一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤層抽采鉆孔密封工藝與裝置，特別是一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用的瓦斯防治措施主要有通風(fēng)和抽采兩種方法，其中，抽采是防治瓦斯災(zāi)害的一項(xiàng)根本性措施。《煤礦安全規(guī)程》(2011年修訂版)、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》及《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等都對(duì)煤礦瓦斯抽采工作提出了明確規(guī)定。
[0003]與巖層和硬煤相比，鉆孔密封不嚴(yán)導(dǎo)致瓦斯抽采濃度過低異常突出。以鄭州礦區(qū)為例，該礦區(qū)二 1煤層現(xiàn)行開采區(qū)域正是這種典型的高地應(yīng)力、高瓦斯壓力、松軟低透氣性突出煤層；順層鉆孔瓦斯抽采濃度只有10%左右。
[0004]在抽采負(fù)壓條件下，井巷空氣能夠進(jìn)入瓦斯抽采室的原因主要包括封孔材料自身有裂紋、封孔材料與鉆孔孔壁之間存在間隙或者未能緊貼在一起及封孔材料周圍煤體存在裂隙。對(duì)于膠囊、聚氨酯和膨脹水泥等封孔材料來說，在帶壓封孔條件下，前兩種空氣泄漏通道基本可以消除，封孔材料周圍煤體的原生裂隙也基本趨于閉合狀態(tài)；而且，瓦斯抽采的負(fù)壓一般在13KPa左右，比較低；從理論上講，應(yīng)該不會(huì)存在大規(guī)模的空氣泄漏。這說明瓦斯抽采過程中還存在著其它的氣體泄漏途徑，該途徑即為封孔材料周圍煤體的次生裂隙。高水材料雖然可注入鉆孔周圍煤體裂隙，但是，容易干裂；二次封孔法中的固相顆粒大小又難以與該裂隙的尺寸完全匹配。
[0005]因此，為了提高松軟煤層抽采鉆孔的密封性與瓦斯抽采效率，為該類煤層的瓦斯災(zāi)害防治工作提供技術(shù)保障；探索出一種適合松軟煤層鉆孔特性的新型封孔方式就顯得尤為迫切。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，能夠?qū)λ绍浢簩映椴摄@孔實(shí)現(xiàn)有效密封。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，包括順序連接的前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊，所述前段膠囊和后段膠囊之間由注液膠管連通，且后段膠囊由注液膠管連接至注液泵；所述中段膠囊設(shè)有一注液膠管，且該注液膠管軸向穿過后段膠囊與注液泵連接；所述后段膠囊上還軸向穿過一注漿膠管，注漿膠管進(jìn)液端連接注漿泵；該裝置還設(shè)有一抽采管，所述抽采管依次軸向穿過前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊，其外端連接抽采管道；所述抽采管由滑動(dòng)密封連接器分別與前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊密封連接。
[0008]所述滑動(dòng)密封連接器包括兩個(gè)開口相對(duì)的凹字形普通密封圈和嵌裝于普通密封圈內(nèi)的滑動(dòng)密封圈，所述普通密封圈分別與膠囊密封固定，滑動(dòng)密封圈能夠沿抽采管滑動(dòng)。
[0009]所述注漿膠管和注液膠管均由螺紋接頭與膠囊連接。
[0010]所述抽采管的前端設(shè)有抽采孔洞，可以避免管路被煤渣堵塞。
[0011]所述連接于前段膠囊和后段膠囊之間的注液膠管的長(zhǎng)度略大于中段膠囊的長(zhǎng)度。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔的工藝與裝置，在抽采鉆孔密封之前，采用高分子材料與固化劑的混合物密封抽采鉆孔，使得鉆孔周圍煤體裂隙在整個(gè)抽采過程中被嚴(yán)密充實(shí)，不產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象；采用前段膠囊和后段膠囊對(duì)抽采鉆孔進(jìn)行初步密封，可防止液態(tài)高分子材料與固化劑的混合物沿鉆孔或鉆孔周圍煤體裂隙隨意流動(dòng)，確保運(yùn)移方向的定向性；采用中段膠囊通過膨脹壓迫鉆孔孔壁，將壓力持續(xù)穩(wěn)定的傳遞給鉆孔周圍煤體，迫使封孔膠囊與鉆孔孔壁壓迫孔壁表面的膠體，鉆孔周圍煤體壓迫其裂隙內(nèi)部的膠體，有效提高了抽采鉆孔的密封效果；由于采用膠體密封抽采鉆孔周圍煤體裂隙，既可充分充填鉆孔周圍煤體裂隙，又可根據(jù)裂隙的空間幾何結(jié)構(gòu)變化而自動(dòng)變形；不僅適用于巖層鉆孔和硬煤層鉆孔的密封，尤其適用于松軟煤層抽采鉆孔密封，因此，具有適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1.前段膠囊，2.中段膠囊，3.后段膠囊，4.抽采管，5.注液膠管，6.注漿膠管，7.抽采管道，8.注液泵，9.注漿泵，10.滑動(dòng)密封連接器，11.鉆孔，12.煤層，13.裂隙，14.液態(tài)高分子材料與固化劑混合物。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在附圖中，一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，包括順序連接的前段膠囊1、中段膠囊2和后段膠囊3，所述前段膠囊I和后段膠囊3之間由注液膠管5連通，且后段膠囊3由注液膠管5連接至注液泵8 ;所述中段膠囊2設(shè)有一注液膠管5，且該注液膠管5軸向穿過后段膠囊3與注液泵8連接；所述后段膠囊3上還軸向穿過一注漿膠管6，注漿膠管6進(jìn)液端連接注漿泵9 ;該裝置還設(shè)有一抽采管4，所述抽采管4依次軸向穿過前段膠囊1、中段膠囊2和后段膠囊3，其外端連接抽采管道7 ;所述抽采管4由滑動(dòng)密封連接器10分別與前段膠囊1、中段膠囊2和后段膠囊3密封連接。
[0018]所述滑動(dòng)密封連接器10包括兩個(gè)開口相對(duì)的凹字形普通密封圈10-1和嵌裝于普通密封圈10-1內(nèi)的滑動(dòng)密封圈10-2，所述普通密封圈10-1分別與膠囊密封固定，滑動(dòng)密封圈10-2能夠沿抽采管4滑動(dòng)。
[0019]所述注漿膠管6和注液膠管5均由螺紋接頭與膠囊連接。
[0020]所述抽采管4的前端設(shè)有抽采孔洞，可以避免管路被煤渣堵塞。
[0021]所述連接于前段膠囊I和后段膠囊3之間的注液膠管5的長(zhǎng)度略大于中段膠囊2的長(zhǎng)度。
[0022]密封抽采鉆孔時(shí)，打開注液泵8，讓前段膠囊I和后段膠囊3先膨脹，前段膠囊I和后段膠囊3以及鉆孔11之間形成密封區(qū)域，再打開注漿泵9向密封區(qū)域內(nèi)注漿，可防止液態(tài)高分子材料與固化劑混合物14沿鉆孔11或鉆孔11周圍煤體裂隙13隨意流動(dòng)；高分子材料與固化劑混合物14初始為液態(tài)，在一定壓力下，可充分滲透入鉆孔11周圍煤體裂隙13，固化反應(yīng)后形成膠體，再打開注液泵8使中段膠囊2膨脹，在中段膠囊2的擠壓下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)抽采鉆孔11的有效密封；抽采管4從前段膠囊1、中段膠囊2和后段膠囊3的內(nèi)部穿過，連接方式為滑動(dòng)密封，能夠很好的適應(yīng)膠囊的膨脹與收縮，膠囊伸縮時(shí)能夠沿抽采管4滑行，而膠囊內(nèi)的膨脹液不會(huì)泄漏；連接于前段膠囊I和后段膠囊3之間的注液膠管的長(zhǎng)度略大于中段膠囊2，既可以防止因它與中段膠囊2的軸線不平行而導(dǎo)致膠管連接不上，又可避免出現(xiàn)封孔裝置內(nèi)部管線零亂的現(xiàn)象。
[0023]一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔的工藝，包括以下步驟:
[0024](I)在工人向煤層打鉆的過程中，連接好抽采鉆孔裝置，并準(zhǔn)備好高分子材料、固化劑、水及乳化液；施工結(jié)束后，向鉆孔11內(nèi)送入該裝置；
[0025](2)啟動(dòng)注液泵8，通過注液膠管5向后段膠囊3注入膨脹液，并且，膨脹液通過注液膠管5注入前段膠囊1，迫使后段膠囊3和前段膠囊I膨脹起來，關(guān)閉注液泵8 ;
[0026](3)啟動(dòng)注漿泵9，通過注漿膠管6向后段膠囊6與前段膠囊2之間注入高分子材料與固化劑混合物14，該混合物在一定壓力下向鉆孔11周圍煤體的裂隙13滲透，關(guān)閉注漿泵9 ;
[0027](4)待高分子材料與固化劑的混合物14轉(zhuǎn)變?yōu)槟z體后，啟動(dòng)注液泵8，通過注液膠管5和向中段膠囊2注入膨脹液，使中段膠囊2膨脹擠壓周圍的煤壁與膠體，關(guān)閉注液泵8 ;
[0028](5)連接抽采管4和抽采管道7，鉆孔11內(nèi)的瓦斯沿抽采管4和抽采管道7向外流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)瓦斯的有效抽采。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，其特征是，包括順序連接的前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊，所述前段膠囊和后段膠囊之間由注液膠管連通，且后段膠囊由注液膠管連接至注液泵；所述中段膠囊設(shè)有一注液膠管，且該注液膠管軸向穿過后段膠囊與注液泵連接；所述后段膠囊上還軸向穿過一注漿膠管，注漿膠管進(jìn)液端連接注漿泵；該裝置還設(shè)有一抽采管，所述抽采管依次軸向穿過前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊，其外端連接抽采管道；所述抽采管由滑動(dòng)密封連接器分別與前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，其特征是，所述滑動(dòng)密封連接器包括兩個(gè)開口相對(duì)的凹字形普通密封圈和嵌裝于普通密封圈內(nèi)的滑動(dòng)密封圈，所述普通密封圈分別與膠囊密封固定，滑動(dòng)密封圈能夠沿抽采管滑動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，其特征是，所述注漿膠管和注液膠管均由螺紋接頭與膠囊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，其特征是，所述抽采管的前端設(shè)有抽采孔洞，可以避免管路被煤渣堵塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，其特征是，所述連接于前段膠囊和后段膠囊之間的注液膠管的長(zhǎng)度略大于中段膠囊的長(zhǎng)度。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種預(yù)注膠體密封松軟煤層抽采鉆孔裝置，包括順序連接的前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊，前段膠囊和后段膠囊之間由注液膠管連通，且后段膠囊由注液膠管連接至注液泵；中段膠囊設(shè)有一注液膠管，且該注液膠管軸向穿過后段膠囊與注液泵連接；后段膠囊上還軸向穿過一注漿膠管，其進(jìn)液端連接注漿泵；該裝置還設(shè)有一抽采管，抽采管依次軸向穿過前段膠囊、中段膠囊和后段膠囊，其外端連接抽采管道；抽采管由滑動(dòng)密封連接器分別各膠囊密封連接，本實(shí)用新型使整個(gè)抽采過程中被嚴(yán)密充實(shí)，不產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象，有效提高了抽采鉆孔的密封效果，不僅適用于巖層鉆孔和硬煤層鉆孔的密封，尤其適用于松軟煤層抽采鉆孔密封，具有適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】E21F7-00, E21B33-12
【公開號(hào)】CN204386550
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420855213
【發(fā)明人】齊黎明, 葛須賓
【申請(qǐng)人】華北科技學(xué)院
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日