本發(fā)明涉及一種煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔劑定向膨脹裝置及其膨脹方法，屬于煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前煤礦井下瓦斯抽采鉆孔使用“兩堵一注”的封孔工藝過(guò)程中，其中“兩堵”即使用膨脹封孔劑對(duì)瓦斯抽采鉆孔的外段兩端進(jìn)行封堵，保證注漿（即“一注”）過(guò)程注漿液不漏液、跑漿，但是在封孔劑的使用過(guò)程中，存在以下問(wèn)題：①由于封孔劑在膨脹過(guò)程中方向和膨脹長(zhǎng)度存在隨機(jī)性，因此外段封孔劑在膨脹的過(guò)程中有可能將外段的注漿管堵住，內(nèi)段封孔劑則在膨脹過(guò)程中將鉆孔里段的篩管堵??；②由于封孔劑初期具有一定的流動(dòng)性，尤其在對(duì)有傾斜角度的瓦斯抽采鉆孔進(jìn)行封堵的過(guò)程中，導(dǎo)致封孔劑膨脹后不能完全將瓦斯抽采鉆孔斷面封閉。以上影響因素使后續(xù)注漿可能漏液、跑漿，最終導(dǎo)致瓦斯抽采鉆孔中抽采負(fù)壓低、瓦斯?jié)舛鹊汀?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔劑定向膨脹裝置及其膨脹方法，解決現(xiàn)有瓦斯抽采鉆孔封孔劑使用過(guò)程中膨脹方向和長(zhǎng)度無(wú)法控制，膨脹后不能有效封堵鉆孔斷面的問(wèn)題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔劑定向膨脹裝置，包括內(nèi)段外側(cè)定向裝置、內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置、外段外側(cè)定向裝置、外段內(nèi)側(cè)定向裝置、兩袋裝封孔劑、瓦斯抽采管和注漿管，內(nèi)段外側(cè)定向裝置與內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置安裝在內(nèi)段封堵區(qū)的瓦斯抽采管上，外段外側(cè)定向裝置與外段內(nèi)側(cè)定向裝置安裝在外段封堵區(qū)的瓦斯抽采管和注漿管上，內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置和外段外側(cè)定向裝置將袋裝封孔劑捆綁在瓦斯抽采管上，袋裝封孔劑位于內(nèi)段外側(cè)定向裝置與內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置之間和外段外側(cè)定向裝置與外段內(nèi)側(cè)定向裝置之間，內(nèi)段外側(cè)定向裝置和外段內(nèi)側(cè)定向裝置能夠沿瓦斯抽采管軸向移動(dòng)，注漿管內(nèi)端置于內(nèi)段外側(cè)定向裝置和外段內(nèi)側(cè)定向裝置間。

優(yōu)選的，上述內(nèi)段外側(cè)定向裝置、內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置、外段外側(cè)定向裝置、外段內(nèi)側(cè)定向裝置均由圓盤狀的塑料夾管器和海綿圈組成，塑料夾管器與海綿圈粘合固定塑料夾管器。

優(yōu)選的，上述海綿圈直徑大于塑料夾管器的直徑。

優(yōu)選的，上述內(nèi)段外側(cè)定向裝置與內(nèi)段外側(cè)定向裝置的安裝距離為（0.7～0.9）*L，L為封孔劑在鉆孔中最終的軸向擴(kuò)展長(zhǎng)度，外段內(nèi)側(cè)定向裝置與外段外側(cè)定向裝置的安裝距離為（0.7～0.9）*L。

一種煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔劑定向膨脹裝置的膨脹方法，該方法為：在對(duì)內(nèi)段封堵區(qū)進(jìn)行封堵時(shí)，內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置固定連接在瓦斯抽采管上，阻止袋裝封孔劑向瓦斯抽采鉆孔內(nèi)端膨脹擴(kuò)展，內(nèi)段外側(cè)定向裝置的塑料夾管器與瓦斯抽采管間為過(guò)盈配合，控制袋裝封孔劑沿瓦斯抽采鉆孔徑向膨脹，充滿內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置與內(nèi)段外側(cè)定向裝置間整個(gè)內(nèi)段封堵區(qū)，同時(shí)袋裝封孔劑對(duì)周圍環(huán)境形成膨脹壓力，當(dāng)膨脹壓力大于內(nèi)段外側(cè)定向裝置的，推動(dòng)內(nèi)段外側(cè)定向裝置向外移動(dòng)一段距離，實(shí)現(xiàn)內(nèi)段封堵區(qū)袋裝封孔劑的定向膨脹；

在對(duì)外段封堵區(qū)進(jìn)行封堵時(shí)，外段外側(cè)定向裝置固定連接在瓦斯抽采管上，阻止袋裝封孔劑向瓦斯抽采鉆孔外端膨脹擴(kuò)展，外段內(nèi)側(cè)定向裝置的塑料夾管器與瓦斯抽采管和注漿管間分別為過(guò)盈配合，控制袋裝封孔劑沿瓦斯抽采鉆孔徑向膨脹，充滿外段外側(cè)定向裝置和外段內(nèi)側(cè)定向裝置之間的整個(gè)內(nèi)段封堵區(qū)，同時(shí)封孔劑對(duì)周圍環(huán)境形成膨脹壓力，當(dāng)膨脹壓力大于外段內(nèi)側(cè)定向裝置的塑料夾管器對(duì)瓦斯抽采管和注漿管的夾持的軸向摩擦力時(shí)，推動(dòng)內(nèi)段外側(cè)定向裝置向內(nèi)移動(dòng)一段距離，實(shí)現(xiàn)外段封堵區(qū)封孔劑的定向膨脹。

本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)在“兩堵一注”瓦斯抽采鉆孔封孔工藝過(guò)程中采用內(nèi)段外側(cè)定向裝置、內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置、外段外側(cè)定向裝置、外段內(nèi)側(cè)定向裝置組成的定向膨脹裝置，不僅實(shí)現(xiàn)了封孔劑定向膨脹，使得封孔劑擴(kuò)展長(zhǎng)度得以控制，解決了由于封孔劑在膨脹過(guò)程中由于擴(kuò)展方向和擴(kuò)展長(zhǎng)度的隨機(jī)性導(dǎo)致的注漿管和瓦斯抽采管被阻塞的問(wèn)題，定向膨脹裝置作用使得封孔劑在受限空間內(nèi)膨脹擴(kuò)展，有效地解決了封孔劑膨脹后不能完全封閉瓦斯抽采鉆孔斷面的問(wèn)題，同時(shí)由于塑料制作的定向裝置的過(guò)盈配合狀態(tài)，能夠在一定壓力時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)，又保證了封孔劑膨脹過(guò)程不會(huì)因徑向膨脹受限而造成對(duì)瓦斯抽采管的擠壓；另外由于定向膨脹裝置的海綿圈的作用使得反應(yīng)初期具有流動(dòng)性的封孔劑不會(huì)流出內(nèi)、外段封堵區(qū)，尤其在對(duì)有傾斜角度的瓦斯抽采鉆孔中效果更明顯，本發(fā)明有效的保證了瓦斯抽采鉆孔封孔質(zhì)量，提高了瓦斯抽采鉆孔抽采負(fù)壓、瓦斯抽采濃度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明封孔劑未膨脹擴(kuò)展前示意圖；

圖2為本發(fā)明封孔劑膨脹后示意圖；

圖3是圖1的Ⅰ-Ⅰ面剖面圖；

圖4是圖1的Ⅱ-Ⅱ面剖面圖；

圖5是圖1的Ⅲ-Ⅲ面剖面圖；

圖6是圖1的Ⅳ-Ⅳ面剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

實(shí)施例1：如圖1-圖6所示，一種煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔劑定向膨脹裝置，包括內(nèi)段外側(cè)定向裝置102、內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101、外段外側(cè)定向裝置201、外段內(nèi)側(cè)定向裝置202、兩袋裝封孔劑3、瓦斯抽采管4和注漿管5內(nèi)段外側(cè)定向裝置102與內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101安裝在內(nèi)段封堵區(qū)的瓦斯抽采管4上，外段外側(cè)定向裝置201與外段內(nèi)側(cè)定向裝置202安裝在外段封堵區(qū)的瓦斯抽采管4和注漿管5上，內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101和外段外側(cè)定向裝置201將袋裝封孔劑3捆綁在瓦斯抽采管4上，袋裝封孔劑3位于內(nèi)段外側(cè)定向裝置102與內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101之間和外段外側(cè)定向裝置201與外段內(nèi)側(cè)定向裝置202之間，內(nèi)段外側(cè)定向裝置102和外段內(nèi)側(cè)定向裝置202能夠沿瓦斯抽采管4軸向移動(dòng)，注漿管5內(nèi)端置于內(nèi)段外側(cè)定向裝置102和外段內(nèi)側(cè)定向裝置202間。

優(yōu)選的，上述內(nèi)段外側(cè)定向裝置102、內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101、外段外側(cè)定向裝置201、外段內(nèi)側(cè)定向裝置202均由圓盤狀的塑料夾管器6和海綿圈7組成，塑料夾管器6與海綿圈7粘合固定塑料夾管器6。

優(yōu)選的，上述海綿圈7直徑大于塑料夾管器6的直徑。

優(yōu)選的，上述內(nèi)段外側(cè)定向裝置102與內(nèi)段外側(cè)定向裝置101的安裝距離為（0.7～0.9）*L，L為封孔劑在鉆孔中最終的軸向擴(kuò)展長(zhǎng)度，外段內(nèi)側(cè)定向裝置202與外段外側(cè)定向裝置201的安裝距離為（0.7～0.9）*L。

實(shí)施例2：一種煤礦瓦斯抽采鉆孔封孔劑定向膨脹裝置的膨脹方法，該方法為：在對(duì)內(nèi)段封堵區(qū)進(jìn)行封堵時(shí)，內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101固定連接在瓦斯抽采管4上，阻止袋裝封孔劑3向瓦斯抽采鉆孔內(nèi)端膨脹擴(kuò)展，內(nèi)段外側(cè)定向裝置102的塑料夾管器6與瓦斯抽采管間為過(guò)盈配合，控制袋裝封孔劑3沿瓦斯抽采鉆孔徑向膨脹，充滿內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101與內(nèi)段外側(cè)定向裝置102間整個(gè)內(nèi)段封堵區(qū)，同時(shí)袋裝封孔劑3對(duì)周圍環(huán)境形成膨脹壓力，當(dāng)膨脹壓力大于內(nèi)段外側(cè)定向裝置102的，推動(dòng)內(nèi)段外側(cè)定向裝置102向外移動(dòng)一段距離，實(shí)現(xiàn)內(nèi)段封堵區(qū)袋裝封孔劑3的定向膨脹；

在對(duì)外段封堵區(qū)進(jìn)行封堵時(shí)，外段外側(cè)定向裝置201固定連接在瓦斯抽采管4上，阻止袋裝封孔劑3向瓦斯抽采鉆孔外端膨脹擴(kuò)展，外段內(nèi)側(cè)定向裝置202的塑料夾管器6與瓦斯抽采管4和注漿管5間分別為過(guò)盈配合，控制袋裝封孔劑3沿瓦斯抽采鉆孔徑向膨脹，充滿外段外側(cè)定向裝置201和外段內(nèi)側(cè)定向裝置202之間的整個(gè)內(nèi)段封堵區(qū)，同時(shí)封孔劑3對(duì)周圍環(huán)境形成膨脹壓力，當(dāng)膨脹壓力大于外段內(nèi)側(cè)定向裝置202的塑料夾管器6對(duì)瓦斯抽采管4和注漿管5的夾持的軸向摩擦力時(shí)，推動(dòng)內(nèi)段外側(cè)定向裝置202向內(nèi)移動(dòng)一段距離，實(shí)現(xiàn)外段封堵區(qū)封孔劑3的定向膨脹。

具體實(shí)施過(guò)程：如圖1-6所示，利用內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101將袋裝封孔劑固定于瓦斯抽采管的A點(diǎn)；

內(nèi)段外側(cè)定向裝置102安裝于距A點(diǎn)（0.7～0.9）*L的瓦斯抽采管4的A′位置處，使其處于半固定狀態(tài)（即可沿瓦斯抽采管軸向移動(dòng)狀態(tài)），其中L為封孔劑在鉆孔中最終的軸向擴(kuò)展長(zhǎng)度；

利用外段外側(cè)定向裝置201將袋裝封孔劑固定于瓦斯抽采管的B點(diǎn)；

外段內(nèi)側(cè)定向裝置202安裝于距B點(diǎn)（0.7～0.9）*L的瓦斯抽采管4的B′位置處使其處于半固定狀態(tài)（即可沿瓦斯抽采管軸向移動(dòng)狀態(tài)），其中L為封孔劑在鉆孔中最終的軸向擴(kuò)展長(zhǎng)度；

外段外側(cè)定向裝置201、外段內(nèi)側(cè)定向裝置202同時(shí)將瓦斯抽采管和注漿管連接在一起；

對(duì)內(nèi)段封堵區(qū)進(jìn)行封堵時(shí)，內(nèi)段內(nèi)側(cè)定向裝置101阻止封孔劑3向瓦斯抽采鉆孔向內(nèi)膨脹擴(kuò)展，內(nèi)段外側(cè)定向裝置102控制封孔劑3沿瓦斯抽采鉆孔徑向膨脹，充滿整個(gè)內(nèi)段封堵區(qū)，同時(shí)封孔劑3對(duì)周圍環(huán)境形成一定的壓力，當(dāng)此壓力大于處于半固定狀態(tài)的內(nèi)段外側(cè)定向裝置102對(duì)瓦斯抽采管4的夾持力時(shí)，推動(dòng)內(nèi)段外側(cè)定向裝置102移動(dòng)一段距離，封孔劑3膨脹結(jié)束后，內(nèi)段外側(cè)定向裝置102被移動(dòng)到A〞點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)段封堵區(qū)封孔劑的定向膨脹。

同理，對(duì)外段封堵區(qū)進(jìn)行封堵時(shí)，外段外側(cè)定向裝置201阻止封孔劑3向瓦斯抽采鉆孔向外膨脹擴(kuò)展，外段內(nèi)側(cè)定向裝置202控制封孔劑3沿瓦斯抽采鉆孔徑向膨脹，充滿整個(gè)外段封堵區(qū)，同時(shí)封孔劑3對(duì)周圍環(huán)境形成一定的壓力，當(dāng)此壓力大于處于半固定狀態(tài)的外段內(nèi)側(cè)定向裝置202對(duì)瓦斯管4和注漿管5的夾持力時(shí)，推動(dòng)外段內(nèi)側(cè)定向裝置202移動(dòng)一段距離，封孔劑3膨脹結(jié)束后，內(nèi)段外側(cè)定向裝置202被移動(dòng)到B〞點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)外段封堵區(qū)封孔劑的定向膨脹。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。