[发明专利]一种瓦斯抽放与煤层注水两用的封孔器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭开采领域，涉及一种实现同一孔先后进行瓦斯抽放和煤层注水的封孔技术，应用于煤层瓦斯抽放与煤层注水封孔，可实现一孔两用，减少钻孔的工作量，提高钻孔的利用率。

背景技术

随着煤炭工业及煤矿生产机械化的高速发展，煤矿生产中的瓦斯和粉尘问题越来越突出，瓦斯和煤尘爆炸的事件时有发生，严重的威胁着煤矿工人的生命安全，而且煤矿工人尘肺病发病率依然较高，煤矿工人的健康受到严重影响。煤与瓦斯突出是煤矿井下一种严重的自然灾害，是煤矿的安全生产需要解决的重要课题。

煤层注水是解决尘害问题的治本性措施之一，提前进行瓦斯抽放是解决煤与瓦斯突出的有效方法。煤层注水与瓦斯抽放均需进行封孔，以往的封孔方法只能单方面的进行煤层注水或者瓦斯抽放，因此研究一种一孔多用的封孔器具有很好的经济效益和推广应用前景。

煤层注水是解决尘害问题的治本性措施之一，提前进行瓦斯抽放是解决煤与瓦斯突出的有效方法。煤层注水与瓦斯抽放均需进行封孔，以往的封孔方法只能单方面地进行煤层注水或者瓦斯抽放，并都有其固有缺点。水泥砂浆封孔优点是成本低，封孔效果好，但是操作繁琐，工作量大，封孔深度不深；聚氨酯封孔优点是操作简单，缺点是封孔强度不大，封孔效果不稳定，封孔深度不深，来压时易被压坏造成漏气；封孔器封孔操作简单，能够复用，封孔效果好，封孔强度大，封孔深度深，缺点是成本较高。以往的封孔方法不能抽注两用，钻孔不能重复使用，因此在瓦斯抽放之后需要钻新孔进行煤层注水，这样既增加了钻孔的工作量，同时残孔也会影响到注水的效果。利用抽注两用封孔器可满足瓦斯抽放的高效封孔，操作简便，可在同一孔进行先抽后注，节省了钻孔的工作量，封孔器多次复用，有较高的广泛的推广应用前景。

发明内容

本发明的目的是制作出一种可以瓦斯抽放与煤层注水两用的封孔器，由封孔器的两用可以实现在同一钻孔先后进行瓦斯抽放与煤层注水，实现一孔两用的技术，提高钻孔的利用率，封孔器封孔操作简便，封孔效果好，可广泛应用于煤矿开采前的瓦斯预抽与煤层注水等工作。

一种瓦斯抽放与煤层注水两用的封孔器，由可滑动液压封闭端1、固定液压封闭端2、打压注液管3、膨胀胶管4、内管5组成。内管一端封闭为固定液压封闭端2，另一端为可滑动液压封闭端1，两端封闭使膨胀胶管4与内管之间形成密闭空间，由打压注液管2向该密闭空间注入高压液体，可使膨胀胶管膨胀，活动封闭端向里滑动，封孔器打压注液管与膨胀装置相互独立，封闭打压注液管，可实现长时间的封孔。

封孔器要求用厚壁防腐钢管做内管。封孔器膨胀胶管选用一层熟胶皮加两层铜丝加外层生胶类型。封孔器其可滑动封闭端采用液压封闭，封闭与注水管之间可以相对滑动。封孔器固定封闭端采用液压封闭，封闭与注水管之间焊死固定。封孔器打压注液管焊接快速接头或焊接软管。封孔器内管需做磨圆抛光以及防腐处理。

利用抽注两用封孔器实现一孔两用技术，首先是使用抽注两用封孔器进行瓦斯封孔，在工作面推进至距钻孔15～20m处，撤下瓦斯抽放装置，在原有钻孔中使用注水设备连接封孔器进行煤层注水，实现一孔两用，注水完毕后，封孔器可回收复用。钻孔具有较好的圆度与平整度。封孔器水压要求在2MPa以上，可完成封孔器封孔膨胀。

本发明的优点是封孔操作简便，操作时，把封孔器放入钻孔中指定位置，利用高压水管向打压注液管注入高压液体使封孔器膨胀，待封孔器把孔封住后，封闭打压注液管即可完成封孔。由于封孔器可以应用于瓦斯抽放封孔与煤层注水封孔，所以在同一钻孔瓦斯抽放完成之后，即可进行煤层注水，不需要重新钻孔，节约了钻孔工作量，同时提高了注水的效果。封孔器可多次复用，具有很高的经济价值与推广应用前景。

附图说明

图1：为中通水压自胀橡胶封孔器的结构图。其中：1-可滑动液压封闭；2-固定液压封闭；3-打压注液管；4-膨胀胶管；5-内管。

图2：为中通水压自胀橡胶封孔器断面图。其中：6-密闭空间；

图3：井上封孔时间模拟装置图。其中：7-承压钢管；8-封孔器；9-压力传感器；10-压力传感片。

图4：封孔压力衰减图。

图5：瓦斯抽放布置图。其中：11-流量管；12-瓦斯抽放总管路；13-封住钻孔的封孔器；14-抽放管。

具体实施方式