[实用新型]反应型泡沫封孔系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种矿用瓦斯抽采附属设备，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，煤层气是重要的清洁能源和化工原料，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。在煤层气抽采过程中，由于煤层钻孔和抽采管路长时间处于不间断负压环境，加之我国多数煤矿的煤层渗透率低，本身出气速率低，因此，煤层钻孔和抽采管路的封孔密闭性成为影响煤层气抽采浓度和效率的关键因素。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送进到瓦斯抽采钻孔内的指定深度。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瓦斯抽采钻孔内推进过程中，反应型AB组分已经开始发泡，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）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）手工封孔条件下的反应型AB组分属于自由发泡，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钻孔之间。虽然在一定程度上解决了手工反应型泡沫封孔的问题，但其仍然存在以下问题：（1）“Y”形汇流管只能实现反应型AB组分的“V”形汇流混合，且汇流速度较低，因而难以保证混合的均匀性；（2）手摇式增压装置的液体输送速度较慢且输送速度受制于操作工人的体力和熟练程度，在泡沫发泡速度一定的情况下，难以保证封孔质量的均一性；（3）无法控制反应型泡沫A、B组分的流量，因而容易造成泡沫填充量不足而封孔质量不佳或者填充过量而堵塞瓦斯抽采管前端孔口等现象；（4）对于“Y”形汇流管每封完一个孔都必须用大量清洗液清洗汇流管，成本较高且费时费力；（5）由于流速较慢，这种方法的封孔深度通常不能达到8米以上，一般小于5米，仍然无法避开煤层裂隙带。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，存在与上述情况同样的应用局限性，特别是将其注入有限空间进行应用，上述问题尤为明显。

而且，在现有瓦斯抽采钻孔封孔技术中，没有有效的密封结构，反应型泡沫AB组分多以自由发泡为主，常常会导致封孔材料发泡固化后不均匀、不质密，密封效果差，甚至堵塞瓦斯抽采管管口。重要的是，以上封孔方式均为人工主观参与，材料用量多少只能根据经验控制，容易导致封孔质量问题和材料的没必要浪费。

由此可见，现有的瓦斯抽采钻孔封孔技术均不能真正实现煤层气封孔的高质量、高均一性、易操作、高效率以及低成本的目标。因此，开发更加简单高效的泡沫封孔系统是目前煤层气行业和煤炭行业亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种反应型泡沫封孔系统，使反应型AB材料能够迅速混合均匀，快速注入有限空间，保证发泡质量，从而保证封孔质量，避免因为材料不足导致的封孔质量不佳或者填充过量的现象；采用封孔深度和封孔段长度可调的技术，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，有利于实现煤层瓦斯的高浓度和高效率抽采。本实用新型的一种反应型泡沫封孔系统，包括封孔供料装置、封孔注入装置和封孔密封装置；