申请/专利权人：安徽佳泰矿业科技有限公司

申请日：2018-02-13

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN108150127B

主分类号：E21B33/12

分类号：E21B33/12;E21B33/13;E21F7/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2018.07.06#实质审查的生效;2018.06.12#公开

摘要：一种矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔方法，包括瓦斯抽采管、第一、二对封器，第一、二对封器均包括若干沿瓦斯抽采管外壁圆周均匀分布的弹簧架和套在弹簧架外部的堵浆布，弹簧架由直杆段和折弯段组成，折弯段一端与直杆段为一整体，另一端连接有弧形片，从而在若干弹簧架圆周围在一起后，形成直筒段和锥筒段，堵浆布的一端与锥筒段大口端连接，另一端与直筒段连接，第一对封器中锥筒段的大口端与第二对封器中锥筒段的大口端相对，第一对封器上装有进料注浆管和排气管。本发明在封堵时，简化了封堵注浆工作，封孔长度可随意调节，省去插入进料注浆管的工序，故不存在进料注浆管被煤矸石阻塞的问题，操作起来简单方便，封堵效果好，效率高，成本低。

主权项：1.一种矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置抽采钻孔封孔方法，包括用于插入瓦斯抽采钻孔（10）内的瓦斯抽采管（12），其特征在于：矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置还包括第一对封器（4）和第二对封器（3），所述第一对封器（4）和第二对封器（3）均包括若干沿瓦斯抽采管（12）外壁圆周均匀分布的弹簧架（4-2、3-2）以及套设在弹簧架（4-2、3-2）外部的堵浆布（4-3、3-3），各弹簧架（4-2、3-2）均由直杆段（4-21、3-21）和折弯段（4-22、3-22）组成，所述折弯段（4-22、3-22）的一端与直杆段（4-21、3-21）为一整体，另一端连接有弧形片（4-6、3-6），从而在若干弹簧架（4-2、3-2）圆周围在一起后，形成直筒段和锥筒段，所述直筒段上连接有定位圈（4-4、3-4），所述堵浆布（4-3、3-3）的一端与锥筒段的大口端连接，另一端通过卡箍（4-1、3-1）与直筒段连接，所述直筒段与瓦斯抽采管（12）密封连接，所述第一对封器（4）中锥筒段的大口端与第二对封器（3）中锥筒段的大口端相对，当瓦斯抽采管（12）带动第一对封器（4）和第二对封器（3）插入瓦斯抽采钻孔（10）内后，所述第一对封器（4）位于瓦斯抽采钻孔（10）的孔口处，第一对封器（4）上装有进料注浆管（13）和排气管（14），所述进料注浆管（13）和排气管（14）均与第一对封器（4）、第二对封器（3）以及瓦斯抽采钻孔（10）内壁所围成的密封腔体（11）相通；抽采钻孔封孔方法，包括以下步骤：1）将第一对封器（4）和第二对封器（3）分别套设在两根瓦斯抽采管（12）上，并拧紧卡箍（4-1、3-1）分别将其密封固定，确保第一对封器（4）中锥筒段的大口端与第二对封器（3）中锥筒段的大口端相对；2）根据封孔长度，先将安装有第二对封器（3）的瓦斯抽采管插入到瓦斯抽采钻孔（10）内，然后通过在该瓦斯抽采管的后部串接若干中间瓦斯抽采管的方式来对第二对封器（3）与第一对封器（4）之间的距离进行调节；3）待第一对封器（4）与第二对封器（3）之间的距离确定后，确保第一对封器（4）位于瓦斯抽采钻孔（10）的孔口处；4）借助注浆泵将浆料沿进料注浆管（13）加压注入到第一对封器（4）、第二对封器（3）以及瓦斯抽采钻孔（10）内壁所围成的密封腔体（11）内；5）持续注入浆料，当浆料从排气管（14）中溢出时，停止注浆；6）静置2～6小时，实现对瓦斯抽采钻孔（10）的密封。

全文数据：矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔方法技术领域[0001]本发明涉及煤矿开采中的瓦斯抽采技术领域，具体讲是一种矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔方法。背景技术[0002]矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称，是严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素。瓦斯灾害造成的人员伤亡和财产损失是巨大的，因此，预防瓦斯灾害对煤炭工业的健康持续发展具有重要意义。目前，瓦斯抽采是矿井作业中，治理瓦斯的重要手段，在瓦斯抽采过程中，需保证钻孔严实密封，并且具有较长的密封长度，以确保瓦斯的抽采效果。但是，现阶段我国煤矿主要是采空区瓦斯抽放、本煤层瓦斯抽放等，瓦斯抽采过程中的难题，即瓦斯抽放钻孔的封孔长度以及封孔问题一直没有得到很好的解决。[0003]封孔器是煤矿井下瓦斯抽采中常用的装置，其种类很多，常用的有囊袋式封孔装置，它是利用注浆压力将两个弹性封孔胶囊依次胀起后再实施注浆封堵，从而在两个弹性封孔胶囊之间形成封堵段。这种封孔装置在实际应用过程中存在以下缺陷：1、操作费时费力，使用成本高，效率低下；2、插入进料注衆管也称进衆管时易被煤矸石阻塞，致使下进料注浆管困难;3、封孔长度无法调节，封孔后难以达到煤矿治理瓦斯的需求。发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是，提供一种矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔方法，其封孔长度可随意调节，并有效简化了封堵注浆流程，省去插入进料注浆管工序，不存在进料注浆管被煤矸石阻塞的问题，操作简单方便，封堵效果好。’[0005]本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置，包括用于插入瓦斯抽采钻孔内的瓦斯抽采管，还包括第一对封器和第二对封器，所述第一对封器和第二对封器均包括若干沿瓦斯抽采管外壁圆周均匀分布的弹簧架以及套设在弹簧架外部的堵浆布，各弹簧架均由直杆段和折弯段组成，所述折弯段的1端与直杆段为一整体，另一端连接有弧形片，从而在若干弹簧架圆周围在一起后，形成直筒段和锥筒段所述直筒段上连接有定位圈，所述堵浆布的一端与锥筒段的大口端连接，另一端通过卡箱与直筒段连接，所述直筒段与瓦斯抽采管密封连接，所述第一对封器中锥筒段的大口端与第三对封器中锥筒段的大口端相对，当瓦斯抽采管带动第一对封器和第二对封器插入瓦斯抽采钻孔内后，所述第一对封器位于瓦斯抽采钻孔的孔口处，第—对封器上装有进料注哎管和排气管，所碰撤雜和排气管均与第-对舰、第二对_以及職抽采钻^壁所围成的密封腔体相通。[0006]本发明所述的矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置，其中，各折弯段的内壁与的外壁之间均设有弧形弹簧片，所述弧形弹簧片的开口端与折弯段连接。[0007]本发明还提供一种矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置的封孔方法，包括如下井L^O」U付乐別封益和弟一对封器分别套设在两根瓦斯抽采管上，并拧紧卡箍分别将其密棚定，确保第—对封器中锥筒段的大口端与第二对封器中锥筒段的大口端相对；，先将安装有第二对封器的瓦斯抽采管插入到瓦斯抽采钻孔内，然后通过在该瓦斯抽米营的后部串接若干中间瓦斯抽采管的方式来对第对封器之间的距离进行调节；_〇]3待第-X寸封器与第二对封器之间的距离确定后，确保第一对封器位于瓦斯抽采钻孔的孔口处；[0011]4彳曰助注衆栗将楽料沿进料注浆管加压注入到第一对封器、第二对封器以及瓦斯抽采钻孔内壁所围成的密封腔体内；[0012]5持续注入架料，当浆料从排气管中溢出时，停止注浆；_3]6静置2〜6小时，实现对瓦斯抽采钻孔的密封。[00M]与现有技术相比，本发明矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔施具有以下优点：[^15]1」逝麟-、二賴器分别套设細瓶誦采管上，然后麵織长度^将安装f第二对封器的瓦斯抽采管插入到瓦斯抽采钻孔内，并通过在其后部串接若干中间瓦斯抽米管的$式来对第二对g器与第一对封器之间的距离进行调节，最后再将第一对封器连接在最尾部的中间瓦斯抽米管上。通过这种作业方式，本发明实现了对封孔长度的随章调节，满足了煤矿治理瓦斯的需求。^[00161_2、=瓦斯t由米管和第一、二对封器到达预定位置后，开始注菜，由于进料注菜管和排气管事先安装在第一对封器上，因此，本发明有效简化了封堵注浆流程，并省去插入进料注浆管的工序，因而不存在进料注浆管被煤矸石阻塞的问题，操作起来非常方便。[0017]3、由于本发明中的第一、二对封器均包括若干沿瓦斯抽采管外壁圆周均匀分布的弹簧架以及套设在弹簧架外部的堵楽布，且各弹簧架均由直杆段和折弯段组成，折弯段的一端与直杆段为一整体，另一端连接有弧形片，从而在若干弹簧架圆周围在一起后，形成直筒段和锥筒段，因此，当瓦斯抽采管带动第一、二对封器插入瓦斯抽采钻孔内后，锥筒段的大口端会在弹性力的作用下向外涨紧，从而与瓦斯抽采钻孔的内壁共同围成密封的腔体，进而在注浆过程中以及注浆后能够达到较为理想的封堵效果。[0018]4、当两锥筒段的大口端向外^长紧，与瓦斯抽采钻孔的内壁共同围成密封腔体后，在注浆力的作用下，浆液将向瓦斯抽采钻孔内壁渗透，并填充瓦斯抽采钻孔周壁裂隙，实现瓦斯抽采钻孔的理想封堵效果。附图说明[0019]图1是本发明矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置注浆时的纵向剖视结构示意图；[0020]图2是图1中第一对封器隐藏堵浆布、进料注浆管和排气管时的立体放大结构示意图。具体实施方式[0021]下面结合附图和具体实施方式对本发明矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置及封孔方法作进一步详细说明：[0022]如图1和图2所示，在本具体实施方式中，本发明矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置包括用于插入瓦斯抽采钻孔10内的瓦斯抽采管丄2,还包括第—对封一^寸器4和第二賴器3均包括若干沿瓦漏采管12外麵|簧才yM弹簧架4-2、3-2外部的職布4—3、3—3。各弹賛架4_2、3木—==f架4—2、3—2圆姻在—起后，形成直筒段和锥筒段。直筒段=接有疋气圈4-4、3_4，堵楽布4-3、3—3的一端与锥筒段的大口端连接，浆布4-3、3_3的端部向内翻折包裹在弧形片4_6、3_6上，并缝合固定，堵浆布4_3、3_端通过卡箍4-1、3_1与直筒段雜，该卡箍扎3—!为市售产品。通过卡箍4_U3_^现直筒段与瓦斯抽采管I2密封连接，第一对封器4中锥筒段的大口端与第二对封器3中锥筒段的大口端相对，当碰抽采^12带动第-賴器4和第二对封器3插人瓦讎采钻孔1Q内后，第-对封器4位于瓦誦米钻孔10的孔口处，而第二对封器3则位于瓦誦采钻孔雜预定深度该距离可根据实际需求进行调节处，第二对封器3与第—对封器4之间的距离可达以^一般在10〜2〇m。第一对封器4上装有进料注浆管1:3和排气管14，进料注浆管13和排气管14均与第一对封器4、第二对封器3以及瓦斯抽采钻孔10内壁所围成的密封腔体丨丄相通。[0023]各折弯段4-22、3_22的内壁与瓦斯抽采管12的外壁之间均设有弧形弹簧片4_5、3_5，弧形，簧片4_5、3_5的开口端与折弯段4-M、3-22连接，弧形弹簧片4-5、3-5的设置可进一步提高锥筒段大口端的涨紧效果，从而更好地确保密封的可靠性。[0024]当本发明插入不同直径的瓦斯抽采钻孔10也称瓦斯抽采钻孔）内时，锥筒段的大口端能够相应地进行收缩或张开，从而大大提高了通用性。[0025]本发明矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置的封孔方法，包括如下步骤：[0026]丨）将第一对封器4和第二对封器3分别套设在两根瓦斯抽采管I2上，并拧紧卡箍4_1、3-1分别将其密封固定，确保第一对封器4中锥筒段的大口端与第二对封器3中锥筒段的大口端相对；[0027]2根据封孔长度，先将安装有第二对封器3的瓦斯抽采管插入到瓦斯抽采钻孔1〇内，然后通过在该瓦斯抽采管的后部串接若干中间瓦斯抽采管的方式来对第二对封器3与第一对封器4之间的距离进行调节，该距离即为封孔长度；[0028]3待第一对封器4与第二对封器3之间的距离确定后，确保第一对封器4位于瓦斯抽采钻孔10的孔口处；[0029]4借助注浆泵将浆料沿进料注浆管13加压注入到第一对封器4、第二对封器3以及瓦斯抽采钻孔10内壁所围成的密封腔体11内，当注衆压力达到2Mpa以上时，堵浆布4-3、3-3便开始膨胀见图1所示状态），从而起到封闭堵浆作用；[0030]5持续注入浆料，当浆料从排气管14中溢出时，即密封腔体11已被浆料填满，停止注浆；[0031]6静置2〜6小时，浆料凝固，实现对瓦斯抽采钻孔10的密封。[0032]本发明一般用于对深度大于l〇〇m的抽采钻孔进行封堵，且在封堵时，简化了封堵注浆工作，封孔长度可随意调节，省去插入进料注浆管的工序，故不存在进料注浆管被煤矸石阻塞的问题，操作起来简单方便，封堵效果好。此外，本发明结构新颖独特，使用方便安全，工作效率高，成本低，劳动强度小。[0033]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

权利要求：种矿瓶誦采钻賊孔缝，傭肝_入瓦斯概佩⑽ft瓶斯抽采管12”、特征在p还包括第1寸封器⑷和第二对封器⑶，所述第—对封器⑷和第二对封器⑶馳婦干沿瓦腿錄⑽外麵周购分_弹難4—2、3—2及套弹簧架4-2、3-2外部的堵衆布4-3、3_3，各弹簧架m2均由直贿4_21、3折弯^、4-22、3-22组成，所述折弯段4一22、3-22的-端与直杆段4-21、3-21为-整体，另一端连接有弧形片4-6、3-6，从而在若干弹簧架4_2、3_2圆周围在一起后，筒段和锥筒段，所述直筒段上雜有定位圈4_4、3—4，臟堵架布以―幻的一端与锥士段的大□端雜，另-端耐賴4—m域贿雜，臟顏购瓦麵采管⑽密封连接，所述第一对封器4中锥筒段的大口端与第二对封器3中锥筒段的大口端相对丨斯抽采管（12带动第一对含J•器⑷和第二对封器3插入瓦斯抽采钻孔（1〇内后，所述第一对封器4位于瓦斯抽采钻孔（10的孔口处，第一对封器上装有进料注浆管⑽和排气管巧，所述进料注浆管⑽和排气管⑽均与第一对封器⑷、第二对封器3以及瓦斯抽采钻孔⑽内壁所围成的密封腔体⑴相通。2.根据权利要求述的矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置，其特征在于:各折弯段4_22、3一22的内壁与瓦斯抽采管（12的外壁之间均设有弧形弹簧片4—5、3—5，所述弧形弹簧片4-5、3_5的开口端与折弯段4-22、3-22连接。3.—种如权利要求1或2所述的矿井瓦斯抽采钻孔封孔装置的封孔方法，其特征在于.包括如下步骤：1将第一对封器4和第二对封器3分别套设在两根瓦斯抽采管（12上，并拧紧卡箍4-1、3_1分别将其密封固定，确保第一对封器⑷中锥筒段的大口端与第二对封器3中锥筒段的大口端相对；2根据封孔长度，先将安装有第二对封器3的瓦斯抽采管插入到瓦斯抽采钻孔（1〇内，然后通过在该瓦斯抽采管的后部串接若干中间瓦斯抽采管的方式来对第二对封器3与第一对封器⑷之间的距离进行调节；3待第一对封器4与第二对封器3之间的距离确定后，确保第一对封器4位于瓦斯抽采钻孔10的孔口处；4借助注浆泵将浆料沿进料注浆管（13加压注入到第一对封器4、第二对封器3以及瓦斯抽采钻孔10内壁所围成的密封腔体11内；5持续注入浆料，当浆料从排气管14中溢出时，停止注浆；6静置2〜6小时，实现对瓦斯抽采钻孔1〇的密封。

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