[實用新型]用于石門揭煤的凍融循環增透促抽專用封孔器

有效

• 申請號: 201920565790.6
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN209855784U
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 常鐸;楊頌歌;朱香港;吳明求;秦孟晴;董夢磊;張力元;牛航宇;袁軍偉
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21C45/00;E21F7/00;E21B33/13
• 代理公司: 41131 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 朱俊峰

用于石門揭煤的凍融循環增透促抽專用封孔器，包括中心管、注漿泵和注氮泵，中心管的外圓周同軸向固定設置有圓筒狀的保溫材料層，保溫材料層外圓周同軸向固定設置有封孔膠囊，中心管的外端固定設有堵板，堵板與注氮泵的出口之間通過注氮管連接，注氮管的出口伸入到中心管內，注漿泵的出口與封孔膠囊的外端部通過注漿管連接，注漿管上設置有注漿閥，注氮管上設置有注氮閥。本實用新型用于石門揭煤，操作本實用新型進行煤體凍結?注熱工藝（即凍融循環增透促抽工藝），有效增加煤層透氣性，可大大提高煤層瓦斯抽采效果，降低煤層瓦斯壓力，消除煤層突出危險性。

技術領域

本實用新型屬于煤礦安全生產技術領域，具體涉及一種用于石門揭煤的凍融循環增透促抽專用封孔器。

背景技術

煤與瓦斯突出是威脅煤礦安全生產的主要災害之一，尤其是石門揭穿煤層時突出強度最大、最危險。石門揭煤工作面前方煤巖應力狀態易發生突然變化，巖石、煤層的彈性潛能以及瓦斯能量大量釋放而發生高強度突出。80%以上的特大型突出都發生在石門揭煤過程中，其突出的平均強度為其他各類巷道突出強度的6倍以上。由于石門揭煤施工工藝的特殊性，揭穿突出煤層全過程比較危險，并可能發生連續突出、延期突出和自行揭開突出，比一般類型突出防治難度更大。

目前，高瓦斯突出煤層石門揭煤方法主要從煤層卸壓增透和煤體加固兩個方面實施。在煤層卸壓增透方面主要實施水力沖孔、松動爆破和水力割縫等措施，達到煤層充分卸壓、減小地應力和瓦斯壓力的作用；但與此同時，破壞了煤層完整性，降低了突出的阻力，對防突工作也有不利的一面。在煤體加固方面主要采取金屬骨架、煤體注漿加固等措施，實現增加煤體強度、增大突出阻力的目的，從而減小瓦斯突出的危險性和突出強度；但煤體加固過程中，水泥砂漿只能在裂隙中滲透擴散，由于煤層裂隙尺度非常小，水泥漿擴散范圍有限，只能小范圍的提高揭煤區域煤層強度，無法實現區域性加固，也無法有效降低瓦斯壓力，石門揭煤區域煤層仍存在較高的地應力和瓦斯壓力，其煤體突出危險性仍較高。因此，迫切需要提供一種安全高效石門揭煤方法，既能滿足卸壓增透、高效抽采煤層瓦斯、有效降低瓦斯壓力，又能強化加固揭煤區煤體強度，實現石門揭煤工作面安全快速揭煤。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種用于石門揭煤的凍融循環增透促抽專用封孔器，其具有原理科學、施工便捷、有效提高煤層瓦斯抽采效果、提高揭煤區域煤體強度，提高揭煤效率和安全性。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：用于石門揭煤的凍融循環增透促抽專用封孔器，用于石門揭煤的凍融循環增透促抽專用封孔器，包括中心管、注漿泵和注氮泵，中心管的外圓周同軸向固定設置有圓筒狀的保溫材料層，保溫材料層外圓周同軸向固定設置有封孔膠囊，中心管的外端固定設有堵板，堵板與注氮泵的出口之間通過注氮管連接，注氮管的出口伸入到中心管內，注漿泵的出口與封孔膠囊的外端部通過注漿管連接，注漿管上設置有注漿閥，注氮管上設置有注氮閥。

封孔膠囊為圓筒形結構，封孔膠囊的外圓周表面沿中心管的軸向方向設置有螺旋密封條。

中心管內外兩端的外圓同軸向固定設置有內限位盤和外限位盤，保溫材料層的內外兩端分別與內限位盤和外限位盤接觸，內限位盤和外限位盤的直徑大于保溫材料層的直徑且小于封孔膠囊膨脹后的直徑。

內限位盤外圓周內側與中心管的內端頭外圓之間設置有內細外粗呈圓錐形的導向筒。

采用上述技術方案，采用本實用新型進行石門揭煤方法，包括以下步驟：

（1）在巷道石門揭煤地點附近，測定煤層高壓注水影響半徑φ；

（2）在石門揭煤工作面距煤層最小法向距離5~7m處設置鉆場，在鉆場內施工鉆孔至煤層頂板或底板；

（3）鉆孔施工過程中，首先施工注水孔，然后在注水孔的兩側小于φ的范圍內施工凍結孔，使注水孔和凍結孔交替布置，所施工的注水孔和凍結孔完全覆蓋石門揭煤工作面區域，且注水孔和凍結孔的布置參數符合相關設計要求；