[发明专利]自成形挡板及其反应型泡沫封孔密封装置

说明书

技术领域

 本发明涉及一种矿用瓦斯抽采附属装置，尤其涉及一种瓦斯抽采防泄漏封孔施工系统。

背景技术

煤层气是煤矿在开采过程中为防止瓦斯爆炸和突出，保证煤矿安全生产而抽排出的初级副产品；其主要成分为甲烷，从其成分含量上可以看出，煤层气是较为重要的能源和化工原料，同时，对于煤矿生产的安全性具有重要影响。因而，煤层气的抽采与利用对于煤矿安全、能源安全和环境安全的重要性已远超其本身的经济价值。实践中，通过抽采管伸入并对瓦斯进行真空吸采，抽采管外表面与抽采孔之间需要进行封孔，且封孔问题是影响安全性、动力消耗和抽采出的瓦斯质量关键的问题之一。一旦密封不严，会造成抽采前端负压不足，降低抽采效率，浪费抽采能源；还会导致抽采气体中甲烷浓度降低，增加后处理成本，并且加大气体输送和后处理过程的安全隐患。

实践中，普遍采用反应型泡沫封孔法，利用反应型A组分和反应型B组分（比如聚孚AB型封孔材料）混合发泡并固化且混合发泡固化具有一定的时间差的原理进行封孔。由于泡沫有固化速度快（一般为2~5分钟）、膨胀倍率高，与煤壁粘附力强、强度与韧性相对较高等优点，在瓦斯抽采领域得到了较为广泛的推广应用。

现有技术中，反应型泡沫封孔法一般采用手工搅拌混合反应型AB组分，搅拌后利用棉布进行吸附并包裹在瓦斯抽采管道上，随瓦斯抽采管道一并插入抽采孔。这种封孔方法有以下四个重要缺点：（1）对于粘度较大的B组分而言，人工搅拌的分散与混合效果太差，这不仅会造成原材料浪费，还直接影响后续发泡与固化效果；（2）由于从AB组分开始混合到发泡的间隔时间仅几十秒（通常小于30秒），因而通常在瓦斯抽采管在抽采孔内推进过程中反应型已经开发发泡，此时棉布与煤壁之间的摩擦会使得发泡初期的泡孔大量破裂和并孔，这将大幅度降低反应型泡沫密封效果；（3）由于AB组分开始发泡后粘度迅速上升，因此，手工封孔的封孔深度往往较低（随工人熟练程度而异，通常低于3米），这不利于避开煤层裂隙带；（4）手工封孔过程反应型属于自由发泡，泡孔强度较差，容易随着时间延长产生收缩，从而失去密封能力。

为解决以上问题，出现一种手摇式封孔装置，即通过类似于千斤顶的手摇增压装置，将反应型泡沫的AB两组分挤入“Y”字形汇流管，汇流后通过一根塑料管灌入抽采管和瓦斯抽采孔道壁之间。虽然在一定程度上解决了手工反应型泡沫封孔的问题，但其仍然存在密封空间不确定，没有有效的封孔器，无法避开煤层微裂隙，会导致封孔材料在抽采管和瓦斯抽采通道之间分布不均，从而发泡固化后不均匀，密封效果差，甚至堵塞瓦斯抽采管。由此可见，只要具有两种组分混合反应发泡、膨胀和固化特性的物质，存在同样的应用局限性，特别是将其注入有限空间进行应用，上述问题尤为明显。

因此，需要一种用于瓦斯抽采过程中封孔的密封装置，能够根据需要控制封孔深度，有效约束反应型泡沫的AB两组分发泡固化的范围，适应瓦斯抽采孔道内壁形状，达到较好的封闭效果，防止封孔材料外泄，节约材料的同时为定量封孔提供依据；使用时能够保证封孔深度大于煤层裂隙带宽度，从而使得空气不易从煤层微裂隙中渗入，保证瓦斯抽采工作的顺利进行，节约抽采能耗，保证产品质量；提高施工效率，降低施工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自成形挡板及其反应型泡沫封孔密封装置，使用时能够适应瓦斯抽采孔道内壁形状，达到较好的封闭效果，防止封孔材料外泄，节约材料的同时为定量封孔提供依据；其密封装置能够根据需要控制封孔深度和长度，有效约束反应型泡沫的AB两组分发泡固化的范围，使用时能够保证封孔深度大于煤层裂隙带宽度，从而使得空气不易从煤层微裂隙中渗入，保证瓦斯抽采工作的顺利进行，保证产品质量，提高施工效率，节约抽采能耗，降低施工成本。

本发明的一种自成形挡板，包括封孔挡板，所述封孔挡板设置可沿径向膨胀的弹性膨胀囊形成自成形挡板。

进一步，所述弹性膨胀囊为环形结构并套于封孔挡板，所述弹性膨胀囊内部空间为反应型泡沫混合物的容腔，所述弹性膨胀囊上设置用于注入反应型泡沫混合物的注入口；

进一步，所述弹性膨胀囊为套筒结构并套于封孔挡板，套筒结构内壁与封孔挡板之间共同围成反应型泡沫混合物的容腔，所述封孔挡板或弹性膨胀囊上设置用于注入反应型泡沫混合物的注入口；

进一步，所述封孔挡板的纵向截面为工字型，弹性膨胀囊嵌入工字型两翼板形成的环形槽内；

进一步，所述封孔挡板的纵向截面为工字型，弹性膨胀囊由弹性体套在工字型两翼板之间的环形凹槽上形成。