[发明专利]矿山岩体钻孔增透型瓦斯封堵单元及测定系统

说明书

本发明公开了一种矿山岩体钻孔增透型瓦斯封堵单元及测定系统，它解决了现有技术中矿山岩体钻孔密封效果差、抽采成本高、采集速度较慢的问题，具有采用三重封堵方式，保证了钻孔密封效果；对采集空腔周围岩体裂隙进行高压增透处理，保证了岩体瓦斯采集的效果；其技术方案为：包括收集系统和设于钻孔中的封堵单元、两个封堵系统；两个所述封堵系统之间通过采集管相连并与钻孔内壁形成采集空腔，封堵系统的头部与锥头相连；所述封堵单元通过连通管与封堵系统的尾部相连并与钻孔内壁形成密封空腔；所述收集系统与封堵单元的尾部相连，瓦斯通过采集管进入收集系统进行瓦斯参数测定。

技术领域

本发明属于矿山岩体钻孔抽采技术领域，具体涉及矿山岩体钻孔增透型瓦斯封堵单元及测定系统。

背景技术

瓦斯压力和瓦斯含量是标志煤层瓦斯赋存状态的重要参数。在研究矿井煤与瓦斯突出、瓦斯涌出、瓦斯抽放时，它是一个关键性的基础参数，因此为研究煤层瓦斯的赋存及涌出的规律，有必要进行煤层瓦斯压力和瓦斯含量的测定。根据煤炭行业标准MT/T638-1996《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的规定，测压钻场应选在邻近煤层的巷道中，一般应选择在完整坚硬的煤岩中打上行钻孔。

然而，传统的钻孔封堵方式采用向钻孔中充填混凝土充填材料或者在钻孔中安装2块挡板，形成密封空间，并通过单独的管道向此密封空间内灌注充填材料，上述种种封堵方式存在诸多缺陷，例如：

①钻孔内瓦斯抽采管道与封堵管道相互独立，有多根管道(一般为2～3根)容易发生管道缠绕问题，不仅封孔效率低下，操作麻烦，而且稳定性较差；

②封堵介质多采用固体介质，待固化后，容易发生龟裂现象或者固体材料无法对相应段的钻孔壁周围岩体裂隙进行密封，且多采用两段式密封方式，密封效果差；

③传统的瓦斯抽采系统多为一次性消耗品，一般不能回收利用，提高了瓦斯抽采成本；

④采集区域岩体裂隙不发育，导致采集速度较慢或采集效果不理想，由此可见，现有问题有待于进一步解决。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了矿山岩体钻孔增透型瓦斯封堵单元及测定系统，其具有采用三重封堵方式，保证了钻孔密封效果；对采集空腔周围岩体裂隙进行高压增透处理，保证了岩体瓦斯采集的效果。

本发明提供了一种封堵单元，包括：

管状接头，其两端设有凸起部，所述凸起部之间形成凹槽，所述凹槽的一侧设有通孔；所述管状接头的内部设有用于容纳封堵材料的通道；

开关，设于通孔中，包括盖帽和弹簧，所述盖帽的一端通过弹簧与管状接头的内壁相连，所述盖帽的另一端设于管状接头的外侧；

封堵胶囊，包覆于管状接头的外侧，开关置于封堵胶囊与管状接头形成的空腔中；所述开关在压力作用下顶起使通道与空腔连通。

进一步的，所述盖帽呈丁字形结构，所述盖帽的内侧设有盖帽套件，所述盖帽套件固定于通孔的外侧且两侧设有小孔；

弹簧在自由状态下，所述盖帽将小孔封堵；弹簧在压缩状态下，盖帽弹起，所述通道通过小孔与空腔连通。

本发明还提供了一种封堵系统，包括：

管状接头，其一端设有凹陷部，另一端设有凸起部，所述凹陷部与凸起部之间形成凹槽，所述凹槽的一侧设有通孔；所述管状接头的内部设有用于容纳封堵材料的通道；

开关，设于通孔中，包括盖帽和第一弹簧，所述盖帽的一端通过弹簧与管状接头的内壁相连，所述盖帽的另一端设于管状接头的外侧；

封堵胶囊，包覆于管状接头的外侧，开关置于封堵胶囊与管状接头形成的空腔中；所述开关在压力作用下顶起使通道与空腔连通；

侧漏阀，与所述凹陷部相连，包括基体管和设于基体管内部的橡胶球。