后的上胶体胎囊3和下胶体胎囊2外圆的若干条外密封凸棱条11根据钻孔内壁的不同区域的凹陷或凸起紧密贴合，从而实现更好的密封和轴向定位效果。外密封凸棱条11还具有提高上胶体胎囊3和下胶体胎囊2承压强度的作用，在钻孔内壁移动时，外密封凸棱条11与钻孔内壁滑动摩擦，也可减小上胶体胎囊3和下胶体胎囊2外圆的磨损。
30.第一内凸起密封结构的若干条内密封凸棱条12在内部浆液的压力下与抽采管1外圆紧密压接，密封效果大大提高。
31.第二内凸起密封结构的环形凸棱13内圆均为圆锥形结构，圆锥形结构的较粗端口为穿入长注浆管4时进口端，这样方便穿入长注浆管4，在穿管胶嘴自身弹力的作用下，环形凸棱13内圆与长注浆管4外圆紧密贴合，同时使用卡箍10进一步提高密封连接的可靠性。
32.径向加强筋14的设置，提高上胶体胎囊3和下胶体胎囊2的两端面的承压性能（包括径向和轴向的承压）。
33.上胶体胎囊3和下胶体胎囊2上的各个密封结构和加强结构均与胶体胎囊采用一体结构制成，这样也提高密封的可靠性。
34.本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。