煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置的制造方法
【專利摘要】煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置，包括相互平行設置的瓦斯抽采管、注氣管和注水管；瓦斯抽采管上由內向外依次設有第一限位塊、第一膨脹氣囊、第二限位塊、第三限位塊、第二膨脹氣囊和第四限位塊，注氣管的內端口與第一膨脹氣囊內部連通，注氣管上開設有與第二膨脹氣囊內部連通的注氣孔，注水管的內端口位于第二限位塊和第三限位塊之間。本實用新型采用的封孔材料為價格低廉的水和空氣，可以根據需要利用井下壓風系統(tǒng)和供水系統(tǒng)對其進行補充，以保證良好的封孔質量，抽采工作結束后整個裝置可以回收再利用，不會對煤體、地下水和井下空氣造成污染，提升了礦井安全水平，有利于煤礦瓦斯治理新技術的推廣。
【專利說明】
煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于煤礦瓦斯災害防治及瓦斯利用領域，具體涉及一種煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]高瓦斯礦井是眾多煤礦發(fā)展的必然趨勢。隨著開采深度的增加，煤層原始瓦斯含量逐漸增高，且隨采掘作業(yè)進度的加快，瓦斯涌出量也隨之增大，工作面瓦斯問題依然是威脅礦井正常安全生產的首要問題。瓦斯抽采是礦井瓦斯治理的治本之策，而抽采鉆孔封孔工作是煤礦瓦斯抽采最基本的工作之一，但由于井下地質條件較為復雜，同時受當前技術水平的限制，致使鉆孔封孔質量差、漏氣現(xiàn)象嚴重，從而導致抽采瓦斯?jié)舛绕汀⒊椴尚Ч?、抽采達標周期長等問題，不能很好的解決煤層瓦斯問題。抽采瓦斯?jié)舛绕停_不到瓦斯合理利用的標準，不得不將低濃度瓦斯直接排放到大氣中，這不但造成清潔能源的浪費， 還會對大氣造成嚴重污染。因此，無論從瓦斯災害防治、保護環(huán)境，還是從資源利用的角度出發(fā)，保證良好的封孔質量都具有重要意義。
[0003]為此，國內外研究開發(fā)了多種封孔方法與裝備，大量實驗表明:水泥砂漿等固體封孔材料由于自身固有缺陷及煤巖體的蠕變效應等因素，封孔材料固化后難以有效封堵鉆孔周邊的裂隙通道;聚氨酯材料等封孔裝置抗壓能力較差，容易導致鉆孔漏氣失效問題，且成本較高。鑒于當前煤炭市場的嚴峻形勢，如何實現(xiàn)安全性高、成本低廉、簡單高效封孔，對提高瓦斯的抽采水平、礦井安全開采以及煤礦的綜合效益具有十分重要的意義?！緦嵱眯滦蛢热荨?br>[0004]本實用新型為了解決現(xiàn)有封孔技術中的不足之處，提供一種封孔效果明顯、安全性高、操作方便快速、封孔成本低廉、可重復使用，且可改善封孔作業(yè)環(huán)境的煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置，包括相互平行設置的瓦斯抽采管、注氣管和注水管；以瓦斯抽采管的一端為內端，另一端為外端;瓦斯抽采管上由內向外依次設有第一限位塊、第一膨脹氣囊、 第二限位塊、第三限位塊、第二膨脹氣囊和第四限位塊，注氣管由外向內依次穿過第四限位塊、第二膨脹氣囊、第三限位塊和第二限位塊，注氣管的內端口與第一膨脹氣囊內部連通， 注氣管上開設有與第二膨脹氣囊內部連通的注氣孔，注水管由外向內依次穿過第四限位塊、第二膨脹氣囊和第三限位塊，注水管的內端口位于第二限位塊和第三限位塊之間；
[0006]第一限位塊、第二限位塊、第三限位塊和第四限位塊均與瓦斯抽采管外表面固定并密封連接，第三限位塊和第四限位塊均與注氣管外表面密封連接，第三限位塊和第四限位塊均與注水管外表面密封連接。
[0007]注氣管上由外向內依次設有第一單向閥、第一壓力表和手自一體泄壓閥，手自一體泄壓閥位于第四限位塊外側。
[0008]注水管上由外向內依次設有第二單向閥和第二壓力表，第二壓力表位于第四限位塊外側。
[0009]采用本實用新型的封孔方法，包括以下步驟:[〇〇1〇] (1)、將待封鉆孔清理干凈，并將孔內的浮煤和巖肩吹出；[〇〇11](2)、在鉆孔外安裝封孔裝置:根據瓦斯抽采工作對封孔長度、始封深度相關參數(shù)的要求，確定第一膨脹氣囊、第二膨脹氣囊植入鉆孔內的合適位置以及注氣管、注水管的長度，將第一限位塊、第一膨脹氣囊、第二限位塊、第三限位塊、第二膨脹氣囊和第四限位塊固定在瓦斯抽采管的相應位置，然后一起送入到鉆孔指定位置，同時裝配上注氣管和注水管， 注氣管上安裝上第一單向閥、第一壓力表和手自一體泄壓閥，在注水管上安裝上第二單向閥和第二壓力表；[0〇12](3)、將安裝好的封孔裝置由外向內放入到鉆孔內，直到第四限位塊也放置到鉆孔內即可；
[0013](4)、將注氣管與井下壓風系統(tǒng)相連接，且要保證密封性良好，打開第一單向閥和手自一體泄壓閥利用壓風系統(tǒng)向第一膨脹氣囊和第二膨脹氣囊內注氣，當?shù)谝粔毫Ρ盹@示多0.5MPa后停止注氣，并關閉第一單向閥和手自一體泄壓閥，第一膨脹氣囊和第二膨脹氣囊膨脹后與鉆孔的內壁接觸并密封，實現(xiàn)“兩頭氣堵”；[〇〇14](5)、將注水管與井下供水系統(tǒng)相連接，且要保證密封性良好，然后打開第二單向閥，利用井下供水系統(tǒng)向第一膨脹氣囊和第二膨脹氣囊之間的空間注水，水在注水壓力作用下進入鉆孔裂隙，起到封堵鉆孔形成初期漏氣通道的作用，當?shù)诙毫Ρ盹@示多IMPa后停止向鉆孔內注水，并關閉第二單向閥，實現(xiàn)“中間水封”；
[0015](6)、封孔完成后，按照封孔作業(yè)規(guī)程的要求連接瓦斯抽采管，進行瓦斯聯(lián)抽工作；[〇〇16](7)、在日常生產過程中定期查看第一壓力表和第二壓力表的示數(shù)，當壓力示數(shù)低于設定值時，利用井下壓風系統(tǒng)和供水系統(tǒng)對其進行補充空氣或水，以保持鉆孔的良好密封性；
[0017](8)、當鉆孔完成抽采工作后，通過手自一體卸載閥對第一膨脹氣囊和第二膨脹氣囊進行卸壓，位于第一膨脹氣囊和第二膨脹氣囊之間的水自動流出鉆孔，然后將封孔裝置回收，以備下次使用。
[0018]采用上述技術方案，本實用新型具有以下技術效果:
[0019]一、成本低廉，易操作，工藝、工序簡單，安全性高，且能實現(xiàn)高質量封孔；
[0020]二、隨著時間和空間的延續(xù)，由于周期來壓、鉆孔周邊煤巖體的蠕變效應等的影響，地應力對穿層孔的壓力可能發(fā)生變化，致使鉆孔發(fā)生變形，此時第一膨脹氣囊和第二膨脹氣囊能隨著鉆孔變形而變形，當壓力超過設定最高壓力后可通過，手自一體卸載閥自動卸壓，保證封孔裝置的完好性，當壓力低于設定最低值時，手自一體卸載閥自動關閉，仍能保證鉆孔的密封性；
[0021]三、注氣管和注水管分別安置有第一壓力表和第二壓力表，可顯示出鉆孔內封孔的氣壓和水壓，當壓力示數(shù)低于設定值時，利用井下壓風系統(tǒng)或者供水系統(tǒng)對其進行補充空氣或水，以保持鉆孔良好密封性；
[0022]四、該封孔裝置只需井下的壓風系統(tǒng)和供水系統(tǒng)對其靜壓注水和注氣即可，不需購置注水栗和充氣栗，降低了封孔設備費用。
[0023]五、當鉆孔完成瓦斯抽采工作后，可通過手動卸載氣囊內的空氣，水自動流出鉆孔，以實現(xiàn)裝置的回收再利用，降低封孔成本；
[0024]六、封孔介質為潔凈的水和空氣，材料價格低廉，不會對煤體、地下水和井下空氣造成污染；
[0025]七、水體可在壓力作用下進入鉆孔周邊的微小孔隙中，可有效封堵孔周裂隙；注水管、注氣管、抽采管均為抗靜電、阻燃的硬質PVC管子，保證在后續(xù)的采煤、掘進工作中切割這些管子的時間不會產生電火花等安全隱患，確保礦井安全生產；
[0026]綜上所述，本實用新型在封孔過程中，采用的封孔材料為價格低廉的水和空氣，可以根據需要利用井下壓風系統(tǒng)和供水系統(tǒng)對其進行補充，以保證良好的封孔質量，抽采工作結束后整個裝置可以回收再利用，實現(xiàn)了安全性高、操作方便快速、成本低廉且封孔效果明顯的封孔目的，不會對煤體、地下水和井下空氣造成污染，改善了封孔環(huán)境，提升了礦井安全水平，有利于煤礦瓦斯治理新技術的推廣?！靖綀D說明】[0〇27]圖1是本實用新型的結構不意圖?！揪唧w實施方式】
[0028]如圖1所示，本實用新型的煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置，包括相互平行設置的瓦斯抽采管1、注氣管2和注水管3;以瓦斯抽采管1的一端為內端，另一端為外端;瓦斯抽采管1上由內向外依次設有第一限位塊4、第一膨脹氣囊5、第二限位塊6、第三限位塊7、第二膨脹氣囊8和第四限位塊9,注氣管2由外向內依次穿過第四限位塊9、第二膨脹氣囊8、第三限位塊7和第二限位塊6，注氣管2的內端口與第一膨脹氣囊5內部連通，注氣管2 上開設有與第二膨脹氣囊8內部連通的注氣孔10,注水管3由外向內依次穿過第四限位塊9、 第二膨脹氣囊8和第三限位塊7，注水管3的內端口位于第二限位塊6和第三限位塊7之間； [〇〇29]第一限位塊4、第二限位塊6、第三限位塊7和第四限位塊9均與瓦斯抽采管1外表面固定并密封連接，第三限位塊7和第四限位塊9均與注氣管2外表面密封連接，第三限位塊7 和第四限位塊9均與注水管3外表面密封連接。
[0030]注氣管2上由外向內依次設有第一單向閥11、第一壓力表12和手自一體泄壓閥13， 手自一體泄壓閥13位于第四限位塊9外側。[〇〇31]注水管3上由外向內依次設有第二單向閥14和第二壓力表15,第二壓力表15位于第四限位塊9外側。
[0032]采用本實用新型的封孔方法，包括以下步驟:[〇〇33](1)、將待封鉆孔16清理干凈，并將孔內的浮煤和巖肩吹出；
[0034](2)、在鉆孔16外安裝封孔裝置:根據瓦斯抽采工作對封孔長度、始封深度相關參數(shù)的要求，確定第一膨脹氣囊5、第二膨脹氣囊8植入鉆孔16內的合適位置以及注氣管2、注水管3的長度，將第一限位塊4、第一膨脹氣囊5、第二限位塊6、第三限位塊7、第二膨脹氣囊8 和第四限位塊9固定在瓦斯抽采管1的相應位置，然后一起送入到鉆孔16指定位置，同時裝配上注氣管2和注水管3,注氣管2上安裝上第一單向閥11、第一壓力表12和手自一體泄壓閥 13，在注水管3上安裝上第二單向閥14和第二壓力表15;
[0035] (3)、將安裝好的封孔裝置由外向內放入到鉆孔16內，直到第四限位塊9也放置到鉆孔16內即可；[〇〇36] (4)、將注氣管2與井下壓風系統(tǒng)相連接，且要保證密封性良好，打開第一單向閥11 和手自一體泄壓閥13利用壓風系統(tǒng)向第一膨脹氣囊5和第二膨脹氣囊8內注氣，當?shù)谝粔毫Ρ?2顯示彡0.5MPa后停止注氣，并關閉第一單向閥11和手自一體泄壓閥13,第一膨脹氣囊5 和第二膨脹氣囊8膨脹后與鉆孔16的內壁接觸并密封，實現(xiàn)“兩頭氣堵”；[〇〇37] (5)、將注水管3與井下供水系統(tǒng)相連接，且要保證密封性良好，然后打開第二單向閥14,利用井下供水系統(tǒng)向第一膨脹氣囊5和第二膨脹氣囊8之間的空間注水，水在注水壓力作用下進入鉆孔16裂隙，起到封堵鉆孔16形成初期漏氣通道的作用，當?shù)诙毫Ρ?5顯示多IMPa后停止向鉆孔16內注水，并關閉第二單向閥14，實現(xiàn)“中間水封”；
[0038] (6)、封孔完成后，按照封孔作業(yè)規(guī)程的要求連接瓦斯抽采管1，進行瓦斯聯(lián)抽工作；[〇〇39] (7)、在日常生產過程中定期查看第一壓力表12和第二壓力表15的示數(shù)，當壓力示數(shù)低于設定值時，利用井下壓風系統(tǒng)和供水系統(tǒng)對其進行補充空氣或水，以保持鉆孔16的良好密封性；
[0040] (8)、當鉆孔16完成抽采工作后，通過手自一體卸載閥對第一膨脹氣囊5和第二膨脹氣囊8進行卸壓，位于第一膨脹氣囊5和第二膨脹氣囊8之間的水自動流出鉆孔16,然后將封孔裝置回收，以備下次使用。
[0041]以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置，其特征在于:包括相互平行設置的 瓦斯抽采管、注氣管和注水管；以瓦斯抽采管的一端為內端，另一端為外端;瓦斯抽采管上 由內向外依次設有第一限位塊、第一膨脹氣囊、第二限位塊、第三限位塊、第二膨脹氣囊和 第四限位塊，注氣管由外向內依次穿過第四限位塊、第二膨脹氣囊、第三限位塊和第二限位 塊，注氣管的內端口與第一膨脹氣囊內部連通，注氣管上開設有與第二膨脹氣囊內部連通 的注氣孔，注水管由外向內依次穿過第四限位塊、第二膨脹氣囊和第三限位塊，注水管的內 端口位于第二限位塊和第三限位塊之間；第一限位塊、第二限位塊、第三限位塊和第四限位塊均與瓦斯抽采管外表面固定并密 封連接，第三限位塊和第四限位塊均與注氣管外表面密封連接，第三限位塊和第四限位塊 均與注水管外表面密封連接。2.根據權利要求1所述的煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置，其特征在于: 注氣管上由外向內依次設有第一單向閥、第一壓力表和手自一體泄壓閥，手自一體泄壓閥 位于第四限位塊外側。3.根據權利要求2所述的煤礦用兩頭氣堵及中間水封穿層鉆孔封孔裝置，其特征在于: 注水管上由外向內依次設有第二單向閥和第二壓力表，第二壓力表位于第四限位塊外側。
【文檔編號】E21B33/03GK205577925SQ201620377496
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】史買林, 程小慶, 袁軍偉
【申請人】史買林, 袁軍偉