一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，包括聯接件、主抽管、副抽管、后囊袋、前囊袋、注漿管、返漿管和爆破閥，主抽管的一端與聯接件連接，主抽管的另一端與副抽管連接，注漿管和返漿管與副抽管平行設置，副抽管、注漿管和返漿管的外圍分別套設有前后分離的后囊袋和前囊袋，注漿管的一端設置在后囊袋內，注漿管的另一端與引流管連接，位于前囊袋內的注漿管的外壁上設有若干出漿孔，位于后囊袋與前囊袋之間區域的返漿管的外壁上設有回流孔，位于后囊袋與前囊袋之間區域的注漿管上串接有爆破閥。該套裝置能適應不同角度下瓦斯抽排鉆孔的封孔，能對孔壁形成徑向支護力，重量輕，安裝簡單，封孔深度大，密封性能好，具有廣泛的適用性。
【專利說明】一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器
【技術領域】
[0001]本發明用于高瓦斯煤礦中瓦斯抽采鉆孔的封孔領域，尤其涉及一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器。
【背景技術】
[0002]我國90%以上煤礦采用井工開采，而高瓦斯礦井及瓦斯突出礦井占比達48%，瓦斯災害問題異常突出。據統計，在我國煤礦七大主要事故(頂板、瓦斯、運輸、透水、放炮、火災及機電事故)中，瓦斯災害事故占70%，成為制約高瓦斯礦井安全生產的頭號因素。為保障高瓦斯煤層安全開采，井下煤礦生產現場普遍在工作面正常開采前，在工煤層中布置一定的抽采鉆孔，安裝抽采泵，通過負壓抽采，直至將煤層中的瓦斯含量降低到安全值。瓦斯抽采效果與抽放鉆孔布置、鉆孔的封孔密閉性、煤層透氣性、抽放裝置的設計以及作業人員安裝水平等因素密切相關，而大量現場調研發現:抽采鉆孔封孔的密閉程度直接決定著瓦斯抽采率大小，成為影響瓦斯抽采效果最重要的因素之一。國內外瓦斯抽采鉆孔封孔方式主要有水泥砂漿封孔、黃泥封孔、聚氨酯封孔及傳統封孔器封孔等，然而，雖然水泥砂漿或黃泥封孔操作十分簡單，但該方式存在兩個突出問題:一是適用范圍較小，主要針對于上行鉆孔，而對于下行或水平鉆孔則效果較差；二是水泥砂漿或黃泥凝固速度快，凝固體易出現裂隙，整體抗壓強度低，封孔效果難以得到根本保障。聚氨酯材料封孔過程中，由于反應速度快，封孔深度較短，難以避開鉆孔孔口附近形成的破碎區和裂隙發育區，另外，聚氨酯反應形成的凝固體強度低，且難以對裸露的鉆孔孔壁形成一定支護結構，抽采過程中隨孔壁出現裂隙或變形而導致封孔效果急劇下降，并直接影響瓦斯抽采率。傳統囊袋式封孔器封孔是通過將漿液注入囊袋中，通過漿液凝結使得囊袋與鉆孔孔壁固結在一起，其主要問題表現在:一是抽采管距鉆孔孔底端易受煤屑堵塞而影響抽采效果；二是囊袋中充實的漿液反應不充分，與鉆孔壁難以形成面接觸，同時不易形成支護結構體；三是囊袋長度較短，難以保障鉆孔孔壁塌孔后的封孔性能；四是裝置中無回流管，對于注漿凝固是否完成不易判定。因此，亟需研究一套從根本上保障瓦斯抽放鉆孔封孔效果的鉆孔封孔器，從技術上提高鉆孔瓦斯抽米率。
【發明內容】
[0003]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，能適應不同角度下瓦斯抽排鉆孔的封孔，能對鉆孔的孔壁形成強徑向支護力，裝置重量輕，安裝方法簡單，封孔深度大，密封性能好，具有廣泛的適用性。
[0004]技術方案:為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0005]一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，包括聯接件、主抽管、副抽管、后囊袋、前囊袋、注漿管、返漿管和爆破閥，所述主抽管的一端與聯接件連接，所述主抽管的另一端與副抽管連接，所述注漿管和返漿管與所述副抽管平行設置，所述副抽管、注漿管和返漿管的外圍分別套設有前后分離的后囊袋和前囊袋，其中，所述注漿管的一端設置在后囊袋內，所述注漿管的另一端與引流管連接，位于前囊袋內的注漿管的外壁上設有若干出漿孔，位于后囊袋與前囊袋之間區域的返漿管的外壁上設有回流孔，位于后囊袋與前囊袋之間區域的注漿管上串接有爆破閥。
[0006]更進一步的，所述后囊袋和前囊袋通過多孔管密封固定設置在副抽管、注漿管和返漿管的外圍，且所述注漿管的一端穿過多孔管設置在后囊袋內，所述返漿管一端穿過多孔管的返漿孔與后囊袋連通。
[0007]更進一步的，所述聯接件呈錐形狀，所述聯接件表面分布橢圓形孔。
[0008]更進一步的,所述主抽管長度為3-10m，外徑和內徑分別為50mm和48mm，主抽管的管壁四周分布圓形孔。
[0009]更進一步的,所述副抽管長度為5_20m,外徑和內徑分別為50mm和48mm。
[0010]更進一步的，所述前囊袋和后囊袋材質為橡膠，前囊袋和后囊袋長度均為l-3m，表面四周分布菱形孔。
[0011]更進一步的，所述注漿管材質為塑料或鋼鐵，長度為l-3m，其內徑為12-15mm，夕卜徑為 16_20mm。
[0012]更進一步的，所述注漿管上的出漿孔的孔徑為5-10mm，出漿孔的數量為1_3個。
[0013]更進一步的，所述回流孔的孔徑為6-10mm，與后囊袋距離為0.3-0.5m。
[0014]更進一步的，所述爆破閥的閥門自動打開壓力為2MPa。
[0015]有益效果:1、本發明適用于高瓦斯煤礦中瓦斯抽排鉆孔的閉實，該裝置通過將濃度較大的漿液留在前囊袋和后囊袋中以及抽放管和鉆孔壁之間空隙中，能夠適用于不同角度下瓦斯抽放鉆孔的封孔，并對鉆孔孔壁形成強徑向支護力，且注漿后形成的凝固體強度大，大幅拓展了封孔裝置的應用范圍。
[0016]2、本發明通過增加前囊袋和后囊袋之間的副抽管長度，可有效提高封孔深度，避免了因封孔范圍設置于鄰近孔口端的破碎區和裂隙發育區中而增加封孔難度問題。
[0017]3、本發明通過增加前囊袋和后囊袋長度，可有效解決因鉆孔塌孔而導致密實性能降低進而提高整體封孔性能。
[0018]4、本發明圓錐形聯接件的設計，避免了瓦斯抽采過程中遇煤屑堵塞問題。
[0019]5、本發明中的返流管中漿液持續回流出孔作為漿液凝固封堵是否完成判據，可大幅增強整套裝置密封效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]附圖1為本發明的結構示意圖。
[0021]附圖2為A-A剖面結構示意圖。
[0022]附圖3為B-B剖面結構示意圖。
[0023]附圖4為本發明安裝過程結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0025]如附圖1、2和3所示，一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，包括聯接件9、主抽管1、副抽管2、后囊袋4、前囊袋3、注漿管5、返漿管7和爆破閥8，所述主抽管I的一端與聯接件9連接,所述主抽管I長度為3-10m,外徑和內徑分別為50mm和48mm,主抽管I的管壁四周分布圓形孔18，所述聯接件9呈錐形狀，所述聯接件9表面分布橢圓形孔19，所述主抽管I的另一端與副抽管2連接，所述副抽管2長度為5-20m，外徑和內徑分別為50mm和48_。所述注漿管5和返漿管7與所述副抽管2平行設置，所述副抽管2、注漿管5和返漿管7的外圍分別套設有前后分離的后囊袋4和前囊袋3，所述后囊袋4和前囊袋3通過多孔管6固定設置在副抽管2、注漿管5和返漿管7的外圍，所述前囊袋3和后囊袋4材質為橡膠，前囊袋3和后囊袋4長度均為l-3m，表面四周分布菱形孔20。其中，所述注漿管5的一端穿過多孔管6的注漿孔13設置在后囊袋4內，所述注漿管5的另一端與引流管24連接，所述注衆管5材質為塑料或鋼鐵,長度為l-3m,其內徑為12-15mm,外徑為16_20mm。位于前囊袋3內的注漿管5的外壁上設有若干出漿孔12，所述出漿孔12的孔徑為5-10_，出漿孔12的數量為1-3個。所述返漿管7 —端穿過多孔管6的返漿孔15與后囊袋4連通，位于后囊袋4與前囊袋3之間區域的返漿管7的外壁上設有回流孔17，所述回流孔17的孔徑為6-10mm，與后囊袋4距離為0.3-0.5m。位于后囊袋4與前囊袋3之間區域的注漿管5上串接有爆破閥8，所述爆破閥8的閥門自動打開壓力為2MPa。
[0026]如附圖4，本發明一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器工作時，首先利用鉆機在指定位置開掘一定深度的鉆孔11，采用掃孔器將鉆孔內煤屑吹掃干凈；將鉆孔徑向封孔器各構件安裝完成后，利用鉆機將鉆孔徑向封孔器一端推至孔底，另一端停留在孔口處；將引流管24 —端與注漿管5相連，引流管24另一端與抽放泵19相連，在距離抽放泵19外側端0.5m處的引流管24上設置泵壓表20，連接管21 —端設置于漿液槽22中，連接管21另一端與抽放泵19相連，將抽放泵19的泵壓調至IMPa，連續注漿時間為5_10min后停止注漿，將注漿管5與引流管24斷開，漿液進入注漿管5后，通過注漿管5中的出漿孔12進入前囊袋3，另一方面穿過爆破閥8進入后囊袋4中，由于前囊袋3和后囊袋4上有菱形孔20，漿液進入前囊袋3和后囊袋4后，稠度大的漿液留在前囊袋3和后囊袋4中，而稠度低的漿液通過菱形孔20從注漿管5回流出來，待稠度低的漿液從注漿孔13流出3-5min，將注漿管5與引流管24重新連接，調整注漿泵壓力，使得泵表23值為3MPa，再次向注漿管5注漿，高壓下的漿液將爆破閥8打開，使得漿液從爆破閥8流入沿著鉆孔方向的前囊袋3和后囊袋4之間以及沿鉆孔徑向方向的副抽管2壁與鉆孔11壁之間空隙中；待第二次向注漿管5中注入漿液5-10min，注入的漿液從回流孔17進入返漿管16后直至漿液充分流出鉆孔11，此時停止注漿，斷開注漿管5和引流管24連接，完成整個過程。
[0027]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:包括聯接件(9)、主抽管(I)、副抽管(2)、后囊袋(4)、前囊袋(3)、注漿管(5)、返漿管(7)和爆破閥(8)，所述主抽管(I)的一端與聯接件(9)連接，所述主抽管(I)的另一端與副抽管(2)連接，所述注漿管(5)和返漿管(7)與所述副抽管(2)平行設置，所述副抽管(2)、注漿管(5)和返漿管(7)的外圍分別套設有前后分離的后囊袋(4)和前囊袋(3)，其中，所述注漿管(5)的一端設置在后囊袋(4)內，所述注漿管(5)的另一端與引流管(24)連接，位于前囊袋(3)內的注漿管(5)的外壁上設有若干出漿孔(12)，位于后囊袋(4)與前囊袋(3)之間區域的返漿管(7)的外壁上設有回流孔(17)，位于后囊袋(4)與前囊袋(3)之間區域的注漿管(5)上串接有爆破閥⑶。
2.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述后囊袋(4)和前囊袋(3)通過多孔管(6)密封固定設置在副抽管(2)、注漿管(5)和返漿管(7)的外圍，且所述注漿管(5)的一端穿過多孔管(6)設置在后囊袋(4)內，所述返漿管(7)一端穿過多孔管6的返漿孔15與后囊袋4連通。
3.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述聯接件(9)呈錐形狀，所述聯接件(9)表面分布橢圓形孔(19)。
4.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述主抽管(I)長度為3-10m,外徑和內徑分別為50mm和48mm,主抽管(I)的管壁四周分布圓形孔(18)。
5.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述副抽管(2)長度為5_20m,外徑和內徑分別為50mm和48mm。
6.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述前囊袋(3)和后囊袋(4)材質為橡膠，前囊袋(3)和后囊袋(4)長度均為l-3m，表面四周分布菱形孔(20)。
7.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述注衆管(5)材質為塑料或鋼鐵，長度為l_3m,其內徑為12-15mm,外徑為16_20mm。
8.根據權利要求7所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述注漿管(5)上的出漿孔(12)的孔徑為5-10mm，出漿孔(12)的數量為1_3個。
9.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述回流孔(17)的孔徑為6-10mm，與后囊袋(4)距離為0.3-0.5m。
10.根據權利要求1所述一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，其特征在于:所述爆破閥(8)的閥門自動打開壓力為2MPa。
【文檔編號】E21B33/13GK104295263SQ201410410318
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月19日 優先權日:2014年8月19日
【發明者】殷偉, 嚴紅, 任建紅 申請人:徐州中礦貝殼邁寧礦業科技有限公司