專利名稱：瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦瓦斯抽采鉆孔的封孔裝置，尤其是適應煤礦井下本煤層鉆孔永久性封孔的封孔裝置。
背景技術：
井下抽采鉆孔深度一般在50米至數(shù)百米，僅對距離孔口一定距離的某一段鉆孔進行封孔，除傾斜鉆孔之外難以采用直接注漿的方法進行封孔，煤礦井下瓦斯抽采鉆孔的封孔分永久性封孔和臨時性封孔。目前，公知的本煤層瓦斯抽采鉆孔的永久性封孔是以發(fā)泡聚氨酯、發(fā)泡水泥和其它發(fā)泡材料做為封孔材料，早期的“水泥卷封孔裝置” (ZL90227075. 3)已不再采用，鉆孔直接灌漿封孔法僅適用于傾斜鉆孔，國內(nèi)目前普遍采用發(fā)泡聚氨酯材料封孔。目前，公知的采煤工作面瓦斯抽放鉆孔的臨時性封孔采用可復用的機械封孔裝置封孔，如“井下瓦斯抽放充氣式囊袋封孔器”(ZL94209078. 0)、膠套膨脹式“煤巖層鉆孔封孔器”(ZL200420010782.9)等。本申請人發(fā)明“囊袋式注漿封孔裝置及其封孔方法”(ZL2007100M384.5)存在的缺陷是第一，管外注漿，必須雙管并列插入鉆孔，限制了封孔管的直徑，瓦斯抽采的阻力加大；第二，兩個囊袋之間的注漿依靠彈簧球珠單向閥控制開啟壓力，彈簧球珠單向閥存在注漿壓降，導致兩個囊袋之間的注漿壓力低于兩個囊袋的注漿壓力，影響封孔的質量和效果；第三，彈簧球珠單向閥受井下潮濕環(huán)境的影響，開啟壓力變化較大，導致封孔的成功率降低。本申請人發(fā)明“瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置及其封孔方法”(ZL200910064186. 6)，存在的缺陷是第一，需要間隔一定時間分兩次注漿封孔，注漿封孔工藝繁瑣；第二，首次向囊袋注漿之后，進漿口不可避免的出現(xiàn)滴漿現(xiàn)象，需要對滴漿進行清水沖洗，沖洗不當將會導致第二次注漿時注漿插頭難以插入，導致二次注漿失??；第三，在結構上限制了兩個囊袋帶之間鉆孔注漿段的長度，影響封孔效果。另外，本申請人以前發(fā)明的兩項技術(ZL200910064186. 6和ZL2007100M384. 5)還存在一個共同缺陷，即囊袋兩端的捆扎均采用外捆扎方式，捆扎的抗撕裂能力小于囊袋的抗撕裂能力，不能充分發(fā)揮囊袋的注漿膨脹效果，捆扎的可靠度不高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種能夠實現(xiàn)對封孔段鉆孔實施更有效注漿封孔、更好的防止封孔段鉆孔周圍漏氣裂隙的產(chǎn)生和發(fā)展的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置包括抽采管、 注漿插頭、左囊袋和右囊袋，抽采管從左、右囊袋中穿過，其特征在于所述抽采管中部設有多功能閥，多功能閥包括閥體，多功能閥閥體上設有彈簧球珠單向閥和薄膜球珠單向閥，彈簧球珠單向閥設有第一進漿孔和第一出漿孔；薄膜球珠單向閥設有第二進漿孔和第二出漿孔；多功能閥閥體的左右兩側分別連接有左分流管和右分流管，左、右分流管皆套設在所述抽采管上且左、右分流管的內(nèi)徑皆大于所述抽采管的外徑從而在左、右分流管與抽采管之間形成漿液流道，左分流管的左端通過左分流支撐件與所述左囊袋相連，右分流管的右端通過右分流支撐件與所述右囊袋相連，所述左、右分流支撐件上分別設有連接所述漿液流道和所述左、右囊袋的漿液通道；所述漿液流道與第一出漿孔相連通；所述左、右囊袋靠近所述多功能閥的一端分別捆扎在所述左、右分流支撐件上，所述左、右囊袋遠離所述多功能閥的一端分別捆扎在所述抽采管上；所述抽采管內(nèi)插設有注漿插管，注漿時注漿插管的端口與所述注漿插頭內(nèi)設的注漿通道相連通，所述注漿通道與所述第一和第二進漿孔相連通；所述第二出漿孔與左、右囊袋間的鉆孔相連通。所述彈簧球珠單向閥包括多功能閥閥體內(nèi)設的第一空腔，第一空腔外側的多功能閥閥體上設有第一閥蓋，第一空腔內(nèi)側的多功能閥閥體上設有所述第一進漿孔且第一空腔內(nèi)設有與所述第一進漿孔相適配的球珠，球珠與所述第一閥蓋之間設有壓簧，所述第一出漿孔設在所述多功能閥閥體內(nèi)并與所述第一空腔相連通；所述薄膜球珠單向閥包括多功能閥閥體內(nèi)設的第二空腔，第二空腔外側的多功能閥閥體上設有第二閥蓋，第二空腔內(nèi)側的多功能閥閥體上設有所述第二進漿孔且第二空腔內(nèi)設有與所述第二進漿孔相適配的球珠， 第二閥蓋的內(nèi)表面上緊貼設有薄膜，薄膜內(nèi)側的多功能閥閥體上設有球珠阻止銷，第二閥蓋上設有被所述薄膜封閉的第二出漿孔，第二出漿孔外側的第二閥蓋上設有薄膜保護蓋; 所述薄膜為金屬薄膜或塑料薄膜。左分流支撐件的左端和右分流支撐件的右端分別設有捆扎槽，所述左、右囊袋靠近所述多功能閥的一端分別以外捆扎的方式捆扎在所述捆扎槽內(nèi)，所述左、右囊袋遠離所述多功能閥的一端以內(nèi)捆扎的方式捆扎在所述抽采管上。所述多功能閥為塑料注塑件，所述左、右分流管均為塑料管；所述左、右分流支撐件為注塑件。所述注漿插頭內(nèi)還設有前后貫通的排氣通道，用于連通多功能閥兩側的抽采管。可排氣注漿插頭上設置有彈簧卡，彈簧卡包括彈簧和連接在彈簧兩端的鋼片。本實用新型的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置具有如下的優(yōu)點1.由于注漿插管(注漿插管可以是液壓膠管、塑料管、分段連接的金屬管等)設在抽采管內(nèi)，因此無須采用以往雙管并列插入鉆孔的工作方式，便于采用較大直徑的抽采管，減小瓦斯抽采阻力。由于薄膜球珠單向閥內(nèi)沒有彈簧，因此漿液通過薄膜球珠單向閥時的壓降要小于漿液通過彈簧球珠單向閥時的壓降，使囊袋之間鉆孔的注漿壓力高于囊袋的注漿壓力，囊袋內(nèi)的最終壓力會大于囊袋的注漿壓力，并與囊袋之間鉆孔內(nèi)的注漿壓力保持壓力平衡，與以往囊袋間鉆孔的注漿壓力低于囊袋的注漿壓力相比，提高了封孔的質量和效果。同時，通過加長分流管的長度，可隨意提高兩個囊袋之間的鉆孔注漿長度，克服ZL200910064186. 6所公開的瓦斯抽采二次高壓注漿封孔裝置所具有的兩個囊袋之間的鉆孔注漿長度受限的缺陷。2.彈簧球珠單向閥和薄膜球珠單向閥結構簡單，便于制造，成本較低。薄膜球珠單向閥是個壓力控制閥，其打開壓力等于薄膜的破壞壓力。薄膜保護蓋的設置能夠防止薄膜在使用前尤其是在運輸過程中發(fā)生破損。3.左、右囊袋采用內(nèi)捆扎方式的一端可以利用左、右囊袋內(nèi)漿液的壓力和包裹塑料環(huán)來提高內(nèi)捆扎的抗撕裂能力；左、右囊袋的另一端采用外捆扎方式捆扎在左、右分流支撐件的捆扎槽內(nèi)，利用兩個囊袋之間的注漿壓力來提高外捆扎的抗撕裂力。與以往左、 右囊袋兩端的均采用外捆扎方式相比，提高了捆扎的可靠性和捆扎的抗撕裂能力，克服了(
4ZL200910064186. 6)和(ZL2007100M384. 5)的共同缺陷(即捆扎的抗撕裂能力小于囊袋的抗撕裂能力、不能充分發(fā)揮囊袋的注漿膨脹效果、捆扎的可靠度不高)。4.多功能閥、注漿插管等的設置易于連接，成本較低。5.排氣通道的設置保證了注漿封孔期間瓦斯氣流能夠穿越注漿插頭，使注漿插頭具有排氣功能，防止注漿封孔期間瓦斯氣流阻塞產(chǎn)生壓力從而推動注漿插頭產(chǎn)生移位， 增強了注漿封孔工作的可靠性。6.彈簧卡的設置能夠在注漿封孔時穩(wěn)定可排氣注漿插頭。
圖1所示為本發(fā)明的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置去掉注漿插頭和注漿插管后的結構示意圖；圖2是圖1中A處的放大結構示意圖；圖3所示為多功能閥一分流管一分流支撐件一抽采管的組裝示意圖；圖4所示為囊袋捆扎方式示意圖；圖5所示為可排氣注漿插頭工作示意圖；圖6是圖5的A — A剖視圖；圖7為注漿封孔后狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
如圖1至圖7所示，本實用新型的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置包括抽采管 6、注漿插頭5、左囊袋4A和右囊袋4B，抽采管6從左、右囊袋4A、4B中穿過，所述左、右囊袋 4A、4B結構相同，均包括內(nèi)外兩層，內(nèi)層為乳膠套4C，外層為羅紋布套4D，所述乳膠套4C上穿刺有微孔(圖未示)，便于排氣。所述抽采管6中部設有多功能閥，多功能閥包括閥體1，多功能閥上設有彈簧球珠單向閥和薄膜球珠單向閥，彈簧球珠單向閥設有第一進漿孔111和第一出漿孔112 ；薄膜球珠單向閥設有第二進漿孔113和第二出漿孔114。如圖1至圖7所示，多功能閥閥體1的左右兩側分別連接有左分流管2A和右分流管2B，左、右分流管2A、2B皆套設在所述抽采管6上且左、右分流管2A、2B的內(nèi)徑皆大于所述抽采管6的外徑從而在左、右分流管2A、2B與抽采管6之間形成漿液流道71，左分流管 2A的左端通過左分流支撐件3A與所述左囊袋4A相連，右分流管2B的右端通過右分流支撐件3B與所述右囊袋4B相連，所述左、右分流支撐件3AJB上分別設有連接所述漿液流道 71和所述左、右囊袋4A、4B的漿液通道3C ；所述漿液流道71與第一出漿孔112相連通。如圖1和圖4所示，所述左、右囊袋4A、4B靠近所述多功能閥的一端分別捆扎在所述左、右分流支撐件3AJB上，所述左、右囊袋4A、4B遠離所述多功能閥的一端分別捆扎在所述抽采管6上。如圖5和圖6所示，封孔注漿時所述抽采管6內(nèi)插設有注漿插管7，注漿插管7為液壓膠管且其右端在注漿時與所述注漿插頭5內(nèi)設的注漿通道51相連通，所述注漿通道51 與所述第一和第二進漿孔111、113相連通；封孔注漿前需要將薄膜保護蓋95撬開，使所述第二出漿孔114與左、右囊袋4A、4B間的鉆孔53直接相連通。所述注漿插頭5內(nèi)還設有前后貫通的排氣通道52，用于連通多功能閥兩側的抽采管6，使抽采管6內(nèi)的瓦斯氣流能夠通過注漿插頭5，實現(xiàn)排氣功能，減少注漿期間瓦斯氣流對注漿插頭5的推力。如圖5所示，注漿插頭5上設置有彈簧卡，彈簧卡包括彈簧72和連接在彈簧兩端的鋼片73，用來增加注漿插頭5插入多功能閥后的穩(wěn)定性。如圖1、圖2、圖3、圖5和圖6所示，所述彈簧球珠單向閥包括多功能閥閥體1內(nèi)設的第一空腔115，第一空腔115外側的多功能閥閥體上設有第一閥蓋116，第一空腔115內(nèi)側的多功能閥閥體1上設有所述第一進漿孔111且第一空腔115內(nèi)設有與所述第一進漿孔 111相適配的球珠17，球珠17與所述第一閥蓋116之間設有壓簧118，所述第一出漿孔112 設在所述多功能閥閥體1內(nèi)并與所述第一空腔115相連通。如圖1、圖2、圖3、圖5和圖6所示，所述薄膜球珠單向閥包括多功能閥閥體1內(nèi)設的第二空腔120，第二空腔120外側的多功能閥閥體1上設有第二閥蓋92，第二空腔120 內(nèi)側的多功能閥閥體1上設有所述第二進漿孔113且第二空腔120內(nèi)設有與所述第二進漿孔113相適配的球珠17，第二閥蓋92的內(nèi)表面上緊貼設有薄膜93，薄膜93內(nèi)側的多功能閥閥體1上設有球珠阻止銷94，第二閥蓋92上設有被所述薄膜93封閉的第二出漿孔114， 第二出漿孔114外側的第二閥蓋92上設有薄膜保護蓋95 ；所述薄膜93為金屬薄膜或塑料薄膜。如圖1和圖4所示，左分流支撐件3A的左端和右分流支撐件:3B的右端分別設有捆扎槽31，所述左、右囊袋4A、4B靠近所述多功能閥的一端分別以外捆扎的方式捆扎在所述捆扎槽31內(nèi)，所述左、右囊袋4A、4B遠離所述多功能閥的一端以內(nèi)捆扎的方式捆扎在所述抽采管6上。如圖1和圖4所示，捆扎時，首先采用囊袋內(nèi)捆扎41將左、右囊袋4A、4B的一端分別直接捆扎在抽采管6上，囊袋內(nèi)捆扎41由捆扎繩411和包括環(huán)412構成；其次對左、右囊袋4A、4B的另一端采用囊袋外捆扎42分別捆扎于左、右分流支撐件3A、3B的捆扎槽31內(nèi)。囊袋內(nèi)捆扎41可以利用左、右囊袋4A、4B內(nèi)的注漿壓力提高捆扎的抗撕裂能力， 囊袋外捆扎42可以利用左、右囊袋4A、4B之間的注漿壓力提高捆扎的抗撕裂能力。其中，所述多功能閥為塑料注塑件，所述注漿插管7為液壓膠管；所述左、右分流管2A、2B均為塑料管；所述左、右分流支撐件3A、3B為注塑件。所述抽采管6與所述多功能閥閥體1通過粘接的方式相連接，下述部件之間均通過粘接或熱熔連接的方式連接在一起(1)所述多功能閥閥體1與所述左、右分流管2A、2B ；(2)所述左、右分流管2A、2B與所述左、右分流支撐件3A、3B。如圖7所示，封孔注漿后，左、右囊袋4A、4B內(nèi)以及左、右囊袋4A、4B之間的鉆孔53 內(nèi)填滿漿液，漿液凝固后膨脹，從而撐緊鉆孔53，起到更好的支護作用。使用所述瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置的封孔方法按以下步驟進行第一步，將所述瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置插入鉆孔53，根據(jù)要求的封孔深度，使瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置達到預定的封孔位置；第二步，準備注漿漿液，漿液材料可選用微膨脹水泥或高水材料，也可選用類似的無機材料，當然也可以采用其它適宜注漿的有機注漿材料；將帶有注漿插頭5的注漿插管7 與外置注漿泵聯(lián)接，并檢查注漿泵、注漿插管7和注漿插頭5的工況是否良好；第三步，將帶有注漿插頭5的注漿插管7插入抽采管6內(nèi)孔，待注漿插頭5接觸多功能閥時，后抽注漿插管7，然后有力插入注漿插管7使注漿插頭5進入多功能閥達到圖1、圖5和圖7所示的工作位置；第四步，開動注漿泵進行注漿，注漿壓力逐步升高，漿液經(jīng)由注漿插管7 —注漿插頭5 —彈簧球珠單向閥一漿液流道71 一漿液通道3C進入左、右囊袋4A、4B中并由彈簧球珠單向閥防止左、右囊袋4A、4B內(nèi)的漿液回流，兩個囊袋注漿后膨脹從而將鉆孔53封堵；注漿壓力達到薄膜球珠單向閥的薄膜破壞壓力時，薄膜破損，漿液噴出時沖破薄膜保護蓋95。 漿液經(jīng)由第二出漿孔114進入左、右囊袋4A、4B之間的鉆孔53，注漿壓力突然降低導致彈簧球珠單向閥內(nèi)的球珠在左、右囊袋4A、4B內(nèi)漿液的壓力作用下封堵第一進漿口，從而關閉彈簧球珠單向閥；當注漿壓力再次升高并達到設定的注漿壓力時停止注漿；第五步，拔出注漿插管7和注漿插頭5，封孔注漿完畢，接著對注漿插管7、注漿插頭5和注漿泵進行清洗，待下次封孔時使用，至此本次封孔作業(yè)全部結束。采用本實用新型所述的技術方案，一方面利用漿液充填封孔段鉆孔53周邊的裂隙，另一方面利用注漿材料的后期膨脹對封孔段鉆孔53施加主動的支護，使封孔段鉆孔53 周圍產(chǎn)生高應力區(qū)，降低封孔段鉆孔53周圍煤體的透氣性，實現(xiàn)了對封孔段鉆孔53進行有效注漿封孔的目的。當然，本實用新型包括但不限于本實施例，如本實用新型提供的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置與封孔方法最少含有兩個囊袋(即所述的左囊袋4A和右囊袋4B)，當然也可以沿抽采管6長度方向依次設置三個以上的囊袋，并在每兩個囊袋之間設置多功能閥，從而將鉆孔53分隔為更多段并進行分段封孔注漿；此類變換均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，包括抽采管、注漿插頭、左囊袋和右囊袋，抽采管從左、右囊袋中穿過，其特征在于所述抽采管中部設有多功能閥，多功能閥包括閥體，多功能閥閥體上設有彈簧球珠單向閥和薄膜球珠單向閥，彈簧球珠單向閥設有第一進漿孔和第一出漿孔；薄膜球珠單向閥設有第二進漿孔和第二出漿孔；多功能閥閥體的左右兩側分別連接有左分流管和右分流管，左、右分流管皆套設在所述抽采管上且左、右分流管的內(nèi)徑皆大于所述抽采管的外徑從而在左、右分流管與抽采管之間形成漿液流道，左分流管的左端通過左分流支撐件與所述左囊袋相連，右分流管的右端通過右分流支撐件與所述右囊袋相連，所述左、右分流支撐件上分別設有連接所述漿液流道和所述左、右囊袋的漿液通道；所述漿液流道與第一出漿孔相連通；所述左、右囊袋靠近所述多功能閥的一端分別捆扎在所述左、右分流支撐件上，所述左、右囊袋遠離所述多功能閥的一端分別捆扎在所述抽采管上；所述抽采管內(nèi)插設有注漿插管，注漿時注漿插管的端口與所述注漿插頭內(nèi)設的注漿通道相連通，所述注漿通道與所述第一和第二進漿孔相連通；所述第二出漿孔與左、右囊袋間的鉆孔相連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，其特征在于所述彈簧球珠單向閥包括多功能閥閥體內(nèi)設的第一空腔，第一空腔外側的多功能閥閥體上設有第一閥蓋，第一空腔內(nèi)側的多功能閥閥體上設有所述第一進漿孔且第一空腔內(nèi)設有與所述第一進漿孔相適配的球珠，球珠與所述第一閥蓋之間設有壓簧，所述第一出漿孔設在所述多功能閥閥體內(nèi)并與所述第一空腔相連通；所述薄膜球珠單向閥包括多功能閥閥體內(nèi)設的第二空腔，第二空腔外側的多功能閥閥體上設有第二閥蓋，第二空腔內(nèi)側的多功能閥閥體上設有所述第二進漿孔且第二空腔內(nèi)設有與所述第二進漿孔相適配的球珠，第二閥蓋的內(nèi)表面上緊貼設有薄膜，薄膜內(nèi)側的多功能閥閥體上設有球珠阻止銷，第二閥蓋上設有被所述薄膜封閉的第二出漿孔，第二出漿孔外側的第二閥蓋上設有薄膜保護蓋；所述薄膜為金屬薄膜或塑料薄膜。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，其特征在于左分流支撐件的左端和右分流支撐件的右端分別設有捆扎槽，所述左、右囊袋靠近所述多功能閥的一端分別以外捆扎的方式捆扎在所述捆扎槽內(nèi)，所述左、右囊袋遠離所述多功能閥的一端以內(nèi)捆扎的方式捆扎在所述抽采管上。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，其特征在于所述多功能閥為塑料注塑件，所述左、右分流管均為塑料管；所述左、右分流支撐件為注塑件。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，其特征在于所述注漿插頭內(nèi)還設有前后貫通的排氣通道，用于連通多功能閥兩側的抽采管。
6.根據(jù)權利要求5所述的瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，其特征在于可排氣注漿插頭上設置有彈簧卡，彈簧卡包括彈簧和連接在彈簧兩端的鋼片。
專利摘要本實用新型公開了一種瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置，包括抽采管、注漿插頭、左囊袋和右囊袋，抽采管從左、右囊袋中穿過，抽采管中部設有多功能閥，多功能閥閥體的左右兩側分別連接有左分流管和右分流管，左、右分流管皆套設在所述抽采管上且左、右分流管的內(nèi)徑皆大于所述抽采管的外徑從而在左、右分流管與抽采管之間形成漿液流道，抽采管內(nèi)插設有注漿插管。本實用新型能夠實現(xiàn)對封孔段鉆孔更有效注漿封孔、更好的防止封孔段鉆孔周圍漏氣裂隙的產(chǎn)生和發(fā)展。
文檔編號E21B33/13GK202031533SQ20112014813
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月11日
發(fā)明者孫玉寧, 張國平, 李五成, 王振鋒, 陶云奇, 馬耕 申請人:河南理工大學