本發(fā)明涉及一種煤礦井下鉆孔永久性密封的封孔裝置，具體地說是一種煤礦用封孔器。

背景技術(shù)：

隨著煤礦開采深度的增加，很多煤礦都面臨著高瓦斯低透氣性煤層瓦斯難以預(yù)抽的問題，該問題嚴(yán)重制約煤礦的安全生產(chǎn)。解決礦井開采過程中的瓦斯涌出和突出問題最主要的手段，就是采用瓦斯抽采。然而，在瓦斯抽采的過程中，也存在著抽采濃度低、效果差、持續(xù)時(shí)間短等各種問題。其中的一個(gè)最主要的制約因素就是鉆孔的密封能力，直接制約著鉆孔的抽采效果。為了提高鉆孔的抽采效果，延長鉆孔的使用時(shí)間，目前我國采用最多，效果最好的方法就是“兩堵一注”的封孔方法，通常在兩個(gè)堵頭之間灌注的是水泥砂漿。水泥砂漿雖然具有一定強(qiáng)度，但由于水泥在凝固后有收縮的趨勢，因此在鉆孔壁處就會產(chǎn)生裂隙導(dǎo)致漏氣，尤其對于小傾角鉆孔，水泥的收縮必然在鉆孔上壁產(chǎn)生大裂縫。除此之外，礦井通常也會采用聚氨酯封孔，但由于聚氨酯自身性質(zhì)，封孔一段時(shí)間后，在地壓的作用下就會導(dǎo)致其變形，進(jìn)而失去在煤壁的緊密接觸，發(fā)生漏氣，使鉆孔失效。因此常用的封孔方法均存在著不同程度的缺陷，這就使改進(jìn)封孔方法顯得十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種對鉆孔實(shí)現(xiàn)長久、有效密封的煤礦用封孔器。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種煤礦用封孔器，安裝于抽采管，其特征在于：該封孔器包括布置在抽采管內(nèi)腔并在于管壁穿出形成開口的注水管、包裹抽采管并覆蓋所述開口的承壓管、以及在開口兩側(cè)將承壓管密封固定于抽采管的兩個(gè)鋼箍；所述承壓管至少含有一層橡膠層和一層紡布層。

作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)化，所述承壓管由內(nèi)向外分別為橡膠層、紡布層、經(jīng)阻燃和抗靜電處理的保護(hù)層。所述保護(hù)層包括但不限于阻燃橡膠和抗靜電橡膠的組合。

進(jìn)一步地，所述紡布層為錦綸、滌綸、芳綸的任意一種，或錦綸、滌綸、芳綸的任意兩種或三種混紡制成。紡布層用于控制承壓管膨脹體積，以防止過度膨脹而破裂。

所述承壓管和注水管之間還設(shè)有與注水管開口連通的膨脹囊體，所述膨脹囊體充盈狀況下為球形或環(huán)形。球形的膨脹囊體可從一側(cè)膨脹支撐承壓管，而環(huán)形的膨脹囊體可從外周各個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)支撐。

基于前述技術(shù)方案，可通過向注水管注水使其內(nèi)壓達(dá)到2MPa，充盈膨脹囊體直接進(jìn)行密封。由于膨脹囊體本身具有一定的變形能力，在其膨脹狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)有效密封。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，還通過將膨脹囊體進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)其在充盈時(shí)遵循鉆孔形變，保持承壓管與鉆孔壁面保持緊密貼合，從而實(shí)現(xiàn)長久密封。為了實(shí)現(xiàn)該目的，所述膨脹囊體由內(nèi)層膠囊、溶凝膠囊組成，內(nèi)層膠囊和溶凝膠囊之間充盈有水溶凝膠。所述注水管開口處設(shè)有單向閥。

其中，所述水溶凝膠為具備較大彈性的可溶膠狀物質(zhì)，具有良好的抗壓和保濕功能。滿足前述條件的現(xiàn)有材料都可以作為水溶凝膠。作為優(yōu)選的方案，所述水溶凝膠包括但不限于丙凝、羧甲基纖維素鈉、水溶性尿醛樹脂中的任意一種。

進(jìn)一步地，所述膨脹囊體在內(nèi)壓超過第一壓力時(shí)破裂，所述溶凝囊體在內(nèi)壓超過第二壓力時(shí)破裂，單向閥的開啟壓力大于第二壓力并大于第一壓力。

基于前述優(yōu)化的膨脹囊體及封孔器密封鉆孔的方法，向注水管注水至承壓管內(nèi)壓為2MPa，其中，所述單向閥開啟壓力為0.3MPa，第一壓力為0.5MPa，第二壓力為1MPa。因此，當(dāng)注水管水壓逐漸上升時(shí)，先使單向閥開啟，向內(nèi)層膠囊注水，到0.5MPa時(shí)內(nèi)層膠囊破裂，使水和水溶凝膠充分混合，再到1MPa時(shí)溶凝膠囊破裂，使水和凝膠的混合物充盈于承壓管中。

有益效果：本發(fā)明有利于抽采后期承壓布管內(nèi)的膠狀物質(zhì)隨著鉆孔變形而變形時(shí)，始終保持承壓布管與鉆孔壁面保持緊密貼合，實(shí)現(xiàn)鉆孔長久的密封。同時(shí)承壓布管內(nèi)也可以不安裝溶凝膠囊，即采用高壓水撐起承壓布管，始終保持鉆孔的良好密封。該裝置操作簡單可靠，封堵效果好，大大減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，同時(shí)也解決了聚氨酯等固體封孔材料在抽采一段時(shí)間由于鉆孔變形而導(dǎo)致密封不嚴(yán)密的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

一種煤礦用封孔器，安裝于抽采管，該封孔器包括布置在抽采管內(nèi)腔并在于管壁穿出形成開口的注水管、包裹抽采管并覆蓋開口的承壓管、以及在開口兩側(cè)將承壓管密封固定于抽采管的兩個(gè)鋼箍；承壓管由內(nèi)向外分別為橡膠層、紡布層、經(jīng)阻燃和抗靜電處理的保護(hù)層。保護(hù)層為阻燃橡膠和抗靜電橡膠的組合。

紡布層為錦綸、滌綸、芳綸的任意一種，或錦綸、滌綸、芳綸的任意兩種或三種混紡制成。紡布層用于控制承壓管膨脹體積，以防止過度膨脹而破裂。

承壓管和注水管之間還設(shè)有與注水管開口連通的膨脹囊體，膨脹囊體充盈狀況下為球形或環(huán)形。球形的膨脹囊體可從一側(cè)膨脹支撐承壓管，而環(huán)形的膨脹囊體可從外周各個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)支撐。

注水管外端連接一個(gè)壓力表，壓力表的另一側(cè)通過球閥連接高壓水源。打開球閥，即向承壓管注水。通過向注水管注水使其內(nèi)壓達(dá)到2MPa，充盈膨脹囊體直接進(jìn)行密封。由于膨脹囊體本身具有一定的變形能力，在其膨脹狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)有效密封。

實(shí)施例2

如圖1所示，一種煤礦用封孔器，安裝于抽采管1，該封孔器包括布置在抽采管1內(nèi)腔并在于管壁穿出形成開口的注水管3、包裹抽采管1并覆蓋開口的承壓管2、以及在開口兩側(cè)將承壓管2密封固定于抽采管1的兩個(gè)鋼箍7；承壓管2由內(nèi)向外分別為橡膠層、紡布層、經(jīng)阻燃和抗靜電處理的保護(hù)層，保護(hù)層由阻燃橡膠和抗靜電橡膠組合而成。紡布層為錦綸材料制成。

承壓管2和注水管3之間還設(shè)有與注水管3開口連通的膨脹囊體，膨脹囊體充盈狀況下為球形或環(huán)形。本實(shí)施例為球形，球形的膨脹囊體可從一側(cè)膨脹支撐承壓管2。膨脹囊體由內(nèi)層膠囊5、溶凝膠囊6組成，內(nèi)層膠囊5和溶凝膠囊6之間充盈有水溶凝膠。注水管3開口處設(shè)有單向閥4。水溶凝膠采用羧甲基纖維素鈉。

膨脹囊體在內(nèi)壓超過第一壓力時(shí)破裂，溶凝囊體在內(nèi)壓超過第二壓力時(shí)破裂，單向閥4的開啟壓力大于第二壓力并大于第一壓力。

作為本實(shí)施例，注水管3外端連接一個(gè)壓力表8，壓力表8的另一側(cè)通過球閥9連接高壓水源。打開球閥9，即向承壓管2注水。向注水管3逐漸注水至承壓管2內(nèi)壓為2MPa，其中，單向閥4開啟壓力為0.3MPa，第一壓力為0.5MPa，第二壓力為1MPa。因此，當(dāng)注水管3水壓逐漸上升時(shí)，先使單向閥4開啟，向內(nèi)層膠囊5注水，到0.5MPa時(shí)內(nèi)層膠囊5破裂，使水和水溶凝膠充分混合，再到1MPa時(shí)溶凝膠囊6破裂，使水和凝膠的混合物充盈于承壓管2中。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。