[發(fā)明專利]一種煤礦井下鉆孔用多膠囊封孔裝置及其封孔方法

有效

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• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106930720B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣曙光;崔傳波;黃凡;吳征艷;邵昊;王凱;張衛(wèi)清;李明;奚玹;王媛媛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明公開了一種煤礦井下鉆孔用多膠囊封孔裝置及其封孔方法，裝置包括兩端的擋板，兩端擋板之間間隔設(shè)有若干個封孔膠囊，膠囊之間通過致密篩網(wǎng)連接，并形成粘液腔，粘液腔內(nèi)預(yù)填充粘液。封孔膠囊中設(shè)有將囊體內(nèi)部空間分隔成兩個單獨(dú)腔室的隔膜，兩個單獨(dú)腔室分別預(yù)填充有接觸反應(yīng)能夠釋放氣體的化學(xué)反應(yīng)物A和B，囊體上設(shè)有連通囊體內(nèi)部的螺孔，觸發(fā)桿的前端穿過螺孔并伸入到囊體的一個腔室內(nèi)，觸發(fā)桿后端預(yù)留在囊體的外部并饒有牽引線。拉動牽引線來旋轉(zhuǎn)觸發(fā)桿戳破隔膜，則封孔膠囊內(nèi)的反應(yīng)物A和B接觸反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體使膠囊向徑向膨脹擠壓巖壁并向中間膨脹擠壓粘液，粘液受擠壓后將鉆孔壁之間遺留的空間和鉆孔壁內(nèi)的裂隙封堵嚴(yán)實(shí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤礦井下鉆孔用多膠囊封孔裝置及其封孔方法。

背景技術(shù)

我國煤炭資源豐富，有強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)社會需求，也有長期巨大的開發(fā)潛力，但在開發(fā)過程中，由于特殊的工作形式與環(huán)境，諸如瓦斯、頂板、水、火、煤塵等災(zāi)害仍然需要我們?nèi)ッ鎸吞幚怼Ｔ诿旱V事故中,尤以瓦斯事故最為嚴(yán)重,占煤礦總事故的30％以上。有效預(yù)防與控制煤礦瓦斯爆炸災(zāi)害，對我國現(xiàn)有煤礦90％以上為地下開采的煤炭工業(yè)生產(chǎn)格局具有特殊重要的意義和現(xiàn)實(shí)的迫切性。

多年來，國內(nèi)外眾多科研工作者為解決煤與瓦斯突出事故做了大量的工作，提出了很多具有創(chuàng)新性的煤層瓦斯壓力測定方法。目前的封孔技術(shù)主要有固體材料封孔，包括黏土封孔、水泥砂漿封孔：黏土封孔有一定的限制性，采用的封孔操作環(huán)節(jié)間接限制了封孔長度較短，最終的封孔密閉性不理想導(dǎo)致了封孔測壓的效果不理想。水泥砂漿封孔技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，水泥砂漿測壓所用的器材測壓過后不能再次回收用于下次測壓；封孔器封孔，包括膠圈-粘液、膠囊-粘液以及聚氨酯泡沫-粘液等幾種類型：膠圈粘液封孔器所采用的封孔原理簡化來說就是固體封閉液體，液體封閉氣體，雖然這種方法測壓效果較好，但是也是存在缺陷的，測壓時間一般是比較長的。膠囊-粘液封孔器在現(xiàn)場運(yùn)用中存在封孔用膠囊容易從鉆孔中噴出，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，還有可能發(fā)生膠囊卡孔事件等缺陷。聚氨酯泡沫-粘液封孔缺點(diǎn)之處在于聚氨酯這一材料的膨脹效果不易控制在合理的范圍之內(nèi)，因此需要多次封孔才能封孔完畢并達(dá)到較好的封孔效果，為測壓過程提供完備的測壓環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種煤礦井下鉆孔用多膠囊封孔裝置及其封孔方法，實(shí)現(xiàn)快速有效封孔。

技術(shù)方案：一種煤礦井下鉆孔用多膠囊封孔裝置，包括位于兩端的擋板，兩端擋板之間通過位于四個角的剛性連桿固定連接，兩端擋板之間間隔設(shè)有若干個封孔膠囊，相鄰封孔膠囊之間通過致密篩網(wǎng)連接，致密篩網(wǎng)與所述封孔膠囊的外側(cè)面共同形成粘液腔，所述粘液腔內(nèi)預(yù)填充粘液；

所述封孔膠囊包括由彈性材料制備的囊體，囊體中設(shè)有將囊體內(nèi)部空間分隔成兩個單獨(dú)腔室的隔膜，所述隔膜與剛性連桿平行設(shè)置，兩個單獨(dú)腔室分別預(yù)填充化學(xué)反應(yīng)物A和B，化學(xué)反應(yīng)物A和B接觸反應(yīng)時能夠釋放氣體；所述囊體上設(shè)有連通囊體內(nèi)部的螺孔，觸發(fā)桿上設(shè)有與所述螺孔匹配的螺紋，觸發(fā)桿的前端穿過所述螺孔并伸入到囊體的一個單獨(dú)腔室內(nèi)，觸發(fā)桿后端預(yù)留在囊體的外部，觸發(fā)桿后端沿一個方向饒有牽引線。

進(jìn)一步的，所述螺孔正對一根剛性連桿，剛性連桿正對所述螺孔位置設(shè)有通孔，所述觸發(fā)桿后端穿過剛性連桿上的通孔，所述牽引線纏繞在所述觸發(fā)桿位于所述通孔外側(cè)的部分上。

進(jìn)一步的，每個封孔膠囊的螺孔均位于囊體的同一側(cè)，通過同一根牽引線連接各個封孔膠囊的觸發(fā)桿。

進(jìn)一步的，所述隔膜為塑料薄板，化學(xué)反應(yīng)物A和B分別為硫酸鋁水溶液和碳酸氫鈉溶液。

進(jìn)一步的，所述擋板為玻璃纖維增強(qiáng)塑料板。

一種煤礦井下鉆孔用多膠囊封孔裝置的封孔方法，包括如下步驟：

步驟1：使用鉆頭按照設(shè)計測壓方案，從巖層向煤層進(jìn)行垂直鉆孔操作，鉆孔直徑小于80mm；