中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦瓦斯抽采鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下本煤層瓦斯抽采鉆孔深度一般在50米甚至數(shù)百米，僅對(duì)距離孔口一定距離的某一段鉆孔進(jìn)行封孔，除傾斜鉆孔之外難以采用直接注漿的方法進(jìn)行封孔，抽采鉆孔的封孔分永久性封孔和臨時(shí)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)泡材料作為封孔材料，早期的“水泥卷封孔裝置”(ZL90227075.3)已不再采用，鉆孔直接鉆孔法僅適用于傾斜鉆孔，國(guó)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(shí)性封孔采用可復(fù)用的機(jī)械封孔裝置封孔，如專(zhuān)利名稱(chēng)為“井下瓦斯抽放充氣式囊袋封孔裝置”(ZL94209078.0)、膠套膨脹式“煤巖層鉆孔封孔裝置”(ZL200420010782.9)等。目前，專(zhuān)利名稱(chēng)為“囊袋式注漿封孔裝置及其封孔方法”(ZL200710054384.5)和“瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置及其封孔方法”(ZL201110120920.3)都取到了很好的封孔效果，但是隨著煤體彈性潛能的釋放和煤層中瓦斯壓力的降低，使得鉆孔周?chē)障吨饾u發(fā)育、擴(kuò)張，無(wú)法使煤層鉆孔封孔嚴(yán)密，有漏氣現(xiàn)象產(chǎn)生，難以保持注漿壓力，無(wú)法達(dá)到理想的封孔效果。此外，不同煤礦井下煤層地質(zhì)條件的差異，經(jīng)常出現(xiàn)塌孔等現(xiàn)象，導(dǎo)致直徑較大的封孔裝置無(wú)法順利插入煤層鉆孔內(nèi)，這些都給封孔造成了一定的影響。且之前的封孔裝置都是雙囊袋的，加工較復(fù)雜，成本相對(duì)較尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)封孔段鉆孔實(shí)施更有效注漿封孔、更好的防止封孔段鉆孔周?chē)饬严兜漠a(chǎn)生和發(fā)展的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，包括可回收注漿管、注漿管接頭、前瓦斯抽采管、后瓦斯抽采管、引流裝置、雙孔管和膨脹襯套，雙孔管前端與前瓦斯抽采管后端通過(guò)引流裝置連接，雙孔管后端與后瓦斯抽采管前端通過(guò)后卡箍連接;雙孔管內(nèi)的雙孔分別為注漿通道和抽采通道，抽采通道前后兩端分別與前瓦斯抽采管和后瓦斯抽采管連通，膨脹襯套呈圓筒形且內(nèi)部中空，膨脹襯套上均勻設(shè)置有若干個(gè)排氣滲漿孔，排氣滲漿孔沿膨脹襯套表面的周向及軸向均勻排列，膨脹襯套外部套設(shè)有膨脹囊袋，膨脹囊袋和膨脹襯套的前端邊緣通過(guò)前鋼環(huán)壓緊密封在雙孔管外圓周上，膨脹囊袋和膨脹襯套的后端邊緣通過(guò)后鋼環(huán)壓緊密封在后瓦斯抽采管外圓周上，弓丨流裝置同軸向設(shè)在前瓦斯抽采管外側(cè)，引流裝置前端通過(guò)注漿管接頭與可回收注漿管后端連接，引流裝置后端與雙孔管的注漿通道前部連通，雙孔管內(nèi)的注漿通道在膨脹囊袋內(nèi)部開(kāi)設(shè)有出漿口；雙孔管的注漿通道上設(shè)有壓力控制閥，壓力控制閥位于引流裝置和前鋼環(huán)之間。
[0005]引流裝置包括前卡箍和設(shè)在前卡箍外側(cè)的引流管，引流管的前端設(shè)有與注漿管接頭連接的注漿連接口，引流管后端及前卡箍側(cè)部對(duì)應(yīng)設(shè)有與注漿通道連通的進(jìn)漿口，進(jìn)漿口位于前鋼環(huán)前方。
[0006]引流管上沿左右方向設(shè)有銷(xiāo)孔，注漿管接頭后端插設(shè)在引流管內(nèi)并通過(guò)插設(shè)在銷(xiāo)孔內(nèi)的剪切銷(xiāo)與引流管密封固定連接;注漿管接頭前端插設(shè)在可回收注漿管內(nèi)，可回收注漿管后部通過(guò)壓緊套與注漿管接頭壓緊密封連接。
[0007 ]雙孔管的注楽通道內(nèi)的前后兩端均設(shè)有堵漏水泥或者堵塞塊。
[0008]后瓦斯抽采管后端連接有篩網(wǎng)管。
[0009]中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置的封孔方法，包括以下步驟:
(1)、在后瓦斯抽采管的后端連接篩網(wǎng)管，將可回收注漿管連接的注漿管接頭插入引流管的注漿連接口中，把剪切銷(xiāo)插入銷(xiāo)孔中固定注漿管接頭；
(2)、將中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置連同可回收注漿管一起插入煤層鉆孔合適的封孔深度；
(3)、將可回收注漿管的前端與外置注漿栗連接，并檢查注漿栗及注漿栗上的壓力表是否正常，準(zhǔn)備注漿漿液；
(4)、將注漿栗的進(jìn)漿管插入到注漿漿液中，啟動(dòng)注漿栗開(kāi)始進(jìn)行注漿封孔，注漿壓力逐步升高，注漿漿液經(jīng)由注漿栗一可回收注漿管一注漿管接頭一弓I流管一進(jìn)漿口一注漿通道一出漿口一膨脹襯套，膨脹襯套進(jìn)漿膨脹，排氣滲漿孔增大，部分漿液通過(guò)排氣滲漿孔進(jìn)入膨脹囊袋，滲入鉆孔周?chē)簩恿严?，?dāng)達(dá)到預(yù)定的注漿壓力時(shí)，關(guān)閉注漿栗停止注漿；
(5)、用力拔可回收注漿管，注漿管接頭將剪切銷(xiāo)剪斷，回收注漿頭與可回收注漿管，注漿封孔作業(yè)完畢，對(duì)注漿管接頭、可回收注漿管和注漿栗進(jìn)行清洗，待下次封孔時(shí)使用。
[0010]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明采用集抽采通道和注漿通道于一體的雙孔管，大大簡(jiǎn)化了封孔裝置的結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中需要另外設(shè)置注漿通道、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)，可以適應(yīng)不同煤礦井下煤層地質(zhì)條件，方便操作，提高工作效率，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)封孔段鉆孔更有效的注漿封堵，更有效地避免封孔段鉆孔周?chē)罕诹严兜漠a(chǎn)生和發(fā)展，而且對(duì)極小的煤體裂隙也能進(jìn)行充填，使得封孔效果達(dá)到最佳。
[0011]2、本發(fā)明采用膨脹囊袋內(nèi)部設(shè)置膨脹襯套，膨脹襯套可以支撐固定膨脹囊袋，膨脹襯套上設(shè)有排氣滲漿孔，注漿漿液可以從排氣滲漿孔中進(jìn)入到膨脹囊袋，后瓦斯抽采管后端連接有篩網(wǎng)管，可以避免鉆孔內(nèi)的碎石煤塊等雜質(zhì)進(jìn)入。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)材料和注漿材料強(qiáng)度均不影響采煤機(jī)割煤，且割煤作業(yè)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花，能夠高效、安全的開(kāi)采。
[0012]3、本發(fā)明的注漿通道兩端均采用堵漏水泥或者堵塞塊進(jìn)行封堵，避免注漿漿液漏出，確保注漿壓力保持恒定，提升封孔效果，引流管內(nèi)采用剪切銷(xiāo)固定注漿管接頭，當(dāng)注漿封孔完畢后，用力拔出可回收注漿管及注漿管接頭，清洗后可重復(fù)使用。
[0013]4、壓力控制閥能夠控制膨脹囊袋內(nèi)注漿壓力，同時(shí)保障膨脹囊袋安全，當(dāng)膨脹囊袋注漿壓力達(dá)到壓力控制閥的設(shè)定壓力時(shí)，壓力控制閥打開(kāi)，起到安全閥作用，預(yù)防膨脹囊袋內(nèi)注漿壓力過(guò)高而導(dǎo)致膨脹囊袋破裂。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中A處的放大圖；
圖3是圖1中引流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3中B-B剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1-圖4所示，本發(fā)明的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，包括可回收注漿管1、注漿管接頭2、前瓦斯抽采管3、后瓦斯抽采管4、引流裝置5、雙孔管6和膨脹襯套7，雙孔管6前端與前瓦斯抽采管3后端通過(guò)引流裝置5連接，雙孔管6后端與后瓦斯抽采管4前端通過(guò)后卡箍18連接;雙孔管6內(nèi)的雙孔分別為注漿通道10和抽采通道11，抽采通道11前后兩端分別與前瓦斯抽采管3和后瓦斯抽采管4連通，膨脹襯套7呈圓筒形且內(nèi)部中空，膨脹襯套7上均勻設(shè)置有若干個(gè)排氣滲漿孔12，排氣滲漿孔12沿膨脹襯套7表面的周向及軸向均勻排列，膨脹襯套7外部套設(shè)有膨脹囊袋8，膨脹囊袋8和膨脹襯套7的前端邊緣通過(guò)前鋼環(huán)14壓緊密封在雙孔管6外圓周上，膨脹囊袋8和膨脹襯套7的后端邊緣通過(guò)后鋼環(huán)15壓緊密封在后瓦斯抽采管4外圓周上，引流裝置5同軸向設(shè)在前瓦斯抽采管3外側(cè)，引流裝置5前端通過(guò)注漿管接頭2與可回收注漿管I后端連接，引流裝置5后端與雙孔管6的注漿通道10前部連通，雙孔管6的注漿通道10在膨脹囊袋8內(nèi)部開(kāi)設(shè)有出漿口 17;雙孔管6的注漿通道10上設(shè)有壓力控制閥19，壓力控制閥19位于引流裝置5和前鋼環(huán)14之間。
[0016]引流裝置5包括前卡箍9和設(shè)在前卡箍9外側(cè)的引流管5-1，引流管5-1的前端設(shè)有與注漿管接頭2連接的注漿連接口5-2，引流管5-1后端及前卡箍9側(cè)部對(duì)應(yīng)設(shè)有與注漿通道10連通的進(jìn)漿口 5-3，進(jìn)漿口 5-3位于前鋼環(huán)14前方。
[0017]引流管5-1上沿左右方向設(shè)有銷(xiāo)孔，注漿管接頭2后端插設(shè)在引流管5-1內(nèi)并通過(guò)插設(shè)在銷(xiāo)孔內(nèi)的剪切銷(xiāo)20與引流管5-1密封固定連接;注漿管接頭2前端插設(shè)在可回收注漿管I內(nèi)，可回收注漿管I后部通過(guò)壓緊套與注漿管接頭2壓緊密封連接。
[0018]雙孔管6的注漿通道10內(nèi)的前后兩端均設(shè)有堵漏水泥或者堵塞塊13。
[0019]后瓦斯抽采管4后端連接有篩網(wǎng)管。
[0020]本發(fā)明的中部滲漿式注漿封孔方法，包括以下步驟:
(1)、在后瓦斯抽采管4的后端連接篩網(wǎng)管，將可回收注漿管I連接的注漿管接頭2插入引流管5-1的注漿連接口 5-2中，把剪切銷(xiāo)20插入銷(xiāo)孔中固定注漿管接頭2;
(2 )、將中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置連同可回收注漿管I 一起插入煤層鉆孔合適的封孔深度；
(3)、將可回收注漿管I的前端與外置注漿栗連接，并檢查注漿栗及注漿栗上的壓力表是否正常，準(zhǔn)備注漿漿液，；
(4)、將注漿栗的進(jìn)漿管插入到注漿漿液中，啟動(dòng)注漿栗開(kāi)始進(jìn)行注漿封孔，注漿壓力逐步升高，注漿漿液經(jīng)由注漿栗一可回收注漿管I 一注漿管接頭2—引流裝置5—進(jìn)漿口 5-3—注漿通道10 —出漿口 17—膨脹襯套7，膨脹襯套7進(jìn)漿膨脹，排氣滲漿孔12增大，部分漿液通過(guò)排氣滲漿孔進(jìn)入膨脹囊袋8，滲入鉆孔周?chē)簩恿严?，?dāng)達(dá)到預(yù)定的注漿壓力時(shí)，關(guān)閉注漿栗停止注漿；
(5)、用力拔可回收注漿管I，注漿管接頭2將剪切銷(xiāo)20剪斷，回收注漿頭與可回收注漿管1，注漿封孔作業(yè)完畢，對(duì)注漿管接頭2、可回收注漿管I和注漿栗進(jìn)行清洗，待下次封孔時(shí)使用。
[0021]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:包括可回收注漿管、注漿管接頭、前瓦斯抽采管、后瓦斯抽采管、引流裝置、雙孔管和膨脹襯套，雙孔管前端與前瓦斯抽采管后端通過(guò)引流裝置連接，雙孔管后端與后瓦斯抽采管前端通過(guò)后卡箍連接;雙孔管內(nèi)的雙孔分別為注漿通道和抽采通道，抽采通道前后兩端分別與前瓦斯抽采管和后瓦斯抽采管連通，膨脹襯套呈圓筒形且內(nèi)部中空，膨脹襯套上均勻設(shè)置有若干個(gè)排氣滲漿孔，排氣滲漿孔沿膨脹襯套表面的周向及軸向均勻排列，膨脹襯套外部套設(shè)有膨脹囊袋，膨脹囊袋和膨脹襯套的前端邊緣通過(guò)前鋼環(huán)壓緊密封在雙孔管外圓周上，膨脹囊袋和膨脹襯套的后端邊緣通過(guò)后鋼環(huán)壓緊密封在后瓦斯抽采管外圓周上，引流裝置同軸向設(shè)在前瓦斯抽采管外側(cè)，引流裝置前端通過(guò)注漿管接頭與可回收注漿管后端連接，引流裝置后端與雙孔管的注漿通道前部連通，雙孔管內(nèi)的注漿通道在膨脹囊袋內(nèi)部開(kāi)設(shè)有出漿口；雙孔管的注漿通道上設(shè)有壓力控制閥，壓力控制閥位于引流裝置和前鋼環(huán)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:引流裝置包括前卡箍和設(shè)在前卡箍外側(cè)的引流管，引流管的前端設(shè)有與注漿管接頭連接的注漿連接口，引流管后端及前卡箍側(cè)部對(duì)應(yīng)設(shè)有與注漿通道連通的進(jìn)漿口，進(jìn)漿口位于前鋼環(huán)前方。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:引流管上沿左右方向設(shè)有銷(xiāo)孔，注漿管接頭后端插設(shè)在引流管內(nèi)并通過(guò)插設(shè)在銷(xiāo)孔內(nèi)的剪切銷(xiāo)與引流管密封固定連接;注漿管接頭前端插設(shè)在可回收注漿管內(nèi)，可回收注漿管后部通過(guò)壓緊套與注漿管接頭壓緊密封連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:雙孔管的注漿通道內(nèi)的前后兩端均設(shè)有堵漏水泥或者堵塞塊。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:后瓦斯抽采管后端連接有篩網(wǎng)管。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置的封孔方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、在后瓦斯抽采管的后端連接篩網(wǎng)管，將可回收注漿管連接的注漿管接頭插入引流管的注漿連接口中，把剪切銷(xiāo)插入銷(xiāo)孔中固定注漿管接頭； (2)、將中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置連同可回收注漿管一起插入煤層鉆孔合適的封孔深度； (3)、將可回收注漿管的前端與外置注漿栗連接，并檢查注漿栗及注漿栗上的壓力表是否正常，準(zhǔn)備注漿漿液； (4)、將注漿栗的進(jìn)漿管插入到注漿漿液中，啟動(dòng)注漿栗開(kāi)始進(jìn)行注漿封孔，注漿壓力逐步升高，注漿漿液經(jīng)由注漿栗一可回收注漿管一注漿管接頭一弓I流管一進(jìn)漿口 一注漿通道一出漿口 一膨脹襯套，膨脹襯套進(jìn)漿膨脹，排氣滲漿孔增大，部分漿液通過(guò)排氣滲漿孔進(jìn)入膨脹囊袋，滲入鉆孔周?chē)簩恿严?，?dāng)達(dá)到預(yù)定的注漿壓力時(shí)，關(guān)閉注漿栗停止注漿； (5)、用力拔可回收注漿管，注漿管接頭將剪切銷(xiāo)剪斷，回收注漿頭與可回收注漿管，注漿封孔作業(yè)完畢，對(duì)注漿管接頭、可回收注漿管和注漿栗進(jìn)行清洗，待下次封孔時(shí)使用。
【專(zhuān)利摘要】中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法，中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置包括可回收注漿管、注漿管接頭、前瓦斯抽采管、后瓦斯抽采管、引流裝置、雙孔管、壓力控制閥、膨脹襯套和膨脹囊袋?？苫厥兆{管通過(guò)引流裝置與雙孔管的注漿通道連通，使用時(shí)通過(guò)引流裝置將封孔裝置套在前瓦斯抽采管上，通過(guò)可回收注漿管向封孔裝置注漿，膨脹襯套、膨脹囊袋充漿后膨脹封堵鉆孔。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)封孔段鉆孔更有效注漿封孔、更好的防止封孔段鉆孔周?chē)饬严兜漠a(chǎn)生和發(fā)展，還提供了使用上述中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置的封孔方法，該方法使封孔段鉆孔周?chē)a(chǎn)生高應(yīng)力區(qū)，降低封孔段鉆孔周?chē)后w的透氣性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)封孔段鉆孔進(jìn)行有效注漿封孔的目的。
【IPC分類(lèi)】E21F7/00, E21B33/13
【公開(kāi)號(hào)】CN105715230
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610215651
【發(fā)明人】孫玉寧, 賀志宏, 周福寶, 李志強(qiáng), 王永龍, 李育泉, 張文豪, 封海鵬
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué), 西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司