一种两堵两注实时保压封孔系统

1.本实用新型属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种两堵两注实时保压封孔系统。


背景技术：

2.煤矿井下瓦斯抽釆是解决煤矿瓦斯安全问题的主要手段。井下巷道瓦斯抽采钻孔施工后，要保证瓦斯抽采的顺利进行，必须立即进行封孔，传统的封孔工艺大多采用水泥等无机材料封孔，这种封孔工艺的特点是强度高，凝固之后对钻孔变形的适应性较弱。当钻孔封孔完成后，凝固的封孔段无法实现始终保压，后期受巷道变形、采动影响钻孔变形或者应力集中等影响封堵段极易出现裂隙引起钻孔漏气，压力降低，瓦斯浓度下降。有的矿井采取关闭抽釆钻孔来处理钻孔漏气，有的直接再次沿着钻孔位置用钻机打碎原有的封孔装置和固体封孔段再次钻孔、封孔，如此循环，不但直接影响了后期的瓦斯抽釆效率和抽釆浓度，而且增加了大量的劳动工作量和资金投入。


技术实现要素：

3.本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种封孔效率高、封孔压力稳定、安全可靠性强的两堵两注实时保压封孔系统。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种两堵两注实时保压封孔系统，包括储浆装置、注浆泵、增压罐和输浆主管，储浆装置下侧部与输浆主管的进口连接，注浆泵和增压罐沿液流方向依次安装在输浆主管上，输浆主管沿巷道长度方向布置，输浆主管上沿长度方向均匀设有若干根连接管，每根连接管的出口均连接有一根注浆主管，每根注浆主管上沿长度方向均匀连接有若干个两堵两注型封孔器；
5.两堵两注型封孔器为两堵两注结构，包括第一胎囊、第二胎囊、第一注浆管和第二注浆管，第一胎囊和第二胎囊的中心孔插设有一根抽采管，以钻孔的孔口到孔底的方向为由外向内的方向，第一胎囊位于第二胎囊外侧，第一注浆管自外向内依次穿过第一胎囊和第二胎囊，第一注浆管内端封堵，第一注浆管上设有位于第一胎囊内的第一注浆孔和位于第二胎囊内的第二注浆孔，第二注浆管上端口自外向内穿过第一胎囊后伸入到第一胎囊和第二胎囊之间，第一注浆管上在第一胎囊外侧设有第一压力表、第一恒压阀和第一手动球阀，第二注浆管上在第一胎囊外侧设有第二压力表、第二恒压阀和第二手动球阀，第一注浆管和第二注浆管外端分别连接一根注浆软管。
6.储浆装置为塑料容器，储浆装置内部盛装有柔性封孔浆料，储浆装置顶部左侧设有加料斗，储浆装置右侧设有用于搅拌柔性封孔浆料的搅拌器，储浆装置与输浆主管的连接口位于储浆装置下部右侧。
7.输浆主管上设有位于储浆装置和注浆泵之间的第一机械阀门，输浆主管的出口端设有第一内螺纹堵头，输浆主管上沿液流方向依次设有位于增压罐和邻近增压罐的连接管之间的电磁限压阀、总压力表和第二机械阀门。
8.连接管上沿液流方向依次设有第三机械阀门和快速管接头；注浆主管的进口与快速管接头连接，注浆主管的另一端口设有第二内螺纹堵头，注浆主管上在邻近快速管接头之处设有第三恒压阀。
9.注浆主管为l型或半圆弧形，l型的注浆主管用于本煤层巷道内的顺层钻孔，半圆弧形的注浆主管用于底抽巷道内的穿层钻孔，注浆主管上均匀设有若干个软管连接管接头，软管连接管接头通过所述的注浆软管与两堵两注型封孔器的第一注浆管和第二注浆管外端口连接。
10.采用上述技术方案，两堵两注型封孔器的第一胎囊和第二胎囊外形整体呈圆柱状，内部为环形腔体。
11.储浆装置用于储存柔性封孔材料，并通过注浆泵、增压罐及输浆主管向巷道内输送浆液用于钻孔封孔。
12.加料斗用于向储浆装置内部加入浆液原料，搅拌器用于对储浆装置内部的浆液进行搅拌。电磁限压阀用于限定输浆主管的浆液压力，总压力表用于显示输浆主管的浆液压力，增压罐用于提高输浆主管的注浆压力。第一恒压阀用于保持注浆主管内部浆液的压力。第二恒压阀用于保持每个封孔器内部的压力。
13.采用本实用新型进行封孔施工作业的方法，包括以下步骤：
14.（1）在底抽巷道内沿不同角度用钻机向上方煤层内施工穿层钻孔，或者在本煤层巷道内施工顺层钻孔；
15.（2）向储浆装置中加入柔性封孔材料，注浆泵接通电源，在注浆泵的动力作用下，柔性注浆材料通过增压罐的进一步增压，沿巷道壁铺设的注浆主管输送到需要注浆封孔的各个地点；
16.（3）根据钻孔分组情况，每一组钻孔旁上布设一根注浆主管，注浆主管根据钻孔类型设计成和巷道壁贴合的外形，比如平行顺层孔设计成平行于钻孔连线（l型），固定在巷道壁钻孔连线的上部或者下部适当位置，而穿层钻孔则设计成平行于钻孔连线的位于钻孔一侧的底抽巷顶部，注浆主管上根据需要留设有连接两堵两注型封孔器注浆管的软管连接管接头。并在注浆时，先打开第一手动球阀，通过第一注浆管向第一胎囊和第二胎囊内注入柔性封孔材料，在柔性封孔材料压力与钻孔壁的挤压下，两个胎囊撑起钻孔并和钻孔壁充分接触，使封孔器两端封堵钻孔，做到临时封孔，当两个胎囊内注浆压力达到第一恒压阀的预定压力值时，打开第二手动球阀，通过第二注浆管向第一胎囊和第二胎囊之间的中间封孔段注入柔性封孔材料，直到中间封孔段内的压力达到第二恒压阀的预定压力值时，完成封孔作业。
17.（4）当钻孔封孔完成后，后期受巷道变形引起钻孔周围裂隙增加产生漏气压力降低，通过观测注浆管上的压力表示数，瓦斯浓度下降，打开输浆主管上的第一机械阀门、第二机械阀门和第三机械阀门，将柔性封孔材料多次注入封孔器中。通过柔性封孔材料的流动性和粘性，充填钻孔裂隙中，防止钻孔漏气，实现柔性保压封孔。
18.综上所述，本实用新型避免了常规封孔打一个孔，注浆封一个孔，清洗一次注浆泵的繁琐流程，搅拌集中注浆，注浆完成后集中清洗注浆泵，即节省了时间又降低了工人的劳动强度。流动性柔性封孔材料使封孔器柔性封孔，可随钻孔变化而变化，当钻孔裂隙扩展时，打开机械阀门，注入柔性封孔材料，充填裂隙，使钻孔始终处于保压状态。
附图说明
19.图1是本实用新型的整体结构示意图；
20.图2是图1中用于本煤层钻孔组的l型注浆主管的放大图；
21.图3是本实用新型中用于穿层钻孔封孔的半圆弧形注浆主管的示意图；
22.图4是本实用新型中两堵两注型两堵两注型封孔器的外形示意图；
23.图5是本实用新型中两堵两注型两堵两注型封孔器的轴向剖视示意图；
24.图6是本实用新型的两堵两注型封孔器在穿层钻孔内封孔的示意图；
25.图7是本实用新型的两堵两注型封孔器在顺层钻孔内封孔的示意图。
具体实施方式
26.如图1-图7所示，本实用新型的一种两堵两注实时保压封孔系统，包括储浆装置1、注浆泵2、增压罐3和输浆主管4，储浆装置1下侧部与输浆主管4的进口连接，注浆泵2和增压罐3沿液流方向依次安装在输浆主管4上，输浆主管4沿巷道长度方向布置，输浆主管4上沿长度方向均匀设有若干根连接管5，每根连接管5的出口均连接有一根注浆主管6，每根注浆主管6上沿长度方向均匀连接有若干个两堵两注型封孔器7。
27.两堵两注型封孔器7为两堵两注结构，包括第一胎囊21、第二胎囊22、第一注浆管23和第二注浆管24，第一胎囊21和第二胎囊22的中心孔插设有一根抽采管25，以钻孔的孔口到孔底的方向为由外向内的方向，第一胎囊21位于第二胎囊22外侧，第一注浆管23自外向内依次穿过第一胎囊21和第二胎囊22，第一注浆管23内端封堵，第一注浆管23上设有位于第一胎囊21内的第一注浆孔27和位于第二胎囊22内的第二注浆孔28，第二注浆管24上端口自外向内穿过第一胎囊21后伸入到第一胎囊21和第二胎囊22之间，第一注浆管23上在第一胎囊21外侧设有第一压力表29、第一恒压阀30和第一手动球阀42，第二注浆管24上在第一胎囊21外侧设有第二压力表31、第二恒压阀32和第二手动球阀43，第一注浆管23和第二注浆管24外端口分别连接一根注浆软管20。
28.储浆装置1为塑料容器，储浆装置1内部盛装有柔性封孔浆料，储浆装置1顶部左侧设有加料斗8，储浆装置1右侧设有用于搅拌柔性封孔浆料的搅拌器9，储浆装置1与输浆主管4的连接口位于储浆装置1下部右侧。
29.输浆主管4上设有位于储浆装置1和注浆泵2之间的第一机械阀门10，输浆主管4的出口端设有第一内螺纹堵头11，输浆主管4上沿液流方向依次设有位于增压罐3和邻近增压罐3的连接管5之间的电磁限压阀12、总压力表13和第二机械阀门14。
30.连接管5上沿液流方向依次设有第三机械阀门15和快速管接头16；注浆主管6的进口与快速管接头16连接，注浆主管6的另一端口设有第二内螺纹堵头17，注浆主管6上在邻近快速管接头16之处设有第三恒压阀18。
31.注浆主管6为l型或半圆弧形，l型的注浆主管6用于本煤层巷道内的顺层钻孔26，半圆弧形的注浆主管6用于底抽巷道内的穿层钻孔40，注浆主管6上均匀设有若干个软管连接管接头19，软管连接管接头19通过注浆软管20与两堵两注型封孔器7的的第一注浆管23和第二注浆管24外端口连接。
32.采用本实用新型进行封孔施工作业的方法，包括以下步骤：
33.（1）在底抽巷道内沿不同角度用钻机向上方煤层内施工穿层钻孔26，或者在本煤
层巷道内施工顺层钻孔40；
34.（2）向储浆装置1中加入柔性封孔材料，注浆泵2接通电源，在注浆泵2的动力作用下，柔性注浆材料通过增压罐3的进一步增压，沿巷道壁铺设的注浆主管6输送到需要注浆封孔的各个地点；
35.（3）根据钻孔分组情况，每一组钻孔旁上布设一根注浆主管6，注浆主管6根据钻孔类型设计成和巷道壁贴合的外形，比如平行顺层孔设计成平行于钻孔连线（l型），固定在巷道壁钻孔连线的上部或者下部适当位置，而穿层钻孔26则设计成平行于钻孔连线的位于钻孔一侧的底抽巷顶部，注浆主管6上根据需要留设有连接两堵两注型封孔器7注浆管的软管连接管接头19。在注浆时，先打开第一手动球阀42，通过第一注浆管23向第一胎囊21和第二胎囊22内注入柔性封孔材料，在柔性封孔材料压力与钻孔壁的挤压下，两个胎囊撑起钻孔并和钻孔壁充分接触，使封孔器两端封堵钻孔，做到临时封孔，当两个胎囊内注浆压力达到第二恒压阀30的预定压力值时，打开第二手动球阀43，通过第二注浆管24向第一胎囊21和第二胎囊22之间的中间封孔段注入柔性封孔材料，直到中间封孔段内的压力达到第三恒压阀32的预定压力值时，完成封孔作业。
36.（4）当钻孔封孔完成后，后期受巷道变形引起钻孔周围裂隙增加产生漏气压力降低，通过观测注浆管上的压力表示数，瓦斯浓度下降，打开输浆主管4上的第一机械阀门10、第二机械阀门14和第三机械阀门15，将柔性封孔材料多次注入封孔器中。通过柔性封孔材料的流动性和粘性，充填钻孔裂隙中，防止钻孔漏气，实现柔性保压封孔。
37.本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种两堵两注实时保压封孔系统，其特征在于：包括储浆装置、注浆泵、增压罐和输浆主管，储浆装置下侧部与输浆主管的进口连接，注浆泵和增压罐沿液流方向依次安装在输浆主管上，输浆主管沿巷道长度方向布置，输浆主管上沿长度方向均匀设有若干根连接管，每根连接管的出口均连接有一根注浆主管，每根注浆主管上沿长度方向均匀连接有若干个两堵两注型封孔器；两堵两注型封孔器为两堵两注结构，包括第一胎囊、第二胎囊、第一注浆管和第二注浆管，第一胎囊和第二胎囊的中心孔插设有一根抽采管，以钻孔的孔口到孔底的方向为由外向内的方向，第一胎囊位于第二胎囊外侧，第一注浆管自外向内依次穿过第一胎囊和第二胎囊，第一注浆管内端封堵，第一注浆管上设有位于第一胎囊内的第一注浆孔和位于第二胎囊内的第二注浆孔，第二注浆管上端口自外向内穿过第一胎囊后伸入到第一胎囊和第二胎囊之间，第一注浆管上在第一胎囊外侧设有第一压力表、第一恒压阀和第一手动球阀，第二注浆管上在第一胎囊外侧设有第二压力表、第二恒压阀和第二手动球阀，第一注浆管和第二注浆管外端分别连接一根注浆软管。2.根据权利要求1所述的一种两堵两注实时保压封孔系统，其特征在于：储浆装置为塑料容器，储浆装置内部盛装有柔性封孔浆料，储浆装置顶部左侧设有加料斗，储浆装置右侧设有用于搅拌柔性封孔浆料的搅拌器，储浆装置与输浆主管的连接口位于储浆装置下部右侧。3.根据权利要求2所述的一种两堵两注实时保压封孔系统，其特征在于：输浆主管上设有位于储浆装置和注浆泵之间的第一机械阀门，输浆主管的出口端设有第一内螺纹堵头，输浆主管上沿液流方向依次设有位于增压罐和邻近增压罐的连接管之间的电磁限压阀、总压力表和第二机械阀门。4.根据权利要求3所述的一种两堵两注实时保压封孔系统，其特征在于：连接管上沿液流方向依次设有第三机械阀门和快速管接头；注浆主管的进口与快速管接头连接，注浆主管的另一端口设有第二内螺纹堵头，注浆主管上在邻近快速管接头之处设有第三恒压阀。5.根据权利要求4所述的一种两堵两注实时保压封孔系统，其特征在于：注浆主管为l型或半圆弧形，l型的注浆主管用于本煤层巷道内的顺层钻孔，半圆弧形的注浆主管用于底抽巷道内的穿层钻孔，注浆主管上均匀设有若干个软管连接管接头，软管连接管接头通过所述的注浆软管与两堵两注型封孔器的第一注浆管和第二注浆管外端口连接。

技术总结
一种两堵两注实时保压封孔系统，包括储浆装置、注浆泵、增压罐和输浆主管，储浆装置下侧部与输浆主管的进口连接，注浆泵和增压罐沿液流方向依次安装在输浆主管上，输浆主管沿巷道长度方向布置，输浆主管上沿长度方向均匀设有若干根连接管，每根连接管的出口均连接有一根注浆主管，每根注浆主管上沿长度方向均匀连接有若干个两堵两注型封孔器；本实用新型现场对封孔材料搅拌制作，集中注浆，注浆完成后集中清洗注浆泵，即节省了时间又降低了工人的劳动强度。流动性柔性封孔材料使封孔器柔性封孔，可随钻孔变化而变化，当钻孔裂隙扩展时，打开机械阀门，注入柔性封孔材料，充填裂隙，使钻孔始终处于保压状态。始终处于保压状态。始终处于保压状态。


技术研发人员：王振锋 孔宏伟 路晓荣 贺青云 王宇 王琼霄
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/7/28