[發明專利]一種封孔裝置

有效

• 申請號: 201510010812.9
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104563958B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 代廣淵
• 申請（專利權）人: 代廣淵
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21F7/00
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所34113
• 代理人: 李浩

技術領域

本發明涉及一種封孔裝置，主要用于礦山井下瓦斯治理的封孔設備。

背景技術

煤炭開采的逐年延深，煤層中瓦斯含量亦隨之加大，高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井比例增加。瓦斯已成為當前以致于今后煤炭生產嚴重的制約因素，是煤炭發展的主要瓶頸之一。在難抽采煤層要滿足這一要求難度是非常大的,甚至于在煤與瓦斯突出礦井中，一些礦不得已為此被迫關閉，要突破煤礦瓦斯桎梏，解決抽采難對當前煤炭行業至關重要。礦井瓦斯不僅對煤炭生產安全有著巨大的威脅，對環境也有著很強的負面作用。瓦斯的主要成分就是甲烷，現有數據表明，甲烷對臭氧層的破壞是二氧化碳的16倍之多，所產生的溫室效應則是二氧化碳的21倍。但是它又是清潔的高熱值能源，由于現有煤炭生產中對井下瓦斯處理技術上的缺陷，使得大量的煤層瓦斯不能高濃度排出，難以達到趨利避害之要求，使得井下瓦斯害盡顯、利難求。

瓦斯抽采的關鍵在于封孔，目前煤層瓦斯的抽采為在把抽放管安裝到鉆孔后，再采用有機材料或無機材料封堵，包括包括粘土人工封孔、發泡聚合材料封孔，水泥漿液封孔。粘土封孔：在抽放管的周圍用黃泥或水泥，粘土封孔法對封孔的材料要求不高 ,但是對封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個環節的疏忽都可以導致其鉆孔封閉不實。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團人工封孔，鉆孔密封質量差、作業時間長、勞動強度大。 發泡聚合材料封孔：在抽放管的周圍采用發泡聚合材料聚氨酯封孔，由于聚合材料發泡倍數高，質量輕，具有工藝簡單，密封可靠、封孔迅速等特點而得到廣泛應用。然而目前化學聚氨酯封孔技術主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5 m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，發泡聚合材料封孔在煤層破碎帶尤其是在軟分層封孔時存在塌孔和漏氣嚴重現象，且其封孔材料成本高，操作要求高。同時有機化學封孔的材料反應劇烈有產生高溫，有強烈的氣味生成，反應速度太快，初凝時間不可調，封孔長度不易控制。水泥漿液封孔：在抽放管的周圍用水泥漿液封孔法是在孔口處安好止漿裝置后,將水泥漿液用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。但是水泥材料反應速度慢，凝固后析水量大且干裂，易收縮，有效的封孔封孔長度不理想，實現不了帶壓封孔。只適用于上向鉆孔，和下向鉆孔，對順層孔及小角度鉆孔密封不實，對大角度鉆孔的封孔長度達不到理想的要求，不能封孔密閉的要求。

可見現有的封孔裝置及其應用方法都存在一定的問題，需要進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于解決當前技術中存在的問題，提供一種結構簡單、使用安全方便、抽放和注漿一體化的封孔裝置，同時提供該封孔裝置的應用方法，解決現有封孔過程中存在的密封效果不理想的問題。

為達到上述目的，本發明所采用的技術手段是：一種封孔裝置，包括依次連接的管堵、空心花管、膨脹組件I、抽排同心管、爆炸組件、膨脹組件II以及注漿管、抽放管；所述抽排同心管設置三段，分別安裝與膨脹組件I和爆破組件，爆破組件和膨脹組件II之間，以及膨脹組件II和抽放管之間；所述抽排同心管為同軸心內外雙管，在內外管之間通過隔板連接形成隔離腔結構，抽排同心管內管連接注漿管；所述膨脹組件I、膨脹組件II由位于中間的抽排同心管和包裹在其外的濾水布組成，在抽排同心管的內管上連接單向閥；所述爆炸組件由抽排同心管和安裝在抽排同心管內管上的爆破閥組成。

進一步的，所述膨脹組件I為一側濾水布，一側非透水布結構，并設置指向濾水側標記。

進一步的，所述封孔裝置的使用方法是：

一、安裝封孔器：首先將管堵安裝在空心花管的一頭，空心花管的另一頭連接膨脹組件I的一端，需根據膨脹組件I上的標記方向進行安裝，然后連接一段抽排同心管，把封孔裝置堵頭一端放入鉆孔中，露出孔口一端的抽排同心管上安裝爆破組件，再依次把另外的抽排同心管、爆破組件、膨脹組件II安裝在一起，保證膨脹組件II和膨脹組件I之間的距離符合設計的封孔長度，整體送入鉆孔后，孔口預留15～20mm的抽排同心管，再把注漿頭安裝到抽排同心管的內管上，連接每一個接頭時都要用膠涂抹，以保證連接的強度可靠；