專利名稱：一種柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，屬于煤礦井下區(qū)域瓦斯治理技術及裝備領域，尤其適用于在含水量較大的瓦斯抽采鉆孔內進行鉆孔封孔作業(yè)。
背景技術：
瓦斯抽采鉆孔的有效封孔是煤礦井下瓦斯抽采的關鍵。目前我國煤礦普遍使用聚氨酯、有機樹脂材料或水泥類封孔材料，這些材料通過手工攪拌混合多種化學漿液，攪拌后利用棉布進行吸附并包裹在瓦斯抽采管道上，隨瓦斯抽采管道一起插入抽采孔。或通過注漿泵直接注入抽采孔，由于這些材料在抽采孔內推進過程中混合漿液已經開始發(fā)泡膨脹，反應完全后，生成的鉆孔封孔材料均是固體材料，生成固體封孔材料體內會有大量孔隙和裂隙，在抽采瓦斯過程中，影響瓦斯抽采效果。且現有的瓦斯抽采鉆孔封孔裝置或方法，都是假設鉆孔無水或含水較少時，忽略水的鉆孔封孔材料的影響進行鉆孔封孔。然而，現有多數鉆孔采用水力排渣的方式打鉆，鉆孔形成后里面積水，聚氨酯類、有機樹脂類高分子材料遇水后容易收縮變形，無法有效封堵鉆孔；此外鉆孔內水的影響導致水泥類材料封孔質量差，容易導致封孔失敗。因此，為了解決以上瓦斯抽采鉆孔的各項封孔技術難題，急需尋求全新的瓦斯抽采鉆孔封孔方法，特別是解決鉆孔內水對封孔效果的影響，以滿足煤礦井下鉆孔封孔的要求。

發(fā)明內容
技術問題:本發(fā)明的目的是針對已有技術中存在的問題，提供一種結構簡單、操作方便、成本低、效果好的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法。技術方案:本發(fā)明的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，包括套裝在在瓦斯抽采管上的褶皺膨脹袋，褶皺膨脹袋的兩`端均設有前、后金屬固定套，褶皺膨脹袋內位于瓦斯抽采管上方插裝有進入到褶皺膨脹袋底部的回漿管，褶皺膨脹袋內位于瓦斯抽采管下方插裝有進入到褶皺膨脹袋前部的注漿管；所述的褶皺膨脹袋的袋壁上開有若干小孔；所述前金屬固定套上鉆有使瓦斯抽采管穿過的孔，后金屬固定套上分別鉆有使瓦斯抽采管、注漿管、回漿管穿過的三個孔。所述褶皺膨脹袋的由橡膠制成，其長度為1.5-5m ;所述褶皺膨脹袋的袋壁上開設的若干小孔直徑為1cm。本發(fā)明的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，包括如下步驟:
a.將袋壁上開有若干小孔的褶皺膨脹袋套裝在瓦斯抽采管上，褶皺膨脹袋的兩端分別用如、后金屬固定套固定；
b.分別將注漿管和回漿管穿過褶皺膨脹袋的前金屬固定套，插入到長度為1.5-5m的褶皺膨脹袋內，注漿管插入褶皺膨脹袋內的長度為0.2m,回漿管插入褶皺膨脹袋內的長度為1. 2m 4. 5m ；
c.將裝有褶皺膨脹袋的瓦斯抽采管送入鉆孔內，通過注漿管向褶皺膨脹袋內柔性充填材料，待回漿管回漿時，停止注入，完成對抽采鉆孔的封孔；所述注入的柔性充填材料由質量百分比為1:10的無機吸水材料和水混合反應而成。所注入的無機吸水材料為粉煤灰、粘土。有益效果本發(fā)明解決了現有瓦斯抽采鉆孔封孔材料反應生成的固體材料內部存在大量孔洞和裂隙，反應迅速不可控、將封孔材料裝入鉆孔，不容易實現攪拌混合、瓦斯抽采孔內部存在大量的水，極大地影響了現有瓦斯抽采鉆孔封孔方法的封孔效果等鉆孔封孔技術難題，能實現封孔過程的遠程控制，且不需要攪拌機等裝備對材料混合。通過無機吸水材料的吸水特性，就能使材料完全反應，生成的柔性充填材料實現了液體封孔氣體的鉆孔封孔原理。褶皺膨脹袋表面布滿褶皺，能夠適應鉆孔內部凸凹不平表面；褶皺膨脹袋上面開有若干小孔，袋子注滿后柔性充填材料能夠從小孔滲透入鉆孔壁面，和鉆孔能夠結合為一體，褶皺膨脹袋注滿材料后最大膨脹率可達到30%。其方法簡單、封孔效果好、瓦斯抽采濃度高、抽采時間長、操作簡單、成本低，在本技術領域內具有廣泛的實用性。


圖1是本發(fā)明的鉆孔封孔實施例示意圖。圖2是本發(fā)明的結構示意圖。圖中1 一鉆孔，2 —瓦斯抽采管，3 —注漿管，4 一回漿管，5 —褶皺膨脹袋，6 —前金屬固定套，7 —后金屬固定套，8 —褶皺，9 一小孔。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的描述
在圖1中，本發(fā)明的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，包括套裝在在瓦斯抽采管2上的褶皺膨脹袋5，褶皺膨脹袋5的兩端均設有前金屬固定套6、后金屬固定套7，褶皺膨脹袋5內位于瓦斯抽采管2上方插裝有進入到褶皺膨脹袋5底部的回漿管4，褶皺膨脹袋5內位于瓦斯抽采管2下方插裝有進入到褶皺膨脹袋5前部的注漿管3，所述的褶皺膨脹袋5的袋壁上開有若干直徑為Icm的小孔9 ;褶皺膨脹袋5的長度為1. 5-5m，袋子由具有膨脹性、柔韌性的橡膠做成，褶皺膨脹袋注滿材料后最大膨脹率可達到30%。所述前金屬固定套7上鉆有使瓦斯抽采管2穿過的孔，后金屬固定套6上分別鉆有使瓦斯抽采管2、注漿管3、回漿管4穿過的三個孔。利用上述裝置實現的柔性充填材料鉆孔封孔方法如下
a.按常規(guī)施工好鉆孔I，先將袋壁上開有若干小孔9的褶皺膨脹袋5套裝在瓦斯抽采管2上，褶皺膨脹袋5袋壁上的小孔9直徑為1cm，褶皺膨脹袋5的直徑略大于鉆孔I的直徑；褶皺膨脹袋5的兩端分別用前金屬固定套6、后金屬固定套7固定在瓦斯抽采管2上，瓦斯抽采管2的前端露出金屬固定套7的長度為lm，瓦斯抽采管2直徑為60mm，回漿管4和注漿管3直徑均為19mm ；
b.將注漿管3和回漿管4分別穿過褶皺膨脹袋5后端連接的金屬固定套6，插入到長度為1. 5-5m的褶皺膨脹袋5內，注漿管3插入褶皺膨脹袋5內的長度為O. 2m,回漿管4插入褶皺膨脹袋5內的長度為1. 2nT4. 5m ；
c.將裝有褶皺膨脹袋5的瓦斯抽采管2送入鉆孔I內，通過注漿管3向褶皺膨脹袋5內柔性充填材料，待回漿管4回漿時，停止注入，完成對抽采鉆孔I的封孔；所述注入的柔性充填材料由質量百分比為1:10的無機吸水材料和水混合反應而成。所注的無機吸水材料包括粉煤灰、粘土。由于褶皺膨脹袋5含有若干小孔9，柔性充填材料可以從小孔9滲出，滲入到鉆孔I周圍裂隙，與煤壁充分結合，從而實現對抽采鉆孔I的有效封孔。
權利要求
1.一種柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，其特征在于:它包括套裝在在瓦斯抽采管(2)上的褶皺膨脹袋(5)，褶皺膨脹袋(5)的兩端均設有前、后金屬固定套(6、7)，褶皺膨脹袋(5 )內位于瓦斯抽采管(2 )上方插裝有進入到褶皺膨脹袋(5 )底部的回漿管(4 )，褶皺膨脹袋(5)內位于瓦斯抽采管(2)下方插裝有進入到褶皺膨脹袋(5)前部的注漿管(3);所述的褶皺膨脹袋(5)的袋壁上開有若干小孔(9);所述前金屬固定套(7)上鉆有使瓦斯抽采管(2)穿過的孔，后金屬固定套(6)上分別鉆有使瓦斯抽采管(2)、注漿管(3)、回漿管(4)穿過的三個孔。
2.根據權利要求1所述的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，其特征在于:所述褶皺膨脹袋(5)的由橡膠制成,其長度為1.5-5m。
3.根據權利要求1或2所述的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，其特征在于:所述褶皺膨脹袋(5)的袋壁上開 設的若干小孔(9)直徑為1cm。
4.一種如權利要求1、2、3所述裝置的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，其特征在于，包括如下步驟: a.將袋壁上開有若干小孔(9)的褶皺膨脹袋(5)套裝在瓦斯抽采管(2)上，褶皺膨脹袋(5)的兩端分別用前、后金屬固定套(6、7)固定； b.分別將注漿管(3)和回漿管(4)穿過褶皺膨脹袋(5)的前金屬固定套(6)，插入到長度為1.5-5m的褶皺膨脹袋(5)內，注漿管(3)插入褶皺膨脹袋(5)內的長度為0.2m，回漿管(4)插入褶皺膨脹袋(5)內的長度為1.2πΓ4.5m； c.將裝有褶皺膨脹袋(5)的瓦斯抽采管(2)送入鉆孔(I)內，通過注漿管(3)向褶皺膨脹袋(5)內柔性充填材料，待 回漿管(4)回漿時，停止注入，完成對抽采鉆孔(I)的封孔；所述注入的柔性充填材料由質量百分比為1:10的無機吸水材料和水混合反應而成。
5.根據權利要求4所述的柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，其特征在于:所注的無機吸水材料為粉煤灰、粘土。
全文摘要
一種柔性充填材料鉆孔封孔裝置及方法，包括瓦斯抽采管、褶皺膨脹袋、注漿管、回漿管、金屬固定套。將瓦斯抽采管穿過褶皺膨脹袋和與其兩端連接的金屬固定套，并將兩個金屬固定套固定在瓦斯抽采管上。然后將瓦斯抽采管與其他瓦斯抽采管連接送到鉆孔內。通過注漿管向褶皺膨脹袋內注入柔性充填材料，待回漿管回漿時，停止注入。褶皺膨脹袋含有若干小孔，柔性充填材料可以通過小孔滲入褶皺膨脹袋周圍煤壁，與煤壁充分結合，滲入到鉆孔周圍裂隙。從而實現對抽采鉆孔的有效封孔。
文檔編號E21B33/13GK103075127SQ20121057745
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權日2012年12月27日
發(fā)明者翟成, 林柏泉, 倪冠華, 李全貴, 李敏 申請人:中國礦業(yè)大學