瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法
瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法
【专利摘要】本发明公开一种瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法，三孔管从三个囊袋中穿过，可回收注浆管通过引流装置与三孔管的注浆通道连通，漏气处置管通过引流装置与三孔管的漏气处置通道连通，引流装置的注浆孔通过注浆小孔与三孔管的注浆连通小孔同轴，引流装置的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管的漏气处置连通小孔同轴，在位于三个囊袋中的注浆通道上设置单向阀，在二号囊袋与三号囊袋之间的注浆通道上安装压力单向阀。本发明能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生，而且本发明对极小的煤体裂隙也能进行填充，使得封堵效果达到最佳。
【专利说明】瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法，特别适用煤矿井下 本煤层钻孔永久性封孔的封孔装置。
[0002]【背景技术】
我国煤矿井下瓦斯抽采装备方法很多，大多都是对距钻孔一定距离处进行一段封孔处理。煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔分为永久性封孔和临时性封孔。目前，公知的永久性封孔是以发泡聚氨酯、发泡水泥和其它发泡材料作为封孔材料。瓦斯抽采临时性封孔多采用机械封孔装置封孔。本 申请人:发明“囊袋式注浆封孔方式及其封孔方法”(ZL200710054384.5)和“瓦斯抽采中心分流式注浆封孔装置与封孔方法”(ZL201110120920.3)都取得了很好的封孔效果，抽出瓦斯浓度都得到了大幅度提到。但是随着抽采时间的推移，煤矿瓦斯抽采的浓度逐渐出现衰减。由于煤体弹性潜能的释放和煤层中瓦斯压力降低，瓦斯含量下降，使得煤层出现位移和变形，钻孔周围空隙逐渐发育、扩张，开始效果很好的囊袋式封孔方法无法使煤壁钻孔封孔严密，有漏气现象产生。目前本 申请人:发明的“囊袋式注浆封孔方式及其封孔方法”(ZL200710054384.5)和“瓦斯抽采中心分流式注浆封孔装置与封孔方法”(ZL201110120920.3)无法达到理想的封孔效果。此外，由于各个煤矿煤质等有比较大的差异，经常出现塌孔等现象，导致直径较大的封堵器无法顺利插入煤层钻孔内。给封孔造成了一定的影响。此外，以上提到的封堵器无法进行后期漏气处置，且加工较复杂，成本较昂
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[0003]
【发明内容】
` 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种对封孔段钻孔前期实施更有效的注浆封堵，后期能够进行漏气处置，更好的防止封孔段钻孔漏气裂隙产生和发展的瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述:
一种三孔管注浆封孔及漏气处置一体化装置，包括一号囊袋、二号囊袋及三号囊袋，三孔管从所述三个囊袋中穿过，所述三孔管包括一个抽采通道，一个注浆通道和一个漏气处置通道，在注浆通道上设置注浆连通小孔，在漏气处置通道上设置漏气处置连通小孔，在三孔管的一端设置引流装置，可回收注浆管通过引流装置与三孔管的注浆通道连通，漏气处置管通过引流装置与三孔管的漏气处置通道连通，引流装置包括注浆孔及漏气处置孔，所述引流装置的注浆孔通过注浆小孔与三孔管的注浆连通小孔连通，所述引流装置的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管的漏气处置连通小孔连通，在位于三个囊袋中的注浆通道上安装单向阀，在二号囊袋与三号囊袋之间的注浆通道上安装压力单向阀。
[0005]进一步，在引流装置的注浆孔处设置两个剪切销孔，通过剪切销孔中的剪切销固定注衆头。
[0006]进一步，所述引流装置的一端插入注浆头和漏气处置管，另一端的注浆孔与漏气处置孔用细管塞密封。
[0007]进一步，在一号囊袋与二号囊袋之间的漏气处置通道上设置漏气处置钻孔。[0008]进一步，所述三孔管的注浆通道两端与漏气处置通道两端分别用堵漏水泥或者三孔管塞封堵。
[0009]进一步，三孔管的最前端连接有筛网管，三孔管的最末端与普通抽采管连接。
[0010]进一步，每个囊袋的两端通过金属压环压紧在三孔管上。
[0011]再进一步，漏气处置管的长度能够满足封堵器插入到封孔深度时，延伸到钻孔口部。
[0012]一种瓦斯抽釆固定式封堵器的使用方法，包括以下步骤:在瓦斯抽采固定式封堵器抽采管的最前端连接筛孔管。
[0013](SI)将与可回收注浆管连接的注浆头插入引流装置的注浆钻孔中，把剪切销插入剪切销孔中固定注浆头；
(52)将漏气处置管接长，使得封堵器插入到封孔深度时漏气处置管能伸展到钻孔口部位置；
(53)将瓦斯抽采固定式封堵器连同可回收注浆管和漏气处置管一起插入煤层钻孔合适的封孔深度，在插入过程中将封堵器的三孔管末端与普通抽采管对接，使抽采管能伸展到钻孔口部；
(54)将漏气处置管固定在钻孔口部位置；
(55)在将瓦斯抽采固定式封堵器往钻孔中插入的过程中，准备封孔浆液，并检查注浆泵及注浆泵上压力表；
(56)将可回收注浆管的另一端与注浆泵连接，将注浆泵的进浆管插入到封孔浆液中，可开始注浆封孔；
(57)浆液流经:注浆泵一可回收注浆管一注浆头一引流装置一注浆通道一一号囊袋一二号囊袋一三号囊袋，当三个囊袋都进入浆液后，压力注浆升高，达到预定注浆压力时，二号囊袋与三号囊袋之间的压力单向阀打开，浆液进入二号囊袋与三号囊袋之间的煤层钻孔中，压力再次升高，当压力达到预定的压力时停止注浆；
(58)用力拔可回收注浆管，注浆头将剪切销剪断，回收注浆头与可回收注浆管，注浆完成;
(59)后期瓦斯浓度降低时进行漏气处置，通过高压设备，将超细的漏气处置材料通过漏气处置管压入到一号囊袋与二号囊袋之间的位置，超细材料逐渐渗入到煤层裂隙中，封堵封孔段煤层的裂隙。
[0014]本发明的有益效果如下:本发明能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生和发展，而且本发明对极小的煤体裂隙也能进行填充，使得封堵效果达到最佳。本发明的封堵方法使封孔段钻孔周围产生高应力区，而且后期的漏气处置将超细粉尘材料压入煤壁裂隙，极大降低了钻孔周围煤体的透气性，实现了对封孔段钻孔有效的封堵目的。本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的结构材料和注浆封堵材料强度均不影响采煤机割煤，且割煤时不会产生火花，能够高效、安全的开采。
[0015]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的示意图；
图2为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的左视图；
图3为图2的B-B剖面图； 图4为图2的C-C剖面图；
图5为图1中的D-D剖面图；
图6为注衆头不意图。
[0016]【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。
[0018]本发明公开了一种瓦斯抽釆固定式封堵器，如图1-5所示，包括三孔管1、一号囊袋10、二号囊袋11、三号囊袋12、铝箔片13、可回收注浆管6、漏气处置管8、橡胶皮套3、剪切销9。
[0019]图1为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器示意图，其中，I为三孔管，2为引流装置，3为橡胶皮套，4为金属压环，7为细管塞，8为漏气处置管，9为剪切销，10为一号囊袋，11为二号囊袋，12为三号囊袋，15为漏气处置通道，17为漏气处置出口，20为漏气处置连通小孔，21为三孔管塞。
[0020]图2为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的左视图。
[0021]图3为图2的B-B剖面图，其中，I为三孔管，3为橡胶皮套，4为金属压环，5为注浆头，6为可回收注浆管，7为细管塞，9为剪切销，10为一号囊袋，11为二号囊袋，12为三号囊袋，13为铝箔片，14为注浆通道，19为注浆连通小孔，21为三孔管塞。
[0022]图4为图2的C-C剖面图，其中，I为三孔管，2为引流装置，3为橡胶皮套，4为金属压环，7为细管塞，8为漏气处置管，9为剪切销，10为一号囊袋，11为二号囊袋，12为三号囊袋，15为漏气处置通道，17为漏气处置出口，20为漏气处置连通小孔，21为三孔管塞。
[0023]图5为图1中的D-D剖面图,其中，I为三孔管,2为引流装置,5为注衆头,8为漏气处置管，9为剪切销，14为注浆通道，15为漏气处置通道，16为抽釆通道，18为剪切销孔。
[0024]图6为注浆头5示意图。
[0025]具体地，一种瓦斯抽釆固定式封堵器，包括一号囊袋10、二号囊袋11及三号囊袋12，每个囊袋的两端通过金属压环4压紧在三孔管I上。三孔管I从所述三个囊袋中穿过，所述三孔管I包括一个抽采通道16，一个注浆通道14和一个漏气处置通道15，在注浆通道14上设置注浆连通小孔19，在漏气处置通道15上设置漏气处置连通小孔20，在三孔管的一端设置引流装置2，可回收注浆管6通过引流装置2与三孔管的注浆通道14连通，漏气处置管8通过引流装置2与三孔管的漏气处置通道15连通，在引流装置2的注浆孔处设置两个剪切销孔18，通过剪切销孔中的剪切销9固定注浆头5。
[0026]引流装置2包括注浆孔及漏气处置孔，引流装置2的注浆孔中设置有注浆小孔，漏气处置孔中设置漏气处置小孔，所述引流装置2的注浆孔通过注浆小孔与三孔管I的注浆连通小孔19连通，所述引流装置2的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管I的漏气处置连通小孔20连通。在位于三个囊袋中的注浆通道14上设置若干出浆孔，并在出浆孔上套装橡胶皮套3，形成单向阀;在二号囊袋11与三号囊袋12之间的出浆孔安装铝箔片13，在铝箔片13外面套上橡胶皮套3，形成压力单向阀。所述引流装置2的一端插入注浆头5和漏气处置管8，可回收注浆管6与注浆头5连接，另一端的注浆孔与漏气处置孔用细管塞7密封。[0027]所述三孔管的注浆通道14两端与漏气处置通道15两端分别用堵漏水泥或者三孔管塞封堵。三孔管I的最前端连接有筛网管，三孔管I的最末端与普通抽采管连接。
[0028]如图1所示，三孔管I从三个囊袋中穿过，每个囊袋的两端通过金属压环4压紧在三孔管I上。在一号囊袋与二号囊袋之间的漏气处置通道上设置漏气处置钻孔，以便后期漏气处置材料从此孔进入一号与二号囊袋中间的位置。二号囊袋11和三号囊袋12之间留有相对较长的距离，这段距离在三个囊袋注浆完成后随即也要注入封孔浆液。如图3所示，在每个囊袋内的注浆通道14位置钻有出浆孔，出浆孔处套上橡胶皮套3，起到单向阀的作用，分别往三个囊袋中注浆；在二号与三号囊袋之间的出浆孔处安装有铝箔片13，在铝箔片13外面套上橡胶皮套3，做成压力单向阀。可回收注浆管6的浆液和后期漏气处置用的材料经过引流装置2分别经过三孔管I的注浆通道14和漏气处置通道15 (如图4所示)完成封孔和漏气。
[0029]漏气处置管8固定在引流装置2的漏气处置钻孔内，封孔结束后将漏气处置管固定预留在封孔钻孔口部，待后期进行漏气处置。
[0030]如图5所示，注浆头5以及漏气处置管8都是经过引流装置2与三孔管I的注浆通道14和漏气处置通道15连通，在引流装置2与三孔管I的接触面上分别开有两个小孔(即注浆小孔与漏气处置小孔)，在注浆孔中，通过注浆小孔与漏气处置小孔分别与三孔管的注浆连通小孔及漏气处置连通小孔同轴，并与注浆孔及漏气处置孔垂直。引流装置2的注浆小孔与漏气处置小孔开在注浆孔与漏气处置孔对应位置，三孔管I的注浆连通小孔19、漏气处置连通小孔20分别开在注浆通道14、漏气处置通道15对应位置，可回收注浆管6与注浆头5连接，注浆头5插入引流装置2上的注浆孔，漏气处置管8与引流装置2上的漏气处置孔连接，使得引流装置2安装在三孔管I上时，引流装置2的注浆孔内的注浆小孔与注浆连通小孔19、漏气处置孔内的漏气处置小孔与漏气处置连通小孔20能对应同轴。三孔管I的注浆通道与漏气处置通道两端分别用堵漏水泥或者塞子封堵，以免注浆和漏气处置过程中漏浆和材料。漏气处置管8的长度能够满足封堵器插入到封孔深度时，延伸到钻孔口部。
[0031]如图5所示，可回收注浆管8与注浆头5连接，插注浆头5的引流装置2对应的钻孔处开有两个剪切销孔18，注浆完成后用力拉可回收注浆管8，剪切销9在剪切力的作用下被剪断，可回收注浆管8及注浆头5可拔出回收。
[0032]三孔管I的最前端连接有筛网管，过滤煤渣不进入抽采通道造成堵塞，三孔管I的最末端与普通抽采管连接。引流装置2末端的注浆孔与漏气处置孔需要用细孔塞7封堵上(如图3所示)，使得注浆材料和漏气处置材料能顺利进入注浆通道14和漏气处置通道15。
[0033]在一个实施例中，瓦斯抽釆固定式封堵器包括三孔管1、引流装置2、一号囊袋10、二号囊袋11、三号囊袋12、铝箔片13、可回收注浆管6、漏气处置管8、橡胶皮套3、注浆头5、金属压环4组成。一号囊袋10、二号囊袋11、三号囊袋12结构都一样，都由外布套组成。三孔管I穿过三个囊袋，每个囊袋的两端都采用金属压环4把囊袋两端压紧在三孔管I上，并能保证不能有浆液从缝隙中渗出。引流装置2固定在三孔管I的一端处。可回收注浆管6与注浆头5连接。一号囊袋10与二号囊袋11之间留有较短距离。二号囊袋11与三号囊袋12之间留出较长的距离，在这段距离中间安装压力单向阀。三个囊袋中的三孔管I的注浆通道14位置处都开有出浆孔，并套装有橡胶皮套3，做成单向阀。引流装置2固定在三孔管I上，安装时保证引流装置2上的注浆孔内的注浆小孔与漏气处置孔内的漏气处置小孔分别与三孔管I的注浆连通小孔19、漏气处置连通小孔20同轴，从而使其与注浆通道14、漏气处置通道15分别连通。三孔管两端的注浆通道14和漏气处置通道15用堵漏水泥或者细管塞7封堵。三孔管I的最前端与筛网管连接，防止煤尘进入抽采通道，最末端与普通抽采管连接。
[0034]本发明的瓦斯抽釆固定式封堵器使用时，连接可回收注浆管6、注浆泵、注浆头5。将注浆头5插入引流装置2的注浆孔内，并插入剪切销9以固定注浆头5，然后将本发明的瓦斯抽釆固定式封堵器插入打好的钻孔内，插入到合适的封孔深度。
[0035]准备封孔浆液，并检查注浆泵、可回收注浆管6、压力表等设备，开始注浆。浆液经注浆泵一可回收注浆管6—注浆头5—引流装置2—三孔管I一注浆通道14一一号囊袋10—二号囊袋11 一三号囊袋12。三个囊袋进浆后逐渐膨胀起来，将钻孔封堵，注浆压力逐渐升高，当注浆压力达到二号囊袋11和三号囊袋12中间处压力单向阀的铝箔片13破裂压力时，铝箔片13破裂，浆液进入二号囊袋11和三号囊袋12中间部分的钻孔内。待压力再次升高达到设定的注浆压力时停止注浆。
[0036]用力拔出可回收注浆管6和注浆头5。并清洗可回收注浆管6、注浆头5、注浆泵待下次使用。
[0037]将漏气处置管8固定在钻孔口部，待后期进行漏气处置。
[0038]当检测到瓦斯浓度较低时，可通过漏气处置管8将超细材料送入一号囊袋10和二号囊袋11中间部分的钻孔裂隙中，再次深度封堵，使漏气通道阻塞。达到封堵目的，提高瓦斯浓度。
[0039]本发明的囊袋数目可以为三个以上，根据矿山技术人员的具体要求而定。
[0040]本发明的瓦斯抽釆固定式封堵器的使用方法，包括以下步骤:
(51)在瓦斯抽采固定式封堵器抽采管的最前端连接筛孔管，将与可回收注浆管6连接的注浆头5插入引流装置2的注浆钻孔中，把剪切销9插入剪切销孔18中固定注浆头；
(52)将漏气处置管8接长，使得封堵器插入到封孔深度时漏气处置管能伸展到钻孔口部位置；
(53)将瓦斯抽采固定式封堵器连同可回收注浆管和漏气处置管一起插入煤层钻孔合适的封孔深度，在插入过程中将封堵器的三孔管末端与普通抽采管对接，使抽采管能伸展到钻孔口部，以便瓦斯抽放；
(54)将漏气处置管固定在钻孔口部位置，以便后期漏气处置；
(55)在将瓦斯抽采固定式封堵器往钻孔中插入的过程中，准备封孔浆液，并检查注浆泵及注浆泵上压力表；
(56)将可回收注浆管的另一端与注浆泵连接，将注浆泵的进浆管插入到封孔浆液中，可开始注浆封孔；
(57)浆液流经:注浆泵一可回收注浆管一注浆头一引流装置一注浆通道一一号囊袋一二号囊袋一三号囊袋，当三个囊袋都进入浆液后，压力注浆升高，达到预定注浆压力时，二号囊袋与三号囊袋之间的压力单向阀打开，浆液进入二号囊袋与三号囊袋之间的煤层钻孔中，压力再次升高，当压力达到预定的压力时停止注浆；
(58)用力拔可回收注浆管，注浆头将剪切销剪断，回收注浆头与可回收注浆管，注浆完成，清洗注浆泵与可回收注浆管，以便下次注浆使用； (S9)后期随着煤层瓦斯的排放，煤层裂隙逐渐发育，封孔段煤层透气性增加，导致瓦斯浓度降低时进行漏气处置，通过高压设备，将超细的漏气处置材料通过漏气处置管(8 )压入到一号囊袋与二号囊袋之间的位置，超细材料逐渐渗入到煤层裂隙中，封堵封孔段煤层的裂隙，使封孔段煤层的透气性降低，达到封堵的目的，从而能够更高效的抽采瓦斯。
[0041]需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形(例如将闸门舱体内保持高于安全壳内压力变为保持舱体内低于安全壳外的负压等)，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种瓦斯抽釆固定式封堵器，包括一号囊袋(10)、二号囊袋(11)及三号囊袋(12)，其特征在于:三孔管(I)从所述三个囊袋中穿过，所述三孔管(I)包括一个抽采通道(16)，一个注浆通道(14)和一个漏气处置通道(15)，在注浆通道(14)上设置注浆连通小孔(19)，在漏气处置通道(15)上设置漏气处置连通小孔(20)，在三孔管的一端设置引流装置(2)，可回收注浆管(6)通过引流装置(2)与三孔管的注浆通道(14)连通，漏气处置管(8)通过引流装置(2)与三孔管的漏气处置通道(15)连通，引流装置(2)包括注浆孔及漏气处置孔，所述引流装置(2)的注浆孔通过注浆小孔与三孔管(I)的注浆连通小孔(19)连通，所述引流装置(2)的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管(I)的漏气处置连通小孔(20)连通，在位于三个囊袋中的注浆通道(14) 上安装单向阀，在二号囊袋(11)与三号囊袋(12 )之间的注浆通道上安装压力单向阀。
2.如权利要求1所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，在引流装置(2)的注浆孔处设置两个剪切销孔(18)，通过剪切销孔(18)中的剪切销(9)固定注浆头(5)。
3.如权利要求2所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，所述引流装置(2)的一端插入注浆头(5)和漏气处置管(8)，另一端的注浆孔与漏气处置孔用细管塞(7)密封。
4.如权利要求3所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，在一号囊袋(10)与二号囊袋(11)之间的漏气处置通道(15 )上设置漏气处置钻孔(17 )。
5.如权利要求4所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，所述三孔管(I)的注浆通道(14)两端与漏气处置通道(15)两端分别用堵漏水泥或者三孔管塞封堵。
6.如权利要求5所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，三孔管(I)的最前端连接有筛网管，三孔管(I)的最 末端与普通抽采管连接。
7.如权利要求6所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，每个囊袋的两端通过金属压环(4)压紧在三孔管(I)上。
8.如权利要求7所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，漏气处置管(8)的长度能够满足封堵器插入到封孔深度时，延伸到钻孔口部。
9.一种瓦斯抽釆固定式封堵器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤: (51)在瓦斯抽采固定式封堵器抽采管的最前端连接筛孔管，将与可回收注浆管(6)连接的注浆头(5)插入引流装置(2)的注浆钻孔中，把剪切销(9)插入剪切销孔(18)中固定注衆头; (52)将漏气处置管(8)接长，使得封堵器插入到封孔深度时漏气处置管能伸展到钻孔口部位置； (53)将瓦斯抽采固定式封堵器连同可回收注浆管和漏气处置管一起插入煤层钻孔合适的封孔深度，在插入过程中将封堵器的三孔管末端与普通抽采管对接，使抽采管能伸展到钻孔口部； (54)将漏气处置管固定在钻孔口部位置； (55)在将瓦斯抽采固定式封堵器往钻孔中插入的过程中，准备封孔浆液，并检查注浆泵及注浆泵上压力表； (56)将可回收注浆管的另一端与注浆泵连接，将注浆泵的进浆管插入到封孔浆液中，可开始注浆封孔； (57)浆液流经:注浆泵一可回收注浆管一注浆头一引流装置一注浆通道一一号囊袋一二号囊袋一三号囊袋，当三个囊袋都进入浆液后，压力注浆升高，达到预定注浆压力时，二号囊袋与三号囊袋之间的压力单向阀打开，浆液进入二号囊袋与三号囊袋之间的煤层钻孔中，压力再次升高，当压力达到预定的压力时停止注浆； (58)用力拔可回收注浆管，注浆头将剪切销剪断，回收注浆头与可回收注浆管，注浆完成; (59)后期瓦斯浓度降低时进行漏气处置，通过高压设备，将超细的漏气处置材料通过漏气处置管(8)压入到一号囊袋与二号囊袋之间的位置，超细材料逐渐渗入到煤层裂隙中，封堵封孔段煤层的裂隙。`
【文档编号】E21B33/13GK103452525SQ201310402234
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】孙玉宁, 黄小明, 马耕, 尚冠卫, 周成龙, 杨坤, 章敏 申请人:河南理工大学
【专利摘要】本发明公开一种瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法，三孔管从三个囊袋中穿过，可回收注浆管通过引流装置与三孔管的注浆通道连通，漏气处置管通过引流装置与三孔管的漏气处置通道连通，引流装置的注浆孔通过注浆小孔与三孔管的注浆连通小孔同轴，引流装置的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管的漏气处置连通小孔同轴，在位于三个囊袋中的注浆通道上设置单向阀，在二号囊袋与三号囊袋之间的注浆通道上安装压力单向阀。本发明能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生，而且本发明对极小的煤体裂隙也能进行填充，使得封堵效果达到最佳。
【专利说明】瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法，特别适用煤矿井下 本煤层钻孔永久性封孔的封孔装置。
[0002]【背景技术】
我国煤矿井下瓦斯抽采装备方法很多，大多都是对距钻孔一定距离处进行一段封孔处理。煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔分为永久性封孔和临时性封孔。目前，公知的永久性封孔是以发泡聚氨酯、发泡水泥和其它发泡材料作为封孔材料。瓦斯抽采临时性封孔多采用机械封孔装置封孔。本 申请人:发明“囊袋式注浆封孔方式及其封孔方法”(ZL200710054384.5)和“瓦斯抽采中心分流式注浆封孔装置与封孔方法”(ZL201110120920.3)都取得了很好的封孔效果，抽出瓦斯浓度都得到了大幅度提到。但是随着抽采时间的推移，煤矿瓦斯抽采的浓度逐渐出现衰减。由于煤体弹性潜能的释放和煤层中瓦斯压力降低，瓦斯含量下降，使得煤层出现位移和变形，钻孔周围空隙逐渐发育、扩张，开始效果很好的囊袋式封孔方法无法使煤壁钻孔封孔严密，有漏气现象产生。目前本 申请人:发明的“囊袋式注浆封孔方式及其封孔方法”(ZL200710054384.5)和“瓦斯抽采中心分流式注浆封孔装置与封孔方法”(ZL201110120920.3)无法达到理想的封孔效果。此外，由于各个煤矿煤质等有比较大的差异，经常出现塌孔等现象，导致直径较大的封堵器无法顺利插入煤层钻孔内。给封孔造成了一定的影响。此外，以上提到的封堵器无法进行后期漏气处置，且加工较复杂，成本较昂
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[0003]
【发明内容】
` 针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种对封孔段钻孔前期实施更有效的注浆封堵，后期能够进行漏气处置，更好的防止封孔段钻孔漏气裂隙产生和发展的瓦斯抽釆固定式封堵器及其使用方法。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述:
一种三孔管注浆封孔及漏气处置一体化装置，包括一号囊袋、二号囊袋及三号囊袋，三孔管从所述三个囊袋中穿过，所述三孔管包括一个抽采通道，一个注浆通道和一个漏气处置通道，在注浆通道上设置注浆连通小孔，在漏气处置通道上设置漏气处置连通小孔，在三孔管的一端设置引流装置，可回收注浆管通过引流装置与三孔管的注浆通道连通，漏气处置管通过引流装置与三孔管的漏气处置通道连通，引流装置包括注浆孔及漏气处置孔，所述引流装置的注浆孔通过注浆小孔与三孔管的注浆连通小孔连通，所述引流装置的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管的漏气处置连通小孔连通，在位于三个囊袋中的注浆通道上安装单向阀，在二号囊袋与三号囊袋之间的注浆通道上安装压力单向阀。
[0005]进一步，在引流装置的注浆孔处设置两个剪切销孔，通过剪切销孔中的剪切销固定注衆头。
[0006]进一步，所述引流装置的一端插入注浆头和漏气处置管，另一端的注浆孔与漏气处置孔用细管塞密封。
[0007]进一步，在一号囊袋与二号囊袋之间的漏气处置通道上设置漏气处置钻孔。[0008]进一步，所述三孔管的注浆通道两端与漏气处置通道两端分别用堵漏水泥或者三孔管塞封堵。
[0009]进一步，三孔管的最前端连接有筛网管，三孔管的最末端与普通抽采管连接。
[0010]进一步，每个囊袋的两端通过金属压环压紧在三孔管上。
[0011]再进一步，漏气处置管的长度能够满足封堵器插入到封孔深度时，延伸到钻孔口部。
[0012]一种瓦斯抽釆固定式封堵器的使用方法，包括以下步骤:在瓦斯抽采固定式封堵器抽采管的最前端连接筛孔管。
[0013](SI)将与可回收注浆管连接的注浆头插入引流装置的注浆钻孔中，把剪切销插入剪切销孔中固定注浆头；
(52)将漏气处置管接长，使得封堵器插入到封孔深度时漏气处置管能伸展到钻孔口部位置；
(53)将瓦斯抽采固定式封堵器连同可回收注浆管和漏气处置管一起插入煤层钻孔合适的封孔深度，在插入过程中将封堵器的三孔管末端与普通抽采管对接，使抽采管能伸展到钻孔口部；
(54)将漏气处置管固定在钻孔口部位置；
(55)在将瓦斯抽采固定式封堵器往钻孔中插入的过程中，准备封孔浆液，并检查注浆泵及注浆泵上压力表；
(56)将可回收注浆管的另一端与注浆泵连接，将注浆泵的进浆管插入到封孔浆液中，可开始注浆封孔；
(57)浆液流经:注浆泵一可回收注浆管一注浆头一引流装置一注浆通道一一号囊袋一二号囊袋一三号囊袋，当三个囊袋都进入浆液后，压力注浆升高，达到预定注浆压力时，二号囊袋与三号囊袋之间的压力单向阀打开，浆液进入二号囊袋与三号囊袋之间的煤层钻孔中，压力再次升高，当压力达到预定的压力时停止注浆；
(58)用力拔可回收注浆管，注浆头将剪切销剪断，回收注浆头与可回收注浆管，注浆完成;
(59)后期瓦斯浓度降低时进行漏气处置，通过高压设备，将超细的漏气处置材料通过漏气处置管压入到一号囊袋与二号囊袋之间的位置，超细材料逐渐渗入到煤层裂隙中，封堵封孔段煤层的裂隙。
[0014]本发明的有益效果如下:本发明能够实现对封孔段钻孔更有效的注浆封堵，更有效的避免封孔段钻孔周围煤壁裂隙的产生和发展，而且本发明对极小的煤体裂隙也能进行填充，使得封堵效果达到最佳。本发明的封堵方法使封孔段钻孔周围产生高应力区，而且后期的漏气处置将超细粉尘材料压入煤壁裂隙，极大降低了钻孔周围煤体的透气性，实现了对封孔段钻孔有效的封堵目的。本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的结构材料和注浆封堵材料强度均不影响采煤机割煤，且割煤时不会产生火花，能够高效、安全的开采。
[0015]【专利附图】
【附图说明】
图1为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的示意图；
图2为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的左视图；
图3为图2的B-B剖面图； 图4为图2的C-C剖面图；
图5为图1中的D-D剖面图；
图6为注衆头不意图。
[0016]【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。
[0018]本发明公开了一种瓦斯抽釆固定式封堵器，如图1-5所示，包括三孔管1、一号囊袋10、二号囊袋11、三号囊袋12、铝箔片13、可回收注浆管6、漏气处置管8、橡胶皮套3、剪切销9。
[0019]图1为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器示意图，其中，I为三孔管，2为引流装置，3为橡胶皮套，4为金属压环，7为细管塞，8为漏气处置管，9为剪切销，10为一号囊袋，11为二号囊袋，12为三号囊袋，15为漏气处置通道，17为漏气处置出口，20为漏气处置连通小孔，21为三孔管塞。
[0020]图2为本发明瓦斯抽釆固定式封堵器的左视图。
[0021]图3为图2的B-B剖面图，其中，I为三孔管，3为橡胶皮套，4为金属压环，5为注浆头，6为可回收注浆管，7为细管塞，9为剪切销，10为一号囊袋，11为二号囊袋，12为三号囊袋，13为铝箔片，14为注浆通道，19为注浆连通小孔，21为三孔管塞。
[0022]图4为图2的C-C剖面图，其中，I为三孔管，2为引流装置，3为橡胶皮套，4为金属压环，7为细管塞，8为漏气处置管，9为剪切销，10为一号囊袋，11为二号囊袋，12为三号囊袋，15为漏气处置通道，17为漏气处置出口，20为漏气处置连通小孔，21为三孔管塞。
[0023]图5为图1中的D-D剖面图,其中，I为三孔管,2为引流装置,5为注衆头,8为漏气处置管，9为剪切销，14为注浆通道，15为漏气处置通道，16为抽釆通道，18为剪切销孔。
[0024]图6为注浆头5示意图。
[0025]具体地，一种瓦斯抽釆固定式封堵器，包括一号囊袋10、二号囊袋11及三号囊袋12，每个囊袋的两端通过金属压环4压紧在三孔管I上。三孔管I从所述三个囊袋中穿过，所述三孔管I包括一个抽采通道16，一个注浆通道14和一个漏气处置通道15，在注浆通道14上设置注浆连通小孔19，在漏气处置通道15上设置漏气处置连通小孔20，在三孔管的一端设置引流装置2，可回收注浆管6通过引流装置2与三孔管的注浆通道14连通，漏气处置管8通过引流装置2与三孔管的漏气处置通道15连通，在引流装置2的注浆孔处设置两个剪切销孔18，通过剪切销孔中的剪切销9固定注浆头5。
[0026]引流装置2包括注浆孔及漏气处置孔，引流装置2的注浆孔中设置有注浆小孔，漏气处置孔中设置漏气处置小孔，所述引流装置2的注浆孔通过注浆小孔与三孔管I的注浆连通小孔19连通，所述引流装置2的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管I的漏气处置连通小孔20连通。在位于三个囊袋中的注浆通道14上设置若干出浆孔，并在出浆孔上套装橡胶皮套3，形成单向阀;在二号囊袋11与三号囊袋12之间的出浆孔安装铝箔片13，在铝箔片13外面套上橡胶皮套3，形成压力单向阀。所述引流装置2的一端插入注浆头5和漏气处置管8，可回收注浆管6与注浆头5连接，另一端的注浆孔与漏气处置孔用细管塞7密封。[0027]所述三孔管的注浆通道14两端与漏气处置通道15两端分别用堵漏水泥或者三孔管塞封堵。三孔管I的最前端连接有筛网管，三孔管I的最末端与普通抽采管连接。
[0028]如图1所示，三孔管I从三个囊袋中穿过，每个囊袋的两端通过金属压环4压紧在三孔管I上。在一号囊袋与二号囊袋之间的漏气处置通道上设置漏气处置钻孔，以便后期漏气处置材料从此孔进入一号与二号囊袋中间的位置。二号囊袋11和三号囊袋12之间留有相对较长的距离，这段距离在三个囊袋注浆完成后随即也要注入封孔浆液。如图3所示，在每个囊袋内的注浆通道14位置钻有出浆孔，出浆孔处套上橡胶皮套3，起到单向阀的作用，分别往三个囊袋中注浆；在二号与三号囊袋之间的出浆孔处安装有铝箔片13，在铝箔片13外面套上橡胶皮套3，做成压力单向阀。可回收注浆管6的浆液和后期漏气处置用的材料经过引流装置2分别经过三孔管I的注浆通道14和漏气处置通道15 (如图4所示)完成封孔和漏气。
[0029]漏气处置管8固定在引流装置2的漏气处置钻孔内，封孔结束后将漏气处置管固定预留在封孔钻孔口部，待后期进行漏气处置。
[0030]如图5所示，注浆头5以及漏气处置管8都是经过引流装置2与三孔管I的注浆通道14和漏气处置通道15连通，在引流装置2与三孔管I的接触面上分别开有两个小孔(即注浆小孔与漏气处置小孔)，在注浆孔中，通过注浆小孔与漏气处置小孔分别与三孔管的注浆连通小孔及漏气处置连通小孔同轴，并与注浆孔及漏气处置孔垂直。引流装置2的注浆小孔与漏气处置小孔开在注浆孔与漏气处置孔对应位置，三孔管I的注浆连通小孔19、漏气处置连通小孔20分别开在注浆通道14、漏气处置通道15对应位置，可回收注浆管6与注浆头5连接，注浆头5插入引流装置2上的注浆孔，漏气处置管8与引流装置2上的漏气处置孔连接，使得引流装置2安装在三孔管I上时，引流装置2的注浆孔内的注浆小孔与注浆连通小孔19、漏气处置孔内的漏气处置小孔与漏气处置连通小孔20能对应同轴。三孔管I的注浆通道与漏气处置通道两端分别用堵漏水泥或者塞子封堵，以免注浆和漏气处置过程中漏浆和材料。漏气处置管8的长度能够满足封堵器插入到封孔深度时，延伸到钻孔口部。
[0031]如图5所示，可回收注浆管8与注浆头5连接，插注浆头5的引流装置2对应的钻孔处开有两个剪切销孔18，注浆完成后用力拉可回收注浆管8，剪切销9在剪切力的作用下被剪断，可回收注浆管8及注浆头5可拔出回收。
[0032]三孔管I的最前端连接有筛网管，过滤煤渣不进入抽采通道造成堵塞，三孔管I的最末端与普通抽采管连接。引流装置2末端的注浆孔与漏气处置孔需要用细孔塞7封堵上(如图3所示)，使得注浆材料和漏气处置材料能顺利进入注浆通道14和漏气处置通道15。
[0033]在一个实施例中，瓦斯抽釆固定式封堵器包括三孔管1、引流装置2、一号囊袋10、二号囊袋11、三号囊袋12、铝箔片13、可回收注浆管6、漏气处置管8、橡胶皮套3、注浆头5、金属压环4组成。一号囊袋10、二号囊袋11、三号囊袋12结构都一样，都由外布套组成。三孔管I穿过三个囊袋，每个囊袋的两端都采用金属压环4把囊袋两端压紧在三孔管I上，并能保证不能有浆液从缝隙中渗出。引流装置2固定在三孔管I的一端处。可回收注浆管6与注浆头5连接。一号囊袋10与二号囊袋11之间留有较短距离。二号囊袋11与三号囊袋12之间留出较长的距离，在这段距离中间安装压力单向阀。三个囊袋中的三孔管I的注浆通道14位置处都开有出浆孔，并套装有橡胶皮套3，做成单向阀。引流装置2固定在三孔管I上，安装时保证引流装置2上的注浆孔内的注浆小孔与漏气处置孔内的漏气处置小孔分别与三孔管I的注浆连通小孔19、漏气处置连通小孔20同轴，从而使其与注浆通道14、漏气处置通道15分别连通。三孔管两端的注浆通道14和漏气处置通道15用堵漏水泥或者细管塞7封堵。三孔管I的最前端与筛网管连接，防止煤尘进入抽采通道，最末端与普通抽采管连接。
[0034]本发明的瓦斯抽釆固定式封堵器使用时，连接可回收注浆管6、注浆泵、注浆头5。将注浆头5插入引流装置2的注浆孔内，并插入剪切销9以固定注浆头5，然后将本发明的瓦斯抽釆固定式封堵器插入打好的钻孔内，插入到合适的封孔深度。
[0035]准备封孔浆液，并检查注浆泵、可回收注浆管6、压力表等设备，开始注浆。浆液经注浆泵一可回收注浆管6—注浆头5—引流装置2—三孔管I一注浆通道14一一号囊袋10—二号囊袋11 一三号囊袋12。三个囊袋进浆后逐渐膨胀起来，将钻孔封堵，注浆压力逐渐升高，当注浆压力达到二号囊袋11和三号囊袋12中间处压力单向阀的铝箔片13破裂压力时，铝箔片13破裂，浆液进入二号囊袋11和三号囊袋12中间部分的钻孔内。待压力再次升高达到设定的注浆压力时停止注浆。
[0036]用力拔出可回收注浆管6和注浆头5。并清洗可回收注浆管6、注浆头5、注浆泵待下次使用。
[0037]将漏气处置管8固定在钻孔口部，待后期进行漏气处置。
[0038]当检测到瓦斯浓度较低时，可通过漏气处置管8将超细材料送入一号囊袋10和二号囊袋11中间部分的钻孔裂隙中，再次深度封堵，使漏气通道阻塞。达到封堵目的，提高瓦斯浓度。
[0039]本发明的囊袋数目可以为三个以上，根据矿山技术人员的具体要求而定。
[0040]本发明的瓦斯抽釆固定式封堵器的使用方法，包括以下步骤:
(51)在瓦斯抽采固定式封堵器抽采管的最前端连接筛孔管，将与可回收注浆管6连接的注浆头5插入引流装置2的注浆钻孔中，把剪切销9插入剪切销孔18中固定注浆头；
(52)将漏气处置管8接长，使得封堵器插入到封孔深度时漏气处置管能伸展到钻孔口部位置；
(53)将瓦斯抽采固定式封堵器连同可回收注浆管和漏气处置管一起插入煤层钻孔合适的封孔深度，在插入过程中将封堵器的三孔管末端与普通抽采管对接，使抽采管能伸展到钻孔口部，以便瓦斯抽放；
(54)将漏气处置管固定在钻孔口部位置，以便后期漏气处置；
(55)在将瓦斯抽采固定式封堵器往钻孔中插入的过程中，准备封孔浆液，并检查注浆泵及注浆泵上压力表；
(56)将可回收注浆管的另一端与注浆泵连接，将注浆泵的进浆管插入到封孔浆液中，可开始注浆封孔；
(57)浆液流经:注浆泵一可回收注浆管一注浆头一引流装置一注浆通道一一号囊袋一二号囊袋一三号囊袋，当三个囊袋都进入浆液后，压力注浆升高，达到预定注浆压力时，二号囊袋与三号囊袋之间的压力单向阀打开，浆液进入二号囊袋与三号囊袋之间的煤层钻孔中，压力再次升高，当压力达到预定的压力时停止注浆；
(58)用力拔可回收注浆管，注浆头将剪切销剪断，回收注浆头与可回收注浆管，注浆完成，清洗注浆泵与可回收注浆管，以便下次注浆使用； (S9)后期随着煤层瓦斯的排放，煤层裂隙逐渐发育，封孔段煤层透气性增加，导致瓦斯浓度降低时进行漏气处置，通过高压设备，将超细的漏气处置材料通过漏气处置管(8 )压入到一号囊袋与二号囊袋之间的位置，超细材料逐渐渗入到煤层裂隙中，封堵封孔段煤层的裂隙，使封孔段煤层的透气性降低，达到封堵的目的，从而能够更高效的抽采瓦斯。
[0041]需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形(例如将闸门舱体内保持高于安全壳内压力变为保持舱体内低于安全壳外的负压等)，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种瓦斯抽釆固定式封堵器，包括一号囊袋(10)、二号囊袋(11)及三号囊袋(12)，其特征在于:三孔管(I)从所述三个囊袋中穿过，所述三孔管(I)包括一个抽采通道(16)，一个注浆通道(14)和一个漏气处置通道(15)，在注浆通道(14)上设置注浆连通小孔(19)，在漏气处置通道(15)上设置漏气处置连通小孔(20)，在三孔管的一端设置引流装置(2)，可回收注浆管(6)通过引流装置(2)与三孔管的注浆通道(14)连通，漏气处置管(8)通过引流装置(2)与三孔管的漏气处置通道(15)连通，引流装置(2)包括注浆孔及漏气处置孔，所述引流装置(2)的注浆孔通过注浆小孔与三孔管(I)的注浆连通小孔(19)连通，所述引流装置(2)的漏气处置孔通过漏气处置小孔与三孔管(I)的漏气处置连通小孔(20)连通，在位于三个囊袋中的注浆通道(14) 上安装单向阀，在二号囊袋(11)与三号囊袋(12 )之间的注浆通道上安装压力单向阀。
2.如权利要求1所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，在引流装置(2)的注浆孔处设置两个剪切销孔(18)，通过剪切销孔(18)中的剪切销(9)固定注浆头(5)。
3.如权利要求2所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，所述引流装置(2)的一端插入注浆头(5)和漏气处置管(8)，另一端的注浆孔与漏气处置孔用细管塞(7)密封。
4.如权利要求3所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，在一号囊袋(10)与二号囊袋(11)之间的漏气处置通道(15 )上设置漏气处置钻孔(17 )。
5.如权利要求4所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，所述三孔管(I)的注浆通道(14)两端与漏气处置通道(15)两端分别用堵漏水泥或者三孔管塞封堵。
6.如权利要求5所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，三孔管(I)的最前端连接有筛网管，三孔管(I)的最 末端与普通抽采管连接。
7.如权利要求6所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，每个囊袋的两端通过金属压环(4)压紧在三孔管(I)上。
8.如权利要求7所述的瓦斯抽釆固定式封堵器，其特征在于，漏气处置管(8)的长度能够满足封堵器插入到封孔深度时，延伸到钻孔口部。
9.一种瓦斯抽釆固定式封堵器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤: (51)在瓦斯抽采固定式封堵器抽采管的最前端连接筛孔管，将与可回收注浆管(6)连接的注浆头(5)插入引流装置(2)的注浆钻孔中，把剪切销(9)插入剪切销孔(18)中固定注衆头; (52)将漏气处置管(8)接长，使得封堵器插入到封孔深度时漏气处置管能伸展到钻孔口部位置； (53)将瓦斯抽采固定式封堵器连同可回收注浆管和漏气处置管一起插入煤层钻孔合适的封孔深度，在插入过程中将封堵器的三孔管末端与普通抽采管对接，使抽采管能伸展到钻孔口部； (54)将漏气处置管固定在钻孔口部位置； (55)在将瓦斯抽采固定式封堵器往钻孔中插入的过程中，准备封孔浆液，并检查注浆泵及注浆泵上压力表； (56)将可回收注浆管的另一端与注浆泵连接，将注浆泵的进浆管插入到封孔浆液中，可开始注浆封孔； (57)浆液流经:注浆泵一可回收注浆管一注浆头一引流装置一注浆通道一一号囊袋一二号囊袋一三号囊袋，当三个囊袋都进入浆液后，压力注浆升高，达到预定注浆压力时，二号囊袋与三号囊袋之间的压力单向阀打开，浆液进入二号囊袋与三号囊袋之间的煤层钻孔中，压力再次升高，当压力达到预定的压力时停止注浆； (58)用力拔可回收注浆管，注浆头将剪切销剪断，回收注浆头与可回收注浆管，注浆完成; (59)后期瓦斯浓度降低时进行漏气处置，通过高压设备，将超细的漏气处置材料通过漏气处置管(8)压入到一号囊袋与二号囊袋之间的位置，超细材料逐渐渗入到煤层裂隙中，封堵封孔段煤层的裂隙。`
【文档编号】E21B33/13GK103452525SQ201310402234
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】孙玉宁, 黄小明, 马耕, 尚冠卫, 周成龙, 杨坤, 章敏 申请人:河南理工大学
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