一種用于鉆孔的封孔裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于鉆孔的封孔裝置，包括封孔管、囊袋、內(nèi)堵漏塞、外堵漏塞和拉繩；封孔管的兩端分別套設(shè)有內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞，且封孔管的兩端分別從內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞中穿出；囊袋包括囊膜，囊膜同軸環(huán)繞設(shè)置于封孔管的外部，并與封孔管的外壁形成密封的環(huán)形囊袋；囊膜的厚度≤1mm；囊袋內(nèi)設(shè)置有至少兩個(gè)隔擋，隔擋將囊袋分隔成至少兩個(gè)相互不連通的囊室；拉繩的一端固定連接于至少一個(gè)隔擋上，另一端穿出外堵漏塞；囊袋內(nèi)盛裝封孔材料，封孔材料包括多種組份，各個(gè)囊室內(nèi)分別盛裝封孔材料的其中一種組份。該封孔裝置，只要拉動(dòng)拉繩，即可移除或扯破隔擋，使各個(gè)囊室內(nèi)的封孔材料混合并發(fā)生反應(yīng)而膨脹，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔的密封，操作簡(jiǎn)單、封孔效果好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于鉆孔的封孔裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煤礦領(lǐng)域，特別是一種用于鉆孔的封孔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井“一通三防”是煤礦安全的重中之重，而瓦斯防治又是“一通三防”工作的重中之重，瓦斯治理工作是防范事故的重要手段，瓦斯事故為煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。抽采瓦斯是解決礦井瓦斯含量高、瓦斯涌出量大等問(wèn)題中最根本的措施，影響礦井瓦斯抽采效果的因素是多方面的，其中抽采鉆孔的封孔效果是做好抽采工作的最基礎(chǔ)的保障性措施。瓦斯治理重在抽采，抽采效果取決于封孔效果等因素。要充分發(fā)揮鉆孔抽采的作用，達(dá)到預(yù)計(jì)抽采效果，鉆孔的封孔效果是決定抽采是否可以達(dá)標(biāo)的重要內(nèi)容。如果封孔效果差，直接影響抽采效果。
[0003]對(duì)于瓦斯抽采鉆孔的封孔方法，主要有高分子材料封孔、機(jī)械彈性封孔、充氣式封孔器封孔或水力膨脹式封孔器封孔。這些傳統(tǒng)的抽采鉆孔的封孔方法是簡(jiǎn)單利用高分子材料或水泥對(duì)鉆孔進(jìn)行填堵的方法，存在抗壓低、可壓縮量大等問(wèn)題，抽采時(shí)間長(zhǎng)了就開(kāi)始漏氣，特別是不適用煤層較破碎的煤層進(jìn)行抽放，抽采效果差；同時(shí)傳統(tǒng)的封孔技術(shù)過(guò)于繁瑣，操作上給工人增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，也給管理帶來(lái)了困難。
[0004]同樣地，與瓦斯抽采鉆孔相類(lèi)似的其他鉆孔，如礦井探放水鉆孔、隧道工程中的鉆孔等，也是采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行封孔，不僅封孔效果不好，嚴(yán)重影響相應(yīng)的作業(yè)進(jìn)程和作業(yè)效果，而且封孔技術(shù)繁瑣，增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)的管理難度。
[0005]總結(jié)目前的封孔技術(shù)存在以下缺點(diǎn)和不足之處:
[0006](I)高分子材料封孔的原理就是利用其高倍數(shù)發(fā)泡的特性進(jìn)行封孔，但是現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔時(shí)，沒(méi)有用于封孔的專(zhuān)用工具，只是在將封孔管置于鉆孔后，將高分子材料涂抹于鉆孔內(nèi)壁上，而鉆孔內(nèi)壁與封孔管之間的縫隙較小，因此高分子材料不容易涂抹到鉆孔內(nèi)壁上，涂抹量少，且只能在鉆孔□附近涂抹，較深的地方涂抹不到，使得鉆孔與封孔管的空隙之間不能涂抹足夠量的高分子材料;高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井一般采深不斷加大，相應(yīng)的地應(yīng)力也較大，再加上煤層強(qiáng)度普遍較低，井下煤層鉆孔在地應(yīng)力作用下將逐漸蠕變，鉆孔在蠕變的過(guò)程中，鉆孔周?chē)拿后w將會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)裂隙，之后便會(huì)產(chǎn)生漏氣通道。再加上高分子發(fā)泡材料發(fā)泡具有抗壓強(qiáng)度低和可壓縮量大的缺點(diǎn)，使得高分子材料在反應(yīng)和凝固過(guò)程中會(huì)收縮，因此不足量的高分子材料反應(yīng)收縮后便會(huì)產(chǎn)生空隙和裂隙，空隙和裂隙隨之就會(huì)生成漏氣通道。漏氣通道會(huì)釋放抽放壓力，導(dǎo)致抽放率降低，直接影響抽米率。
[0007](2)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)還有一部分礦井使用機(jī)械彈性封孔，最長(zhǎng)見(jiàn)的機(jī)械彈性封孔技術(shù)有兩種:一種是螺旋彈性脹圈式封孔器，另一種是彈性串球式封孔器，這兩種封孔的工作原理都是在外加力的擠壓作用下，迫使彈性膠桶或者彈性串球膨脹，貼緊鉆孔內(nèi)壁，達(dá)到封孔的目的；當(dāng)外加力取消后，膠桶或串球在自身的彈性力作用下恢復(fù)原狀，即可從鉆孔中取出，重復(fù)使用。該技術(shù)用在采煤工作面臨時(shí)性封孔，鉆孔深度在5-10米處，主要抽采工作面前方松動(dòng)區(qū)內(nèi)的瓦斯，在距離孔口 1-2米封孔，它們對(duì)鉆孔的密封性能很差，漏氣很?chē)?yán)重，根本不能用于本煤層長(zhǎng)效抽采鉆孔的封孔，高效礦井已基本不使用這種封孔方法。
[0008](3)目前，有部分礦井繼續(xù)使用傳統(tǒng)的充氣式封孔器。充氣式封孔器主要有兩種，一種是免充氣氣囊式，另一種是充氣氣囊式。前者將氣體封閉在一個(gè)橡膠囊里，氣囊中部有一根封孔管，利用氣體的可壓縮性將氣囊塞進(jìn)鉆孔里實(shí)現(xiàn)封孔，主要在孔口 I米范圍內(nèi)封孔;后者的氣囊里沒(méi)有封閉空氣，氣囊中部有一根封孔管，將氣囊塞進(jìn)鉆孔之后，然后再向氣囊充氣。兩者的效果幾乎是一樣的，只能做為臨時(shí)性封孔。不能做為瓦斯抽采鉆孔的一種封孔技術(shù)和方式。
[0009](4)水力膨脹式封孔器的原理是:壓力水進(jìn)入封孔器后，通過(guò)在膨脹器內(nèi)部所形成的水壓升高來(lái)促使封孔器膠管膨脹，從而達(dá)到封堵鉆孔的目的。膨脹膠管可以是鋼絲復(fù)合膠管，向膠管內(nèi)的注水壓力可以達(dá)很高的壓力，對(duì)鉆孔具有很好的封閉效果。這種封孔器在煤層注水方面用的較多，但對(duì)于本煤層和穿層長(zhǎng)效抽采來(lái)講是不可行，兩方面原因:一方面是成本較高;另一方面是封孔器的微泄漏不能保證長(zhǎng)效封孔的效果。
[0010]近年來(lái)，鉆孔的封孔技術(shù)由原先的聚氨酯封孔發(fā)展到了水泥填充、合成材料封孔等技術(shù)。瓦斯抽采技術(shù)得到了很大的提升和發(fā)展，不管從抽采鉆孔的布置方式和數(shù)量都有很大的變化。但是由于高突礦井地質(zhì)條件、煤層瓦斯透氣性、煤層裂隙發(fā)育、瓦斯含量、瓦斯壓力等條件的不同選擇封孔方式也不一樣，給抽采工作帶來(lái)了極大不便;且沒(méi)有合適的封孔裝置，使得封孔效果總體上仍然不是特別理想，均存在或多或少的密封差、漏氣等問(wèn)題。與瓦斯抽采鉆孔相類(lèi)似的其他鉆孔也存在類(lèi)似的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種用于鉆孔的封孔裝置，該裝置用于對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔，封孔效果好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]—種瓦斯抽采鉆孔的封孔裝置，所述封孔裝置包括封孔管、囊袋、內(nèi)堵漏塞、外堵漏塞和拉繩;所述封孔管的兩端分別按照過(guò)盈配合的方式套設(shè)有內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞，且所述封孔管的兩端分別從所述內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞中穿出；所述囊袋包括囊膜，所述囊膜同軸環(huán)繞設(shè)置于所述封孔管的外部，并與所述封孔管的外壁形成密封的環(huán)形囊袋;所述囊膜的厚度^lmm，優(yōu)選所述囊膜的厚度< 0.5mm;所述囊袋內(nèi)設(shè)置有沿軸向方向的至少兩個(gè)隔擋，所述隔擋將所述囊袋分隔成至少兩個(gè)相互不連通的囊室;所述拉繩的一端固定連接于至少一個(gè)所述隔擋上用于對(duì)隔擋進(jìn)行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞;所述囊袋內(nèi)盛裝封孔材料，所述封孔材料包括多種組份，各個(gè)所述囊室內(nèi)分別盛裝所述封孔材料的其中一種組份。
[0014]優(yōu)選地，所述內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞均為截頭直圓錐，包括同軸且相互平行的底面和截面，以及連接底面和截面的曲面;所述外堵漏塞的底面直徑與鉆孔的內(nèi)徑比值為10.5-12:10，優(yōu)選11:10;所述外堵漏塞的截面直徑與鉆孔的內(nèi)徑比值為6-9.5:10，優(yōu)選9:10;所述內(nèi)堵漏塞的底面直徑與鉆孔的內(nèi)徑比值為6-9.5:10，優(yōu)選9:10;所述內(nèi)堵漏塞的截面直徑與鉆孔的內(nèi)徑比值為1-7.5:10，優(yōu)選7:10;所述外堵漏塞和內(nèi)堵漏塞的軸向截面均為等腰梯形，所述外堵漏塞和內(nèi)堵漏塞的軸向截面的銳角夾角分別為α、β，45° <α<55°，45° <β< 55°，優(yōu)選α = β = 50° ;所述內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞的底面和截面在所述封孔管上的位置依次為:外堵漏塞的底面、外堵漏塞的截面、內(nèi)堵漏塞的底面、內(nèi)堵漏塞的截面。
[0015]優(yōu)選地，所述封孔裝置還包括單向排氣管，所述單向排氣管的閉口端經(jīng)所述外堵漏塞伸入所述囊袋內(nèi)，所述單向排氣管在伸入所述囊袋內(nèi)的管壁上設(shè)置有多個(gè)排氣孔，所述單向排氣管的開(kāi)口端位于所述外堵漏塞的外部用于由內(nèi)向外排氣。
[0016]優(yōu)選地，所述封孔裝置還包括加壓管，所述加壓管的一端經(jīng)所述外堵漏塞伸入所述囊袋內(nèi)，另一端端用于與加壓裝置相連接。
[0017]優(yōu)選地，所述加壓裝置為壓風(fēng)系統(tǒng)。
[0018]優(yōu)選地，所述加壓管與所述加壓裝置相連接的一端還設(shè)置有單向閥。
[0019]優(yōu)選地，所述封孔材料選自馬麗散、艾格勞尼、羅克休液、羅克休膠和羅克休泡沫中的任一種；
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述封孔材料為馬麗散，所述馬麗散包括A組份和B組份;所述A組分為馬麗散樹(shù)脂，所述B組分為馬麗散催化劑;所述囊袋有兩個(gè)囊室，所述兩個(gè)囊室中分別盛裝所述A組分和所述B組分。
[0021]優(yōu)選地，所述囊袋的囊膜為塑料膜，所述囊膜選自PE塑料膜、PPR塑料膜、PP塑料膜、PS塑料膜、PA塑料膜、HDPE塑料膜和PVC塑料膜中的任一種。
[0022]優(yōu)選地，所述隔擋為帶膠塑料布，用于在所述囊袋內(nèi)粘貼固定以將所述囊袋分隔成至少兩個(gè)囊室；
[0023 ] 優(yōu)選地，所述隔擋選自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一種。
[0024]優(yōu)選地，所述拉繩為不帶膠塑料布；
[0025 ] 優(yōu)選地，所述拉繩選自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一種。
[0026]其中，PE，聚乙烯；PP，聚丙烯；PPR，無(wú)規(guī)共聚聚丙烯；PS，聚苯乙烯;PA，聚酰胺；HDPE，硬性軟膠;PVC，聚氯乙烯。
[0027]優(yōu)選地，所述封孔裝置還包括保護(hù)套管7，所述保護(hù)套管7可移除地套設(shè)于所述囊袋2的外側(cè)。
[0028]優(yōu)選地，所述保護(hù)套管7包括套管71和可拆卸地蓋合于所述套管71兩端的管蓋72。
[0029]優(yōu)選地，所述保護(hù)套管7的內(nèi)徑介于所述外堵漏塞5的底面直徑與所述鉆孔9的內(nèi)徑之間;所述保護(hù)套管7的長(zhǎng)度大于所述封孔管I的長(zhǎng)度，優(yōu)選所述保護(hù)套管7的長(zhǎng)度與所述封孔管I的長(zhǎng)度的比值為10.5-12:10，進(jìn)一步優(yōu)選11:10。
[0030]上述的封孔裝置在鉆孔封孔中的用途，優(yōu)選地，所述鉆孔包括瓦斯抽采鉆孔、礦井探放水鉆孔以及隧道工程中的鉆孔。
[0031]本發(fā)明的有益效果在于:
[0032](I)本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔的封孔裝置，只要拉動(dòng)拉繩，即可移除或扯破隔擋，進(jìn)而使各個(gè)囊室內(nèi)封孔材料的不同組分混合并發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而膨脹，并使鉆孔周?chē)牧严兜玫匠涮睿_(kāi)孔時(shí)形成的漏氣通道和裂隙，即消除初期漏氣通道;進(jìn)一步能使鉆孔得到可靠的支護(hù)，保證鉆孔的穩(wěn)定，使鉆孔周?chē)辉佼a(chǎn)生新的漏氣通道和裂隙，即避免后期漏氣通道的產(chǎn)生和發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔的密封，操作簡(jiǎn)單、封孔效果好；內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞的設(shè)置，可保證使用時(shí)材料不外漏，起到密封作用；且該封孔裝置是設(shè)計(jì)好的一套完整的裝置，使用時(shí)不用臨時(shí)對(duì)材料進(jìn)行配比和裝填，操作簡(jiǎn)單、使用方便，操作工序少，可提高工作效率和安全性;囊袋的外壁厚度I 1mm，使得封孔材料的不同組分反應(yīng)膨脹后，容易將囊袋外壁漲破，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其對(duì)鉆孔周?chē)严兜某涮?，消除已有漏氣通道的同時(shí)，也可防止產(chǎn)生新的漏氣通道;囊袋的外壁厚度< 0.5mm時(shí)，不僅能達(dá)到其厚度< Imm時(shí)的效果，同時(shí)還能節(jié)省材料，降低成本；
[0033](2)內(nèi)堵漏塞和外堵漏塞的底面直徑和截面直徑與鉆孔內(nèi)徑的比例設(shè)置，以及對(duì)外堵漏塞和內(nèi)堵漏塞的軸向截面的銳角夾角的限制，有助于防止囊袋中的封孔材料外流，特別是扯破隔擋后各組份材料混合并發(fā)生反應(yīng)時(shí)，防止封孔材料體積膨脹時(shí)將部分封孔材料擠出而造成封孔材料流失，保證在需要封孔的位置有足夠的封孔材料，進(jìn)一步保證對(duì)鉆孔的封孔效果；
[0034](3)單向排氣管的設(shè)置，有助于將囊袋內(nèi)封孔材料中的氣體排出，防止氣體對(duì)封孔材料的反應(yīng)造成影響，進(jìn)而防止其影響封孔效果；
[0035](4)加壓管的設(shè)置，可給予囊室內(nèi)的封孔材料一定的壓力，有助于各個(gè)囊室內(nèi)封孔材料的均勻混合，使反應(yīng)更充分，增強(qiáng)其反應(yīng)效果、反應(yīng)質(zhì)量和膨脹效果，進(jìn)而提高封孔效果，使封孔材料發(fā)生反應(yīng)膨脹后壓力增大，向周邊擴(kuò)張力加強(qiáng)，強(qiáng)化封孔空間，防止材料反應(yīng)后收縮留下空間和產(chǎn)生漏氣通道;同時(shí)，加壓管加壓時(shí)向囊室內(nèi)通入的氣體，通過(guò)單向排氣管排出，不會(huì)影響封孔材料的反應(yīng)，使得封孔材料反應(yīng)后的膨脹物較密實(shí)，不會(huì)產(chǎn)生孔隙，封孔效果好;加壓管的設(shè)置，也可以通過(guò)較大的加壓實(shí)現(xiàn)對(duì)囊袋外壁及隔擋的破壞，進(jìn)而使其破裂；
[0036](5)拉繩尾端粘貼件的設(shè)置，使得封孔裝置在存放狀態(tài)時(shí)，將拉繩尾端固定于外堵漏塞上，方便使用時(shí)拉動(dòng)拉繩；
[0037](6)囊袋用于盛裝封孔材料，在不用時(shí)封孔材料的各組分分別盛裝于各個(gè)囊室內(nèi)，在使用時(shí)只需拉動(dòng)拉繩扯破隔擋，各組分即可快速混合并發(fā)生反應(yīng)而膨脹，提高封孔效果；
[0038](7)隔擋為帶膠塑料布，方便其在所述囊袋內(nèi)粘貼固定以將所述囊袋分隔成至少兩個(gè)囊室，在拉動(dòng)拉繩時(shí)，容易被拉繩扯掉或扯破，使得各個(gè)囊室內(nèi)的封孔材料的各組分相混合而發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而保證拉動(dòng)拉繩的一鍵化操作就可以啟動(dòng)該封孔裝置，使該封孔裝置的操作簡(jiǎn)單化，節(jié)省人力，提高效率；
[0039](8)囊袋的囊膜為塑料膜，可使封孔材料反應(yīng)后膨脹時(shí)將囊袋的外壁漲破;所選材料的塑料膜或塑料布都是比較廉價(jià)易得的；
[0040](9)保護(hù)套管的設(shè)置，可在運(yùn)輸和存放等環(huán)境中起到保護(hù)作用，可防止囊袋破損，進(jìn)一步防止封孔材料外漏而使封孔裝置失效;保護(hù)套管各部分尺寸的設(shè)置，方便在需要封孔時(shí)將封孔裝置裝入鉆孔中，也方便之后將保護(hù)套管從鉆孔中抽出，操作方便，提高封孔效率。
【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為本發(fā)明的封孔裝置在一種實(shí)施方式中的存放狀態(tài)示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明的封孔裝置在一種實(shí)施方式中未套裝保護(hù)套管狀態(tài)示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明的封孔裝置在一種套裝保護(hù)套管的實(shí)施方式中的軸向剖視圖；
[0044]圖4為圖2的A-A剖視圖；
[0045]圖5為本發(fā)明的封孔裝置去除保護(hù)套管后處于鉆孔內(nèi)的狀態(tài)示意圖；
[0046]圖6為圖5的B-B剖視圖；
[0047]圖7為本發(fā)明的封孔裝置的外堵漏塞的立體圖；
[0048]圖8為本發(fā)明的封孔裝置的外堵漏塞的軸向剖視圖；
[0049]圖9為本發(fā)明的封孔裝置的內(nèi)堵漏塞的立體圖；
[0050]圖10為本發(fā)明的封孔裝置的內(nèi)堵漏塞的軸向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案及其效果做進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)用本發(fā)明的構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的簡(jiǎn)單改變都在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
[0052]如圖1-10所示，一種瓦斯抽采鉆孔的封孔裝置，所述封孔裝置包括封孔管1、囊袋
2、內(nèi)堵漏塞4、外堵漏塞5和拉繩6;所述封孔管I的兩端分別按照過(guò)盈配合的方式套設(shè)有內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5，且所述封孔管I的兩端分別從所述內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5中穿出；所述囊袋2包括囊膜23，所述囊膜23同軸環(huán)繞設(shè)置于所述封孔管I的外部，并與所述封孔管I的外壁形成密封的環(huán)形囊袋;所述囊膜23的厚度< Imm，優(yōu)選所述囊膜23的厚度< 0.5mm;所述囊袋2內(nèi)設(shè)置有沿軸向方向的至少兩個(gè)隔擋21，所述隔擋21將所述囊袋2分隔成至少兩個(gè)相互不連通的囊室22;所述拉繩6的一端固定連接于至少一個(gè)所述隔擋21上用于對(duì)隔擋21進(jìn)行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞5;所述囊袋2內(nèi)盛裝封孔材料，所述封孔材料包括多種組份，各個(gè)所述囊室22內(nèi)分別盛裝所述封孔材料的其中一種組份。
[0053]所述囊膜23的厚度只要保證其在正常情況下保持穩(wěn)定，在封孔材料的各組份發(fā)生反應(yīng)而膨脹時(shí)可將漲破即可。在考慮成本的情況下，囊膜23的厚度在能達(dá)到上述要求的基礎(chǔ)上越小越好，囊膜23的厚度< 0.5mm時(shí)，既能滿足上述要求，又能節(jié)約成本。
[0054]在一種實(shí)施方式中，所述內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5均為截頭直圓錐，包括同軸且相互平行的底面和截面，以及連接底面和截面的曲面;所述外堵漏塞5的底面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為10.5-12:10，優(yōu)選11:10;所述外堵漏塞5的截面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為6-9.5:10，優(yōu)選9:10;所述內(nèi)堵漏塞4的底面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為6-9.5:10，優(yōu)選9:10;所述內(nèi)堵漏塞4的截面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為1-7.5:10，優(yōu)選7:10;所述外堵漏塞5和內(nèi)堵漏塞4的軸向截面均為等腰梯形，所述外堵漏塞5和內(nèi)堵漏塞4的軸向截面的銳角夾角分別為α、β，45° <α<55° ,45° < β < 55°，優(yōu)選α = β = 50° ;所述內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5的底面和截面在所述封孔管I上的位置依次為:外堵漏塞5的底面、外堵漏塞5的截面、內(nèi)堵漏塞4的底面、內(nèi)堵漏塞4的截面。
[0055]底面是指截頭直圓錐的底面，截面是指截頭直圓錐上與底面平行的另外一個(gè)面，是將直圓錐截去頭部時(shí)的截面。
[0056]銳角夾角是指小于90°的夾角，所述外堵漏塞5和內(nèi)堵漏塞4的軸向截面的銳角夾角分別為α、β，是指所述外堵漏塞5的軸向截面的小于90°的夾角為α，所述內(nèi)堵漏塞4的軸向截面的小于90°的夾角為β。
[0057]在一種實(shí)施方式中，所述封孔裝置還包括單向排氣管3，所述單向排氣管3的閉口端經(jīng)所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2內(nèi)，所述單向排氣管3在伸入所述囊袋2內(nèi)的管壁上設(shè)置有多個(gè)排氣孔31，所述單向排氣管3的開(kāi)口端位于所述外堵漏塞5的外部用于由內(nèi)向外排
Ho
[0058]在一種實(shí)施方式中，所述封孔裝置還包括加壓管8，所述加壓管8的一端經(jīng)所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2內(nèi)，另一端用于與加壓裝置相連接，優(yōu)選地，所述加壓裝置為壓風(fēng)系統(tǒng)或注氮系統(tǒng)。
[0059]因?yàn)閴猴L(fēng)系統(tǒng)在礦井中隨處可見(jiàn)，因此常用壓風(fēng)系統(tǒng)做為本申請(qǐng)封孔裝置的加壓裝置，注氮系統(tǒng)設(shè)置在回采工作面上，在壓風(fēng)系統(tǒng)不能正常工作或者壓風(fēng)系統(tǒng)壓力不足時(shí)，使用注氮系統(tǒng)做為封孔裝置的加壓裝置。
[0060]在一種實(shí)施方式中，所述加壓管8與所述加壓裝置相連接的一端還設(shè)置有單向閥
81ο
[0061]在一種實(shí)施方式中，優(yōu)選地，所述拉繩6穿出外堵漏塞5的部分設(shè)有粘貼件(圖中未示出)，所述粘貼件用于將所述拉繩6位于外堵漏塞5外的部分固定于所述外堵漏塞5上。
[0062]粘貼件可設(shè)置在露于外堵漏塞5外的拉繩6的任何位置。
[0063]粘貼件的設(shè)置，有利于對(duì)拉繩進(jìn)行固定，方便拉動(dòng)拉繩。
[0064]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述封孔材料選自馬麗散、艾格勞尼、羅克休液、羅克休膠和羅克休泡沫中的任一種。這幾種封孔材料都是多組份的封孔材料，分別由至少兩種組份組成。
[0065]這幾種封孔材料都是常用的多組份封孔材料，使用時(shí)，將封孔材料的各組份混合就會(huì)發(fā)生反應(yīng)而膨脹，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔的封孔。
[0066]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述封孔材料為馬麗散，所述馬麗散包括A組份和B組份；所述A組分為馬麗散樹(shù)脂，所述B組分為馬麗散催化劑;所述囊袋2有兩個(gè)囊室22，所述兩個(gè)囊室22中分別盛裝所述A組分和所述B組分。
[0067]馬麗散是一種雙組份合成高分子-聚亞胺膠脂材料，包括馬麗散樹(shù)脂，和馬麗散催化劑，馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑是分裝的，當(dāng)馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑摻在一起時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)或遇水產(chǎn)生膨脹，本身反應(yīng)或發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀密彈性體的特征，當(dāng)它被高壓推擠，注入到煤巖層或混凝土裂縫(在高壓作用下可以使煤巖層的閉合裂隙張開(kāi))，可沿煤巖層或混凝土裂縫延展直到將所有裂隙(包括肉眼難以覺(jué)察的裂隙及在高壓作用下重新張開(kāi)的裂隙)充填。馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑都是本領(lǐng)域的公知內(nèi)容，在此不需贅述。
[0068]其他幾種封孔材料的情況類(lèi)似。且也是本領(lǐng)域的公知內(nèi)容。
[0069]封孔材料可以是本領(lǐng)域常用的封孔材料，只要其各組份能相互反應(yīng)并膨脹，能達(dá)到封孔效果即可。
[0070]在一種實(shí)施方式中，所述囊膜23為塑料膜，所述囊膜23選自PE塑料膜、PPR塑料膜、PP塑料膜、PS塑料膜、PA塑料膜、HDPE塑料膜和PVC塑料膜中的任一種。
[0071]囊膜23也可以為其他材料的塑料膜，只要能在正常情況下保持穩(wěn)定，在拉扯或受壓情況下破裂就可以。
[0072]在一種實(shí)施方式中，所述隔擋21為帶膠塑料布，用于在所述囊袋2內(nèi)粘貼固定以將所述囊袋2分隔成至少兩個(gè)囊室22;所述隔擋21優(yōu)選自PE塑料布、PP塑料布、PPR塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一種。
[0073]在一種實(shí)施方式中，所述拉繩6為不帶膠塑料布，優(yōu)選自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一種。
[0074]在一種實(shí)施方式中，隔擋21和拉繩6的塑料布部分為一體成型，而在用作隔擋21的部分涂有膠層，用于將隔擋21粘貼在囊袋2的囊膜23上和封孔管I的外壁上，將囊袋2分隔成至少兩個(gè)互相不連通的囊室22。
[0075]在一種實(shí)施方式中，所述封孔裝置還包括保護(hù)套管7，所述保護(hù)套管7可移除地套設(shè)于所述囊袋2的外側(cè)。
[0076]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述保護(hù)套管7包括套管71和可拆卸地蓋合于所述套管71兩端的管蓋72。優(yōu)選地，所述保護(hù)套管7的內(nèi)徑介于所述外堵漏塞5的底面直徑與所述鉆孔9的內(nèi)徑之間；所述保護(hù)套管7的長(zhǎng)度大于所述封孔管I的長(zhǎng)度，優(yōu)選所述保護(hù)套管7的長(zhǎng)度與所述封孔管I的長(zhǎng)度的比值為10.5-12:10，進(jìn)一步優(yōu)選11:10。
[0077]這樣的設(shè)置，使得本申請(qǐng)的封孔裝置既便于運(yùn)輸，又方便操作，使用時(shí)只需打開(kāi)兩端的管蓋72，然后將帶有套管71的封孔裝置放入鉆孔9中，將該裝置放入鉆孔中，然后取出套管即可封孔，使用方便，且可重復(fù)使用。
[0078]在一種【具體實(shí)施方式】中，所述封孔裝置包括封孔管1、囊袋2、內(nèi)堵漏塞4、外堵漏塞5和拉繩6;所述封孔管I的兩端分別按照過(guò)盈配合的方式套設(shè)有內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5，且所述封孔管I的兩端分別從所述內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5中穿出；所述囊袋2包括囊膜23，所述囊膜23同軸環(huán)繞設(shè)置于所述封孔管I的外部，并與所述封孔管I的外壁形成密封的環(huán)形囊袋;所述囊袋2的囊膜23的厚度=0.5mm;所述囊袋2內(nèi)設(shè)置有沿軸向方向的兩個(gè)隔擋21，所述隔擋21將所述囊袋2分隔成2個(gè)相互不連通的囊室22;所述拉繩6的一端固定連接于其中一個(gè)所述隔擋21上用于對(duì)隔擋21進(jìn)行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞5;
[0079]所述囊袋2內(nèi)盛裝封孔材料，所述封孔材料為馬麗散，所述馬麗散包括A組份和B組份;所述A組分為馬麗散樹(shù)脂，所述B組分為馬麗散催化劑;兩個(gè)所述囊室22內(nèi)分別盛裝所述A組份和所述B組份；
[0080]所述內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5均為截頭直圓錐，包括同軸且相互平行的底面和截面，以及連接底面和截面的曲面;所述外堵漏塞5的底面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為11:10;所述外堵漏塞5的截面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為9:10;所述內(nèi)堵漏塞4的底面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為9:10;所述內(nèi)堵漏塞4的截面直徑與鉆孔9的內(nèi)徑比值為7:10;所述外堵漏塞5和內(nèi)堵漏塞4的軸向截面均為等腰梯形，所述外堵漏塞5和內(nèi)堵漏塞4的軸向截面的銳角夾角分別為α、β，α = β = 50°;所述內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5的底面和截面在所述封孔管I上的位置依次為:外堵漏塞5的底面、外堵漏塞5的截面、內(nèi)堵漏塞4的底面、內(nèi)堵漏塞4的截面；
[0081]所述封孔裝置還包括單向排氣管3，所述單向排氣管3的閉口端經(jīng)所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2內(nèi)，所述單向排氣管3在伸入所述囊袋2內(nèi)的管壁上設(shè)置有多個(gè)排氣孔31，所述單向排氣管3的開(kāi)口端位于所述外堵漏塞5的外部用于由內(nèi)向外排氣；
[0082]所述封孔裝置還包括加壓管8，所述加壓管8的一端經(jīng)所述外堵漏塞5伸入所述囊袋2內(nèi)，另一端用于與加壓裝置相連接;所述加壓裝置為壓風(fēng)系統(tǒng);所述加壓管8與所述加壓裝置相連接的一端還設(shè)置有單向閥81;
[0083]所述拉繩6穿出外堵漏塞5的部分設(shè)有粘貼件，所述粘貼件用于將所述拉繩6位于外堵漏塞5外的部分固定于所述外堵漏塞5上；
[0084]所述囊膜23為PVC塑料膜;所述隔擋21為帶膠的PVC塑料布，用于在所述囊袋2內(nèi)粘貼固定以將所述囊袋2分隔成兩個(gè)囊室22;所述拉繩6為不帶膠的PVC塑料布;隔擋21和拉繩6的塑料布部分為一體成型，而僅在用作隔擋21的部分涂有膠層；
[0085]所述封孔裝置還包括保護(hù)套管7，所述保護(hù)套管7可移除地套設(shè)于所述囊袋2的外側(cè);所述保護(hù)套管7包括套管71和可拆卸地蓋合于所述套管71兩端的管蓋72，所述保護(hù)套管7的內(nèi)徑與所述鉆孔9的內(nèi)徑比值為10.5:10;所述保護(hù)套管7的長(zhǎng)度與所述封孔管I的長(zhǎng)度的比值為11:10。
[0086]將上述封孔裝置應(yīng)用于瓦斯抽采鉆孔的封孔時(shí)，使用過(guò)程如下:
[0087]取掉保護(hù)套管7中套管71兩端的管蓋72，，將封孔裝置置于開(kāi)在煤體10上的鉆孔9內(nèi)，再將套管71從鉆孔9中取出，取出后如圖5所示，然后拉動(dòng)拉繩6，扯破隔擋21，使分別盛裝于所述囊袋2的2個(gè)囊室22內(nèi)的馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑相混合而發(fā)生反應(yīng)，在扯破隔擋21的同時(shí)，打開(kāi)單向閥81，做為加壓裝置的壓風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)加壓管8向囊袋2內(nèi)通入氣體以施加壓力，進(jìn)而保證封孔材料各組份混合的均勻性，提高反應(yīng)效果;封孔材料反應(yīng)后膨脹，將囊袋2的囊膜23漲破，馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑發(fā)生反應(yīng)，此時(shí)，過(guò)盈配合套設(shè)于所述封孔管I兩端的內(nèi)堵漏塞4和外堵漏塞5雖然與鉆孔9的內(nèi)壁之間有間隙，但間隙較小，在馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑發(fā)生反應(yīng)時(shí)膨脹即可將該間隙堵住，防止封孔材料流失，進(jìn)而使足夠多的封孔材料處于所需封孔的位置，使封孔位置處鉆孔9周?chē)牧严兜玫匠涮?，消除開(kāi)孔時(shí)形成的漏氣通道和裂隙，即消除初期漏氣通道;進(jìn)一步能使鉆孔9得到可靠的支護(hù)，保證鉆孔9的穩(wěn)定，使鉆孔9周?chē)辉佼a(chǎn)生新的漏氣通道和裂隙，即避免后期漏氣通道的產(chǎn)生和發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔9的封孔;期間，封孔位置處的空氣由于受到膨脹的封孔材料擠壓，經(jīng)單向排氣管3上的排氣孔31排出，進(jìn)而保證封孔的密實(shí)性。
[0088]本申請(qǐng)的封孔裝置除了可對(duì)瓦斯抽采鉆孔進(jìn)行封孔外，也可對(duì)礦井探放水鉆孔、以及隧道工程和地鐵巷道施工工程中的鉆孔進(jìn)行封孔，只是所使用的封孔材料與用于瓦斯抽采鉆孔時(shí)不一樣，不同領(lǐng)域的鉆孔使用本申請(qǐng)的封孔裝置進(jìn)行封孔時(shí)，只需要將其中的封孔材料換為與鉆孔相適應(yīng)的封孔材料即可，使用方法與用于瓦斯抽采鉆孔時(shí)一樣。
[0089]本申請(qǐng)的用于鉆孔的封孔裝置目前只進(jìn)行了簡(jiǎn)易制作和試驗(yàn)，2014年5月-2015年2月份在平溝煤礦010909(010909是指編號(hào)為010909的工作面)瓦斯抽采鉆孔的封孔過(guò)程中分別采用傳統(tǒng)的封孔方式和本申請(qǐng)的上述封孔裝置進(jìn)行了試驗(yàn)。
[0090]試驗(yàn)方法如下:
[0091]傳統(tǒng)的封孔方式，將棉紗纏繞在封孔管上并用鐵絲捆綁，將馬麗散中的馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑混合并攪拌均勻，得到配好的封孔材料，將配好的封孔材料涂抹在纏繞于封孔管上的棉紗上，然后將涂抹有封孔材料的封孔管插入施工好的瓦斯抽采鉆孔內(nèi)，馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑緩慢發(fā)生反應(yīng)而膨脹并凝固，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采鉆孔的封堵;其中，棉紗也可以用抹布代替；
[0092]使用本申請(qǐng)的封孔裝置進(jìn)行封孔的封孔方式，使用過(guò)程如上所述，不再贅述；
[0093]兩種封孔方法在封孔壓力為I兆帕，封孔長(zhǎng)度Sm時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果如下:
[0094]傳統(tǒng)的封孔方式，抽采時(shí)間為30min左右，封孔效果差，鉆孔氣密性差，抽采濃度27-28%，工序繁瑣，勞動(dòng)力強(qiáng)度大；
[0095]使用本申請(qǐng)的封孔裝置進(jìn)行封孔的封孔方式，抽采時(shí)間大大縮短，為15min，封孔效果好，鉆孔氣密性好，抽采濃度明顯上升，達(dá)到40%，確保了煤礦井下回采安全，且勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低，工序簡(jiǎn)單易操作。
[0096]利用封孔材料(高分子發(fā)泡材料)進(jìn)行封孔就是利用其高倍數(shù)發(fā)泡特性進(jìn)行封孔，但是在封孔材料發(fā)泡之后具有兩個(gè)致命缺陷:第一，抗壓強(qiáng)度低;第二，可壓縮量很大。高瓦斯礦井以及煤與瓦斯突出礦井一般隨著采深不斷加大，相應(yīng)的地應(yīng)力也增大，再加上煤層強(qiáng)度普遍較低，井下煤層鉆孔在地應(yīng)力作用下將逐漸蠕變，鉆孔在蠕變的過(guò)程中，鉆孔周?chē)拿后w將會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)裂隙，之后便產(chǎn)生了漏氣通道。同時(shí)在封孔材料反應(yīng)和凝固過(guò)程中封孔材料本身會(huì)收縮，收縮后便會(huì)產(chǎn)生空隙和裂隙，空隙和裂隙隨之就生成了漏氣通道。漏氣通道會(huì)釋放抽放壓力，導(dǎo)致抽放率降低，直接影響抽采率。因此使用傳統(tǒng)的封孔方式抽采效率低。而使用本申請(qǐng)的封孔裝置進(jìn)行封孔時(shí)，由于防止了封孔材料流失，且保證了足夠多的封孔材料進(jìn)行發(fā)泡，因此可保證使鉆孔周?chē)牧严兜玫匠涮?，消除開(kāi)孔時(shí)形成的漏氣通道和裂隙，即消除初期漏氣通道;進(jìn)一步保證使鉆孔得到可靠的支護(hù)，保證鉆孔的穩(wěn)定，使鉆孔周?chē)辉佼a(chǎn)生新的漏氣通道和裂隙，即避免后期漏氣通道的產(chǎn)生和發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔的密封。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于鉆孔的封孔裝置，其特征在于，所述封孔裝置包括封孔管(I)、囊袋(2)、內(nèi)堵漏塞(4)、外堵漏塞(5)和拉繩(6);所述封孔管(I)的兩端分別按照過(guò)盈配合的方式套設(shè)有內(nèi)堵漏塞(4)和外堵漏塞(5)，且所述封孔管(I)的兩端分別從所述內(nèi)堵漏塞(4)和外堵漏塞(5)中穿出；所述囊袋(2)包括囊膜(23)，所述囊膜(23)同軸環(huán)繞設(shè)置于所述封孔管(I)的外部，并與所述封孔管(I)的外壁形成密封的環(huán)形囊袋;所述囊膜(23)的厚度Slmm，優(yōu)選所述囊膜(23)的厚度< 0.5mm;所述囊袋(2)內(nèi)設(shè)置有沿軸向方向的至少兩個(gè)隔擋(21)，所述隔擋(21)將所述囊袋(2)分隔成至少兩個(gè)相互不連通的囊室(22);所述拉繩(6)的一端固定連接于至少一個(gè)所述隔擋(21)上用于對(duì)隔擋(21)進(jìn)行移除或扯破，另一端穿出所述外堵漏塞(5);所述囊袋(2)內(nèi)盛裝封孔材料，所述封孔材料包括多種組份，各個(gè)所述囊室(22)內(nèi)分別盛裝所述封孔材料的其中一種組份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封孔裝置，其特征在于，所述封孔裝置還包括單向排氣管(3)，所述單向排氣管(3)的閉口端經(jīng)所述外堵漏塞(5)伸入所述囊袋(2)內(nèi)，所述單向排氣管(3)在伸入所述囊袋(2)內(nèi)的管壁上設(shè)置有多個(gè)排氣孔(31)，所述單向排氣管(3)的開(kāi)口端位于所述外堵漏塞(5)的外部用于由內(nèi)向外排氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封孔裝置，其特征在于，所述封孔裝置還包括加壓管(8)，所述加壓管(8)的一端經(jīng)所述外堵漏塞(5)伸入所述囊袋(2)內(nèi)，另一端用于與加壓裝置相連接;優(yōu)選地，所述加壓裝置為壓風(fēng)系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的封孔裝置，其特征在于，所述加壓管(8)與所述加壓裝置相連接的一端還設(shè)置有單向閥(81)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的封孔裝置，其特征在于，所述封孔材料選自馬麗散、艾格勞尼、羅克休液、羅克休膠和羅克休泡沫中的任一種;優(yōu)選地，所述封孔材料為馬麗散，所述馬麗散包括A組份和B組份;所述A組分為馬麗散樹(shù)脂，所述B組分為馬麗散催化劑;所述囊袋(2)有兩個(gè)囊室(22)，所述兩個(gè)囊室(22)中分別盛裝所述A組分和所述B組分。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的封孔裝置，其特征在于，所述囊膜(23)為塑料膜，所述囊膜(23)選自PE塑料膜、PPR塑料膜、PP塑料膜、PS塑料膜、PA塑料膜、HDPE塑料膜和PVC塑料膜中的任一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的封孔裝置，其特征在于，所述隔擋(21)為帶膠塑料布，用于在所述囊袋(2)內(nèi)粘貼固定以將所述囊袋(2)分隔成至少兩個(gè)囊室(22);優(yōu)選地，所述隔擋(21)選自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的封孔裝置，其特征在于，所述拉繩(6)為不帶膠塑料布;優(yōu)選地，所述拉繩(6)選自PE塑料布、PPR塑料布、PP塑料布、PS塑料布、PA塑料布、HDPE塑料布和PVC塑料布中的任一種。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的封孔裝置，其特征在于，所述封孔裝置還包括保護(hù)套管(7)，所述保護(hù)套管(7)可移除地套設(shè)于所述囊袋(2)的外側(cè);優(yōu)選地，所述保護(hù)套管(7)包括套管(71)和可拆卸地蓋合于所述套管(71)兩端的管蓋(72)。10.權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的封孔裝置在鉆孔封孔中的用途，優(yōu)選地，所述鉆孔包括瓦斯抽采鉆孔、礦井探放水鉆孔以及隧道工程中的鉆孔。
【文檔編號(hào)】E21B33/13GK105822255SQ201610333128
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】趙威, 宋文義, 石銀斌, 李國(guó)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華烏海能源有限責(zé)任公司