[发明专利]一种柔性自胀式瓦斯抽采钻孔封孔装置及方法

说明书

本发明公开了一种柔性自胀式瓦斯抽采钻孔封孔装置及方法，适用于煤矿井下使用。在瓦斯抽采管上的固定槽处固定前后两段柔性堵头，并分别在两个堵头中预埋一根带单向阀门的预混管，预混管入口处的单向阀接三通，在进行钻孔封孔时，将分别装有A、B双种组份的物料袋接在三通上，挤压物料袋使双组份材料在流经预混管的过程中自动混合均匀然后再进入柔性堵头，待前后两段柔性堵头中都注入预定量的双组份材料后，迅速将瓦斯抽采管连同柔性堵头送到钻孔中的预定位置，等待期膨胀凝固，形成一个注浆密闭空间。本装置结构简单，重量轻，体积小，使用时无需携带高压泵也无需水箱即可完成瓦斯抽采封孔，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采钻孔封孔装置及方法，尤其适用于煤矿井下预抽时时使用的柔性自胀式瓦斯抽采钻孔封孔装置及方法。

背景技术

煤层瓦斯抽采是矿井瓦斯防治和利用的有效手段，而抽采钻孔的密封的好坏则决定了瓦斯抽采的效果。目前瓦斯抽采钻孔多采用“两堵一注”的形式，即在抽采钻孔内瓦斯抽采管的前后设置两个堵头，在两个堵头中间人为创造一段密闭空间，然后通过预留在这段密闭空间中的注浆管，由外部的注浆泵向其中注入高压浆液从而达到钻孔密封的效果。这一封孔方式的两个堵头则多是把双组份聚氨酯的两种物料即异氰酸酯和组合聚醚按比例倒撒在纺织或编织物料上，稍加搅拌，捆绑在抽放铁管或塑料管上送进瓦斯抽放孔；或先将上述织物捆绑在抽放管上，再将聚氨酯的两类物料浇抹在织物上送进抽放孔内。后来还出现了使用聚氨酯发泡袋分别固定在瓦斯抽采管的前后端，这些方法较之使用水泥和水泥混合物等封堵前进了一步，但是，仍然存在着如下缺陷 ：第一，双组份物料都是人为的倒料或者通过人为手动揉搓的方式进行混合，随意性太强，难做到配比准确和充分混合。不但极大影响封堵效果，而且造成物料的很大浪费。第二，双组份物料的发泡膨胀不受约束，会沿着钻孔的轴向延伸，无法起到理想的密闭封堵作用，造成中间段注浆的时候漏浆，影响封堵效果。第三，无法做到深层封堵。按照要求，瓦斯抽放孔的封堵深度应达到 8 米深。因为，必须越过松散煤层，封堵到实体煤层才能真正达到封堵效果。而此种封堵方法无论如何是做不到深层封堵的。出现上述缺陷的主要原因一是无法使聚氨酯的两类物料充分混合，二是缺乏把物料送到作业位置的实施手段。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足之处，提供一种抽采钻孔的简单、封孔效率高，封孔效果好的柔性自胀式瓦斯抽采钻孔封孔装置及方法。

技术方案：为实现上述目的，柔性自胀式瓦斯抽采钻孔封孔装置，包括瓦斯抽采管、柔性堵头和物料存储装置，其特征在于：所述柔性堵头包括设置在瓦斯抽采管上的柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ，柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ上分别设有预混管，其中瓦斯抽采管上设有用于约束柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ不发生位移的多条固定槽，保证柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ在使用时仅限于垂直瓦斯抽采管方向形变，所述两个预混管一端分别设置在柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ内部，另一端则延伸出柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ与物料存储装置相连接，预混管的入口处设有单向阀，所述物料存储装置包括两个柔性容器用以分装AB两种物料，两个柔性容器的出口通过三通与预混管相连接。

所述预混管内部为螺纹结构，有效辅助物料存储装置中的两种物料充分混合。

所述物料存储装置的两个柔性容器中分别设置有AB两种物料组成膨胀剂，同时挤压两个柔性容器中的物料使两种物料通过三通进入预混管，并通过预混管的辅助使两种物料充分混合后进入柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ。

所述柔性容器为标注AB两种物料的分体结构或一体结构，一体结构的柔性容器中设有容易破坏的分隔装置将一个腔体分隔出两个腔体，或者一体结构内部有两个腔体及两个出口，柔性容器为塑料袋或铝塑袋或者便于挤压的软管结构，分别填充AB两种物料，

所述柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ的材料为圆筒形高强度无纺布，无纺布两端开口略大于瓦斯抽采管的外径，并由卡环束缚固定于瓦斯抽采管的固定槽中，柔性堵头Ⅰ和柔性堵头Ⅱ的中间部分在保证AB两种物料膨胀反应撑起之后的直径应大于抽采钻孔直径的50%以上。