[发明专利]可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统及其工作方法

说明书

可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统，包括储液罐、封孔注浆泵组件、囊袋式封孔装置、负压回收泵组件和PLC自动控制系统，囊袋式封孔装置安装在瓦斯抽采管外部并伸入到钻孔内，封孔注浆泵组件的进口与储液罐出口连接，囊袋式封孔装置内部穿设有注浆管和回收管，封孔注浆泵组件的出口与注浆管左端口连接，负压回收泵组件的进口与回收管左端口连接，负压回收泵组件的出口通过过滤器与储液罐顶部的进口连接；PLC自动控制系统包括PLC控制器、电磁阀、压力表和压力传感器。本发明实现了重复注浆补压，浆液、封孔装置重复使用，解决了瓦斯抽采浓度低、衰减快、抽采效果差的问题，提高了钻孔抽采效率，实现智能化、自动化钻孔封孔。

技术领域

本发明属于井下瓦斯防治技术领域，具体涉及一种可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统及其工作方法。

背景技术

我国是世界上煤矿瓦斯灾害最为严重的国家之一，瓦斯灾害时刻影响着矿井的安全生产。目前，对于减少瓦斯事故、实现煤与瓦斯共采最有效的措施就是对矿井煤层瓦斯进行抽采。瓦斯抽采钻孔封孔质量的好坏将直接影响煤层瓦斯抽采效果。现阶段我国煤矿抽采钻孔主要的封孔工艺有水泥浆液封孔、高分子发泡材料封孔、囊袋式封孔器封孔、二次封孔法封孔、“两堵一注”带压封孔等。

水泥浆液封孔工艺具有成本低、操作方便的优点，缺点是水泥凝固后易收缩导致漏气，而且浆液无法深入钻孔裂隙中进行封堵，会造成钻孔漏气；高分子发泡聚合材料封孔具有封孔时间短、发泡倍数高等优点，但发泡材料抗压能力有限，在高地应力或采掘干扰情况下容易产生变形，导致封孔段钻孔周围产生裂隙，影响抽采效果；囊袋式封孔器封孔具有封孔速度快的特点，但重复利用率低，对操作人员要求高，封孔质量无法保证；二次封孔法封孔工艺主要是采取一次封孔之后，又利用带压将微细膨胀粉料吹入抽放钻孔内，起到封堵钻孔周边裂隙、提高抽采率的效果，缺点是微细膨胀粉料易受潮结块，影响裂隙封堵。

其中应用较广泛，抽采效果较好的是“两堵一注”带压封孔，“两堵一注”带压封孔可以使封孔材料（浆液）很好地渗入钻孔周边裂隙，有效地封堵漏气通道，提高密封性。目前存在的问题是“两堵”强度低，导致注浆压力不高或不带压，不能对钻孔周边裂隙进行严密封堵，无法达到“一注”的目的，导致抽采效果不佳。随着时间推移封孔压力下降，之前普遍采用的“两堵一注”封孔材料无法实现二次注浆补压，封孔材料在使用后无法回收并循环使用的目的。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作方便、安全可靠、施工效率高的可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：可复用、自动补压瓦斯抽采钻孔封孔系统，包括储液罐、封孔注浆泵组件、囊袋式封孔装置、负压回收泵组件和PLC自动控制系统，囊袋式封孔装置安装在瓦斯抽采管外部并伸入到钻孔内，钻孔从孔口到孔底为由左向右的方向，储液罐内储存有浆液，封孔注浆泵组件的进口与储液罐出口连接，囊袋式封孔装置内部穿设有注浆管和回收管，封孔注浆泵组件的出口与注浆管左端口连接，负压回收泵组件的进口与回收管左端口连接，负压回收泵组件的出口通过过滤器与储液罐顶部的进口连接；PLC自动控制系统包括PLC控制器、电磁阀、压力表和压力传感器，电磁阀和压力表安装在注浆管上，压力传感器连接在压力表的输出端和PLC控制器的输入端之间，PLC控制器的输出端分别与电磁阀的输入端和封孔注浆泵组件的输入端连接。

囊袋式封孔装置包括同轴向安装在瓦斯抽采管上的左囊袋和右囊袋，左囊袋和右囊袋外形均为圆柱形，左囊袋和右囊袋的中心设有套在瓦斯抽采管外圆的圆柱孔；

钻孔在左囊袋和右囊袋之间形成注浆密封段，注浆管自左向右依次穿过左囊袋、注浆密封段后伸入到右囊袋内部，注浆管上在左囊袋和右囊袋内部均设有止回阀，注浆管上在注浆密封段内部设有爆破阀。

左囊袋和右囊袋的外圆均设有环形密封加强结构；环形密封加强结构包括若干条均呈圆环形的密封凸棱条，所有的密封凸棱条沿囊袋的中心线方向均匀间隔设置，每条密封凸棱条的横截面均为半圆形结构，密封凸棱条与囊袋为一体结构制成；左囊袋和右囊袋的外圆套设有耐磨弹性布套。