中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煤礦瓦斯抽采鉆孔技術領域，尤其涉及一種中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法。
【背景技術】
[0002]煤礦井下本煤層瓦斯抽采鉆孔深度一般在50米甚至數百米，僅對距離孔口一定距離的某一段鉆孔進行封孔，除傾斜鉆孔之外難以采用直接注漿的方法進行封孔，抽采鉆孔的封孔分永久性封孔和臨時性封孔。目前，公知的本煤層瓦斯抽采鉆孔的永久性封孔是以發泡聚氨酯、發泡水泥和其它發泡材料作為封孔材料，早期的“水泥卷封孔裝置”(ZL90227075.3)已不再采用，鉆孔直接鉆孔法僅適用于傾斜鉆孔，國內目前普遍采用發泡聚氨酯材料封孔。目前，公知的采煤工作面瓦斯抽放鉆孔的臨時性封孔采用可復用的機械封孔裝置封孔，如專利名稱為“井下瓦斯抽放充氣式囊袋封孔裝置”(ZL94209078.0)、膠套膨脹式“煤巖層鉆孔封孔裝置”(ZL200420010782.9)等。目前，專利名稱為“囊袋式注漿封孔裝置及其封孔方法”(ZL200710054384.5)和“瓦斯抽采中心分流式注漿封孔裝置及其封孔方法”(ZL201110120920.3)都取到了很好的封孔效果，但是隨著煤體彈性潛能的釋放和煤層中瓦斯壓力的降低，使得鉆孔周圍空隙逐漸發育、擴張，無法使煤層鉆孔封孔嚴密，有漏氣現象產生，難以保持注漿壓力，無法達到理想的封孔效果。此外，不同煤礦井下煤層地質條件的差異，經常出現塌孔等現象，導致直徑較大的封孔裝置無法順利插入煤層鉆孔內，這些都給封孔造成了一定的影響。且之前的封孔裝置都是雙囊袋的，加工較復雜，成本相對較尚O
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種能夠實現對封孔段鉆孔實施更有效注漿封孔、更好的防止封孔段鉆孔周圍漏氣裂隙的產生和發展的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，包括可回收注漿管、注漿管接頭、前瓦斯抽采管、后瓦斯抽采管、引流裝置、雙孔管和膨脹襯套，雙孔管前端與前瓦斯抽采管后端通過引流裝置連接，雙孔管后端與后瓦斯抽采管前端通過后卡箍連接;雙孔管內的雙孔分別為注漿通道和抽采通道，抽采通道前后兩端分別與前瓦斯抽采管和后瓦斯抽采管連通，膨脹襯套呈圓筒形且內部中空，膨脹襯套上均勻設置有若干個排氣滲漿孔，排氣滲漿孔沿膨脹襯套表面的周向及軸向均勻排列，膨脹襯套外部套設有膨脹囊袋，膨脹囊袋和膨脹襯套的前端邊緣通過前鋼環壓緊密封在雙孔管外圓周上，膨脹囊袋和膨脹襯套的后端邊緣通過后鋼環壓緊密封在后瓦斯抽采管外圓周上，弓丨流裝置同軸向設在前瓦斯抽采管外側，引流裝置前端通過注漿管接頭與可回收注漿管后端連接，引流裝置后端與雙孔管的注漿通道前部連通，雙孔管內的注漿通道在膨脹囊袋內部開設有出漿口；雙孔管的注漿通道上設有壓力控制閥，壓力控制閥位于引流裝置和前鋼環之間。
[0005]引流裝置包括前卡箍和設在前卡箍外側的引流管，引流管的前端設有與注漿管接頭連接的注漿連接口，引流管后端及前卡箍側部對應設有與注漿通道連通的進漿口，進漿口位于前鋼環前方。
[0006]引流管上沿左右方向設有銷孔，注漿管接頭后端插設在引流管內并通過插設在銷孔內的剪切銷與引流管密封固定連接;注漿管接頭前端插設在可回收注漿管內，可回收注漿管后部通過壓緊套與注漿管接頭壓緊密封連接。
[0007 ]雙孔管的注楽通道內的前后兩端均設有堵漏水泥或者堵塞塊。
[0008]后瓦斯抽采管后端連接有篩網管。
[0009]中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置的封孔方法，包括以下步驟:
(1)、在后瓦斯抽采管的后端連接篩網管，將可回收注漿管連接的注漿管接頭插入引流管的注漿連接口中，把剪切銷插入銷孔中固定注漿管接頭；
(2)、將中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置連同可回收注漿管一起插入煤層鉆孔合適的封孔深度；
(3)、將可回收注漿管的前端與外置注漿栗連接，并檢查注漿栗及注漿栗上的壓力表是否正常，準備注漿漿液；
(4)、將注漿栗的進漿管插入到注漿漿液中，啟動注漿栗開始進行注漿封孔，注漿壓力逐步升高，注漿漿液經由注漿栗一可回收注漿管一注漿管接頭一弓I流管一進漿口一注漿通道一出漿口一膨脹襯套，膨脹襯套進漿膨脹，排氣滲漿孔增大，部分漿液通過排氣滲漿孔進入膨脹囊袋，滲入鉆孔周圍煤層裂隙，當達到預定的注漿壓力時，關閉注漿栗停止注漿；
(5)、用力拔可回收注漿管，注漿管接頭將剪切銷剪斷，回收注漿頭與可回收注漿管，注漿封孔作業完畢，對注漿管接頭、可回收注漿管和注漿栗進行清洗，待下次封孔時使用。
[0010]采用上述技術方案，本發明具有如下技術效果:
1、本發明采用集抽采通道和注漿通道于一體的雙孔管，大大簡化了封孔裝置的結構，克服了現有技術中需要另外設置注漿通道、體積大、結構復雜的缺點，可以適應不同煤礦井下煤層地質條件，方便操作，提高工作效率，能夠實現對封孔段鉆孔更有效的注漿封堵，更有效地避免封孔段鉆孔周圍煤壁裂隙的產生和發展，而且對極小的煤體裂隙也能進行充填，使得封孔效果達到最佳。
[0011]2、本發明采用膨脹囊袋內部設置膨脹襯套，膨脹襯套可以支撐固定膨脹囊袋，膨脹襯套上設有排氣滲漿孔，注漿漿液可以從排氣滲漿孔中進入到膨脹囊袋，后瓦斯抽采管后端連接有篩網管，可以避免鉆孔內的碎石煤塊等雜質進入。本發明的結構材料和注漿材料強度均不影響采煤機割煤，且割煤作業時不會產生火花，能夠高效、安全的開采。
[0012]3、本發明的注漿通道兩端均采用堵漏水泥或者堵塞塊進行封堵，避免注漿漿液漏出，確保注漿壓力保持恒定，提升封孔效果，引流管內采用剪切銷固定注漿管接頭，當注漿封孔完畢后，用力拔出可回收注漿管及注漿管接頭，清洗后可重復使用。
[0013]4、壓力控制閥能夠控制膨脹囊袋內注漿壓力，同時保障膨脹囊袋安全，當膨脹囊袋注漿壓力達到壓力控制閥的設定壓力時，壓力控制閥打開，起到安全閥作用，預防膨脹囊袋內注漿壓力過高而導致膨脹囊袋破裂。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為圖1中A處的放大圖；
圖3是圖1中引流裝置的結構示意圖；
圖4是圖3中B-B剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1-圖4所示，本發明的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，包括可回收注漿管1、注漿管接頭2、前瓦斯抽采管3、后瓦斯抽采管4、引流裝置5、雙孔管6和膨脹襯套7，雙孔管6前端與前瓦斯抽采管3后端通過引流裝置5連接，雙孔管6后端與后瓦斯抽采管4前端通過后卡箍18連接;雙孔管6內的雙孔分別為注漿通道10和抽采通道11，抽采通道11前后兩端分別與前瓦斯抽采管3和后瓦斯抽采管4連通，膨脹襯套7呈圓筒形且內部中空，膨脹襯套7上均勻設置有若干個排氣滲漿孔12，排氣滲漿孔12沿膨脹襯套7表面的周向及軸向均勻排列，膨脹襯套7外部套設有膨脹囊袋8，膨脹囊袋8和膨脹襯套7的前端邊緣通過前鋼環14壓緊密封在雙孔管6外圓周上，膨脹囊袋8和膨脹襯套7的后端邊緣通過后鋼環15壓緊密封在后瓦斯抽采管4外圓周上，引流裝置5同軸向設在前瓦斯抽采管3外側，引流裝置5前端通過注漿管接頭2與可回收注漿管I后端連接，引流裝置5后端與雙孔管6的注漿通道10前部連通，雙孔管6的注漿通道10在膨脹囊袋8內部開設有出漿口 17;雙孔管6的注漿通道10上設有壓力控制閥19，壓力控制閥19位于引流裝置5和前鋼環14之間。
[0016]引流裝置5包括前卡箍9和設在前卡箍9外側的引流管5-1，引流管5-1的前端設有與注漿管接頭2連接的注漿連接口5-2，引流管5-1后端及前卡箍9側部對應設有與注漿通道10連通的進漿口 5-3，進漿口 5-3位于前鋼環14前方。
[0017]引流管5-1上沿左右方向設有銷孔，注漿管接頭2后端插設在引流管5-1內并通過插設在銷孔內的剪切銷20與引流管5-1密封固定連接;注漿管接頭2前端插設在可回收注漿管I內，可回收注漿管I后部通過壓緊套與注漿管接頭2壓緊密封連接。
[0018]雙孔管6的注漿通道10內的前后兩端均設有堵漏水泥或者堵塞塊13。
[0019]后瓦斯抽采管4后端連接有篩網管。
[0020]本發明的中部滲漿式注漿封孔方法，包括以下步驟:
(1)、在后瓦斯抽采管4的后端連接篩網管，將可回收注漿管I連接的注漿管接頭2插入引流管5-1的注漿連接口 5-2中，把剪切銷20插入銷孔中固定注漿管接頭2;
(2 )、將中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置連同可回收注漿管I 一起插入煤層鉆孔合適的封孔深度；
(3)、將可回收注漿管I的前端與外置注漿栗連接，并檢查注漿栗及注漿栗上的壓力表是否正常，準備注漿漿液，；
(4)、將注漿栗的進漿管插入到注漿漿液中，啟動注漿栗開始進行注漿封孔，注漿壓力逐步升高，注漿漿液經由注漿栗一可回收注漿管I 一注漿管接頭2—引流裝置5—進漿口 5-3—注漿通道10 —出漿口 17—膨脹襯套7，膨脹襯套7進漿膨脹，排氣滲漿孔12增大，部分漿液通過排氣滲漿孔進入膨脹囊袋8，滲入鉆孔周圍煤層裂隙，當達到預定的注漿壓力時，關閉注漿栗停止注漿；
(5)、用力拔可回收注漿管I，注漿管接頭2將剪切銷20剪斷，回收注漿頭與可回收注漿管1，注漿封孔作業完畢，對注漿管接頭2、可回收注漿管I和注漿栗進行清洗，待下次封孔時使用。
[0021]以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:包括可回收注漿管、注漿管接頭、前瓦斯抽采管、后瓦斯抽采管、引流裝置、雙孔管和膨脹襯套，雙孔管前端與前瓦斯抽采管后端通過引流裝置連接，雙孔管后端與后瓦斯抽采管前端通過后卡箍連接;雙孔管內的雙孔分別為注漿通道和抽采通道，抽采通道前后兩端分別與前瓦斯抽采管和后瓦斯抽采管連通，膨脹襯套呈圓筒形且內部中空，膨脹襯套上均勻設置有若干個排氣滲漿孔，排氣滲漿孔沿膨脹襯套表面的周向及軸向均勻排列，膨脹襯套外部套設有膨脹囊袋，膨脹囊袋和膨脹襯套的前端邊緣通過前鋼環壓緊密封在雙孔管外圓周上，膨脹囊袋和膨脹襯套的后端邊緣通過后鋼環壓緊密封在后瓦斯抽采管外圓周上，引流裝置同軸向設在前瓦斯抽采管外側，引流裝置前端通過注漿管接頭與可回收注漿管后端連接，引流裝置后端與雙孔管的注漿通道前部連通，雙孔管內的注漿通道在膨脹囊袋內部開設有出漿口；雙孔管的注漿通道上設有壓力控制閥，壓力控制閥位于引流裝置和前鋼環之間。2.根據權利要求1所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:引流裝置包括前卡箍和設在前卡箍外側的引流管，引流管的前端設有與注漿管接頭連接的注漿連接口，引流管后端及前卡箍側部對應設有與注漿通道連通的進漿口，進漿口位于前鋼環前方。3.根據權利要求2所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:引流管上沿左右方向設有銷孔，注漿管接頭后端插設在引流管內并通過插設在銷孔內的剪切銷與引流管密封固定連接;注漿管接頭前端插設在可回收注漿管內，可回收注漿管后部通過壓緊套與注漿管接頭壓緊密封連接。4.根據權利要求1或2所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:雙孔管的注漿通道內的前后兩端均設有堵漏水泥或者堵塞塊。5.根據權利要求3所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置，其特征在于:后瓦斯抽采管后端連接有篩網管。6.根據權利要求5所述的中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置的封孔方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、在后瓦斯抽采管的后端連接篩網管，將可回收注漿管連接的注漿管接頭插入引流管的注漿連接口中，把剪切銷插入銷孔中固定注漿管接頭； (2)、將中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置連同可回收注漿管一起插入煤層鉆孔合適的封孔深度； (3)、將可回收注漿管的前端與外置注漿栗連接，并檢查注漿栗及注漿栗上的壓力表是否正常，準備注漿漿液； (4)、將注漿栗的進漿管插入到注漿漿液中，啟動注漿栗開始進行注漿封孔，注漿壓力逐步升高，注漿漿液經由注漿栗一可回收注漿管一注漿管接頭一弓I流管一進漿口 一注漿通道一出漿口 一膨脹襯套，膨脹襯套進漿膨脹，排氣滲漿孔增大，部分漿液通過排氣滲漿孔進入膨脹囊袋，滲入鉆孔周圍煤層裂隙，當達到預定的注漿壓力時，關閉注漿栗停止注漿； (5)、用力拔可回收注漿管，注漿管接頭將剪切銷剪斷，回收注漿頭與可回收注漿管，注漿封孔作業完畢，對注漿管接頭、可回收注漿管和注漿栗進行清洗，待下次封孔時使用。
【專利摘要】中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置及其封孔方法，中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置包括可回收注漿管、注漿管接頭、前瓦斯抽采管、后瓦斯抽采管、引流裝置、雙孔管、壓力控制閥、膨脹襯套和膨脹囊袋?？苫厥兆{管通過引流裝置與雙孔管的注漿通道連通，使用時通過引流裝置將封孔裝置套在前瓦斯抽采管上，通過可回收注漿管向封孔裝置注漿，膨脹襯套、膨脹囊袋充漿后膨脹封堵鉆孔。本發明能夠實現對封孔段鉆孔更有效注漿封孔、更好的防止封孔段鉆孔周圍漏氣裂隙的產生和發展，還提供了使用上述中部滲漿式單囊袋注漿封孔裝置的封孔方法，該方法使封孔段鉆孔周圍產生高應力區，降低封孔段鉆孔周圍煤體的透氣性，實現了對封孔段鉆孔進行有效注漿封孔的目的。
【IPC分類】E21F7/00, E21B33/13
【公開號】CN105715230
【申請號】CN201610215651
【發明人】孫玉寧, 賀志宏, 周福寶, 李志強, 王永龍, 李育泉, 張文豪, 封海鵬
【申請人】河南理工大學, 西山煤電(集團)有限責任公司