[发明专利]一种瓦斯抽采钻孔的三段式胶囊密封装置及其密封方法

说明书

技术领域

一种瓦斯抽采钻孔的三段式胶囊密封装置及其密封方法，属于煤矿井下采煤工作面、石门揭煤处、煤巷等地点的瓦斯抽采钻孔密封技术领域。

背景技术

瓦斯灾害是我国煤矿主要自然灾害之一，目前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾，同时瓦斯治理是我国煤矿绿色开采的关键所在，其中通过施工钻孔抽采瓦斯技术是瓦斯综合防治利用的一个有效手段。在煤矿瓦斯抽采工作中，钻孔的封孔质量是影响抽采效果的关键因素。

目前，煤矿使用的瓦斯抽采钻孔密封方法主要有：传统“两堵一注”密封、聚氨脂密封。其中传统“两堵一注”封孔法问题主要表现在：堵头在“两堵一注”工艺中为单独的一道工艺，首先需要堵，这就造成工序复杂，工作量增加的问题；“两堵”强度低，两端堵头封堵强度低、效果差，注浆压力上不去，甚至不带压封孔，不能对钻孔周边裂隙进行严密封堵，无法达到“注”的目的。聚氨酯密封则往往因密封长度不够、难以渗入钻孔裂隙而达不到理想的密封状态，密封材料有一定毒性，且价格高，造成密封成本高，煤矿难于承受。因此，为了解决瓦斯抽采钻孔的密封难题，急需寻求全新的密封结构和方法，满足煤矿井下高质量钻孔密封要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、效果好的煤矿瓦斯抽采钻孔密封装置及密封方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：一种瓦斯抽采钻孔的三段式胶囊密封装置，包括第一胶囊、瓦斯抽采管、第二胶囊和连接件；

所述第一胶囊和第二胶囊分别通过连接件连接在瓦斯抽采管的两端；

所述第一胶囊包括第一塑料管件、第一胶囊体及爆破阀，所述第一塑料管件中部开有凹槽，在凹槽的外部包裹有第一胶囊体，所述第一胶囊体一端与凹槽的连接处设有第一注浆口、另一端与凹槽的连接处设有出浆口和爆破阀，并且第一注浆口和出浆口均位于爆破阀的上方，同时设有第一注浆口的一端远离瓦斯抽采管、设有出浆口的一端靠近瓦斯抽采管；

所述第二胶囊包括第二塑料管件和第二胶囊体，所述第二塑料管件中部开有凹槽，在凹槽的外部包裹有第二胶囊体，所述第二胶囊体一端与凹槽的连接处设有第二注浆口，并且设有第二注浆口的一端靠近瓦斯抽采管。

所述第一注浆口、第二注浆口及出浆口均为能够与管路快速对接的快插接口。

所述第一塑料管件、第二塑料管件均由高强度的聚乙烯材料制成；

所述第一胶囊体及第二胶囊体均由高弹性、耐热、耐老化的乙丙橡胶制作而成。

一种瓦斯抽采钻孔的三段式胶囊密封装置的密封方法，按照以下步骤进行：第一步，将第一胶囊、瓦斯抽采管、第二胶囊通过连接件连接起来，并且将出浆口与第二注浆口用注浆管连接；

第二步，将第一步连接完成的第一胶囊、瓦斯抽采管、第二胶囊送入钻孔；

第三步，将第一注浆口与钻孔外部的注浆泵连接，并启动注浆泵；

第四步，通过注浆泵开始将密封浆液注入第一胶囊，当第一胶囊注满后，密封浆液沿注浆管注入第二胶囊；

第五步，持续注入密封浆液，直到第一胶囊体、第二胶囊体在密封浆液压力作用下膨胀并与钻孔壁紧密贴合；

第六步，继续注入密封浆液，直到密封浆液的压力将爆破阀打开，使得密封浆液注入封孔区；

第七步，将密封浆液注满封孔区后，密封浆液在压力作用下接着向钻孔周围的裂隙渗透，直到裂隙注满密封浆液；

第八步，钻孔周围裂隙被密封浆液注满密封后，关闭注浆泵，停止密封浆液的注入。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明通过一胶囊、瓦斯抽采管、第二胶囊的三段式设计，省略掉传统“两堵一注”封孔工艺中的“堵”的环节，简化了工艺程序，同时又通过连接件将三段直接连接并形成封孔段，更加方便快捷。

二、本发明结构简单，设计合理，操作方便，成本低廉，密封效果显著，可以有效封堵钻孔及其周边裂隙，提高瓦斯抽采效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一胶囊的结构示意图。

图3为第二胶囊的结构示意图。

图4为第一胶囊体、第二胶囊体膨胀后的使用状态图。

图中，1为第一胶囊，2为瓦斯抽采管，3为第二胶囊，4为连接件，5为注浆管，6为钻孔，7为注浆泵，8为密封浆液，9为封孔区，11为第一塑料管件，12为第一胶囊体，13为爆破阀，14为第一注浆口，15为出浆口，31为第二塑料管件，32为第二胶囊体，33为第二注浆口。

具体实施方式