[發明專利]一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器

在審

• 申請號: 201410410318.7
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104295263A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 殷偉;嚴紅;任建紅
• 申請（專利權）人: 徐州中礦貝殼邁寧礦業科技有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明用于高瓦斯煤礦中瓦斯抽采鉆孔的封孔領域，尤其涉及一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器。

背景技術

我國90％以上煤礦采用井工開采，而高瓦斯礦井及瓦斯突出礦井占比達48％，瓦斯災害問題異常突出。據統計，在我國煤礦七大主要事故(頂板、瓦斯、運輸、透水、放炮、火災及機電事故)中，瓦斯災害事故占70％，成為制約高瓦斯礦井安全生產的頭號因素。為保障高瓦斯煤層安全開采，井下煤礦生產現場普遍在工作面正常開采前，在工煤層中布置一定的抽采鉆孔，安裝抽采泵，通過負壓抽采，直至將煤層中的瓦斯含量降低到安全值。瓦斯抽采效果與抽放鉆孔布置、鉆孔的封孔密閉性、煤層透氣性、抽放裝置的設計以及作業人員安裝水平等因素密切相關，而大量現場調研發現：抽采鉆孔封孔的密閉程度直接決定著瓦斯抽采率大小，成為影響瓦斯抽采效果最重要的因素之一。國內外瓦斯抽采鉆孔封孔方式主要有水泥砂漿封孔、黃泥封孔、聚氨酯封孔及傳統封孔器封孔等，然而，雖然水泥砂漿或黃泥封孔操作十分簡單，但該方式存在兩個突出問題：一是適用范圍較小，主要針對于上行鉆孔，而對于下行或水平鉆孔則效果較差；二是水泥砂漿或黃泥凝固速度快，凝固體易出現裂隙，整體抗壓強度低，封孔效果難以得到根本保障。聚氨酯材料封孔過程中，由于反應速度快，封孔深度較短，難以避開鉆孔孔口附近形成的破碎區和裂隙發育區，另外，聚氨酯反應形成的凝固體強度低，且難以對裸露的鉆孔孔壁形成一定支護結構，抽采過程中隨孔壁出現裂隙或變形而導致封孔效果急劇下降，并直接影響瓦斯抽采率。傳統囊袋式封孔器封孔是通過將漿液注入囊袋中，通過漿液凝結使得囊袋與鉆孔孔壁固結在一起，其主要問題表現在：一是抽采管距鉆孔孔底端易受煤屑堵塞而影響抽采效果；二是囊袋中充實的漿液反應不充分，與鉆孔壁難以形成面接觸，同時不易形成支護結構體；三是囊袋長度較短，難以保障鉆孔孔壁塌孔后的封孔性能；四是裝置中無回流管，對于注漿凝固是否完成不易判定。因此，亟需研究一套從根本上保障瓦斯抽放鉆孔封孔效果的鉆孔封孔器，從技術上提高鉆孔瓦斯抽采率。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，能適應不同角度下瓦斯抽排鉆孔的封孔，能對鉆孔的孔壁形成強徑向支護力，裝置重量輕，安裝方法簡單，封孔深度大，密封性能好，具有廣泛的適用性。

技術方案：為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于煤層瓦斯抽排的鉆孔徑向封孔器，包括聯接件、主抽管、副抽管、后囊袋、前囊袋、注漿管、返漿管和爆破閥，所述主抽管的一端與聯接件連接，所述主抽管的另一端與副抽管連接，所述注漿管和返漿管與所述副抽管平行設置，所述副抽管、注漿管和返漿管的外圍分別套設有前后分離的后囊袋和前囊袋，其中，所述注漿管的一端設置在后囊袋內，所述注漿管的另一端與引流管連接，位于前囊袋內的注漿管的外壁上設有若干出漿孔，位于后囊袋與前囊袋之間區域的返漿管的外壁上設有回流孔，位于后囊袋與前囊袋之間區域的注漿管上串接有爆破閥。

更進一步的，所述后囊袋和前囊袋通過多孔管密封固定設置在副抽管、注漿管和返漿管的外圍，且所述注漿管的一端穿過多孔管設置在后囊袋內，所述返漿管一端穿過多孔管的返漿孔與后囊袋連通。

更進一步的，所述聯接件呈錐形狀，所述聯接件表面分布橢圓形孔。

更進一步的，所述主抽管長度為3-10m，外徑和內徑分別為50mm和48mm，主抽管的管壁四周分布圓形孔。

更進一步的，所述副抽管長度為5-20m，外徑和內徑分別為50mm和48mm。

更進一步的，所述前囊袋和后囊袋材質為橡膠，前囊袋和后囊袋長度均為1-3m，表面四周分布菱形孔。

更進一步的，所述注漿管材質為塑料或鋼鐵，長度為1-3m，其內徑為12-15mm，外徑為16-20mm。

更進一步的，所述注漿管上的出漿孔的孔徑為5-10mm，出漿孔的數量為1-3個。

更進一步的，所述回流孔的孔徑為6-10mm，與后囊袋距離為0.3-0.5m。

更進一步的，所述爆破閥的閥門自動打開壓力為2MPa。

有益效果：1、本發明適用于高瓦斯煤礦中瓦斯抽排鉆孔的閉實，該裝置通過將濃度較大的漿液留在前囊袋和后囊袋中以及抽放管和鉆孔壁之間空隙中，能夠適用于不同角度下瓦斯抽放鉆孔的封孔，并對鉆孔孔壁形成強徑向支護力，且注漿后形成的凝固體強度大，大幅拓展了封孔裝置的應用范圍。