一种用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置及方法，特别适用于在上行孔煤层瓦斯压力测定过程中出现水压干扰的情况。
【背景技术】
[0002]煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和煤与瓦斯突出的动力，也能在一定程度上反映出煤层中的瓦斯含量，煤层瓦斯压力的测定是防治煤矿瓦斯灾害的一项基础工作，也是检验突出煤层采取防突措施后是否达标的重要依据，所以准确测定煤层瓦斯压力对有效地制定瓦斯防治措施、预测预报煤与瓦斯突出的危险性以及对煤矿基础领域的学术研究具有至关重要的意义。
[0003]如今对于煤层瓦斯压力的测定有多种方法，但生产中最常用和最可靠的方法还是通过井下直接测定。直接测定煤层瓦斯压力方法(简称直接测压法)是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量煤层瓦斯压力的地点打钻孔、然后在钻孔中放置测压管并封堵钻孔，煤层瓦斯压力大小由连接在测压管上的压力表读出。当测压钻孔穿过含水岩层或与岩层导水裂隙连通时，测压钻孔中就会有水不断地向外渗出，此种情况下若不采取一定的有效措施将很难测出真实的瓦斯压力值。
[0004]目前对于测压钻孔出水的处理一般采取下套管或高压注浆封堵钻孔裂隙或是测压管外接一个人工放水的集水容器的办法，但这些处理办法在现场实施时均存在诸多不足。例如，下套管处理测压钻孔出水问题时钻孔深度不宜超过三四十米，当钻孔较深时套管则很难下到位，也就达不到测定瓦斯压力的目的；高压注浆虽然不受限于钻孔深度，但注浆后的封堵效果难以保障且此工艺也较为繁琐，不利于施工的高产高效;外接一个人工放水的集水容器的办法虽然在安装时简单易操作，但在较长的测压过程中需要有人不断地将钻孔中的水放出，并且由于其使用的简单三通使得集水容器在集水的过程中内部压力不断升高并导致钻孔中的水难以顺利进入集水容器并放出，也使得瓦斯压力的测定显得十分困难。
【发明内容】
[0005]技术问题:本发明的目的是针对已有技术中存在的不足之处，提供一种操作简单、过程可靠及节能高效的用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置及使用方法。
[0006]技术方案:本发明的用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置，包括集水箱、设在集水箱内的硬顶弹性胶囊，集水箱的底部设有排水口，硬顶弹性胶囊的中部开有胶囊漏斗口，胶囊漏斗口连有与排水口相通的柔性胶管，胶囊漏斗口处设有可堵住漏斗口的封堵球，封堵球上设有连接集水箱顶部的封堵球上牵引线，封堵球下设有固定在排水口十字架上的封堵球下牵引线，所述集水箱的壳体上设有胶囊均压管，胶囊均压管的胶囊均压管上接口与集水箱的上部连通，胶囊均压管的胶囊均压管下接口通过集水箱的底部与硬顶弹性胶囊内部连通;所述集水箱的顶部设有均压口和进水口，均压口和进水口上分别经软管连接有四通接头，四通接头的均压口在上，排水口在下。
[0007]所述集水箱的顶部设有悬挂吊环。
[0008]—种使用上所述装置的用于上行测压钻孔的自封式水压自除方法:包括施工测压钻孔，其步骤如下:
[0009]a.在测压钻孔中放置测压管，安装至预定的封孔深度，并安装好注浆管，按常规进行注浆封孔；
[0010]b.向集水箱内加入少量可充满胶囊漏斗口的水，以保证封堵球与胶囊漏斗口之间的密封，在测压管的外露端上安装四通接头，在四通接头与测压管相对一端安装压力表，四通接头的均压口在上，排水口在下;将集水箱悬挂在钻孔附近的锚杆或锚索上；
[0011]c.钻孔中的水从测压管流出进入四通接头经进水软管流入集水箱中，随着集水箱中的水质量增大，硬顶弹性胶囊被缓慢压缩，弹性胶囊中的气体从胶囊均压管下接口流出，经胶囊均压管从胶囊均压管上接口进入集水箱；
[0012]d.当封堵球上方的封堵球上牵引线被拉紧时，封堵球和胶囊漏斗口之间分离，水开始从集水箱的排水口中排出；
[0013]e.在水排出集水箱的同时，被压缩的硬顶弹性胶囊缓慢恢复，直至封堵球下方的封堵球下牵引线拉紧，再次密封胶囊漏斗口，周而复始，从而实现上行测压钻孔的自封式水压。
[0014]有益效果:本发明采用一个悬挂吊环、一个四通接头、两根胶皮软管、一个集水箱、一个封堵球及一个硬顶弹性胶囊;将四通接头进水口朝下、均压口在上，水由四通接头经胶皮软管进入集水箱中，随着集水箱中的水质量增大硬顶弹性胶囊被缓慢压缩，当封堵球上方的封堵球上牵引线被拉紧时封堵球和胶囊漏斗口分离，水开始由装置中排出，在水被排出装置的同时被压缩的硬顶弹性胶囊缓慢恢复直至封堵球下方的封堵球下牵引线拉紧时装置再次密封，如此反复即可达到上行测压钻孔的自封式水压自除的目的。本发明与现有技术相比，具有排水效果可靠，不会出现排水过程中由于集水容器内压力升高导致的排水不畅;所提供的方法为自封式水压自除装置，使用时在整个测压过程中完全不需要人工定时放水，避免了人为遗忘导致的测压失败，同时也在很大程度上提高了劳动效率，节约了人力成本。有效解决上行测压钻孔在测压过程中出现水压干扰的问题，从而可较为准确的测定出煤层瓦斯压力的准确性;其结构简单，操作使用方便，可靠性强，节能高效，具有广泛的实用价值和应用前景。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置的结构示意图；
[0016]图2是本发明的底部结构不意图；
[0017]图3本发明的应用结构示意图。
[0018]图中:1-集水箱;2-硬顶弹性胶囊;3-封堵球;4-胶囊漏斗口； 5-柔性胶管;6_排水口 ； 7-封堵球上牵引线;8-封堵球下牵引线;9-胶囊均压管;9-a-胶囊均压管上接口 ； 9-b-胶囊均压管下接口 ； 10-壳体;11-均压口 ； 12-进水口 ； 13-进水软管；14-均压管；15-四通接头；16-悬挂吊环。
[0019]具体实施方法
[0020]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0021]本发明的用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置，主要由集水箱1、硬顶弹性胶囊2、封堵球3、胶囊漏斗口 4、柔性胶管5、排水口 6，、封堵球上牵引线7、封堵球下牵引线8、胶囊均压管9、壳体10、进水软管13、均压管14和四通接头15构成。所述的硬顶弹性胶囊2设在集水箱I内，底面与集水箱I内底面粘结在一起，集水箱I底部设有排水口 6，硬顶弹性胶囊2的中部开有胶囊漏斗口 4，胶囊漏斗口 4连有与排水口 6相通的柔性胶管5，胶囊漏斗口 4处设有可堵住漏斗口的封堵球3，封堵球3上设有连接集水箱顶部的封堵球上牵引线7，封堵球3下设有固定在排水口 6十字架上的封堵球下牵引线8，所述集水箱I的壳体10上设有胶囊均压管9，胶囊均压管9的胶囊均压管上接口 9-a与集水箱I的上部连通，胶囊均压管9的胶囊均压管下接口 9-b通过集水箱I的底部与硬顶弹性胶囊2内部连通;所述集水箱I的顶部设有均压口 11和进水口 12，均压口 11和进水口 12上分别经软管连接有四通接头15，四通接头15的均压口在上，排水口在下。所述集水箱I的顶部设有悬挂吊环16。
[0022]本发的用于上行测压钻孔的自封式水压自除方法，步骤如下:
[0023]a.首先按常规施工测压钻孔，然后在测压钻孔中放置测压管，安装至预定的封孔深度，并安装好注浆管，按常规进行注浆封孔；
[0024]b.向集水箱I内中加入少量水，以充满胶囊漏斗口4为界，以保证封堵球3与胶囊漏斗口 4之间的密封，在测压管的外露端上安装四通接头15，在四通接头15与测压管相对一端安装压力表，即在四通接头15—端连接测压管另一端连接压力表，四通接头15的均压口在上，排水口在下;待各连接处拧紧后，用铁丝穿过悬挂吊环16，将集水箱I悬挂在钻孔附近的锚杆或锚索上；
[0025]c.装置开始工作，钻孔中的水在重力作用下从测压管流出进入四通接头15，经进水软管13流入集水箱I中，随着集水箱I中的水质量增大，硬顶弹性胶囊2被缓慢压缩，弹性胶囊2中的气体从胶囊均压管下接口 9-b流出，经胶囊均压管9从胶囊均压管上接口 9-a进入集水箱I;通过封堵球3和硬顶弹性胶囊2的共同作用可将流入集水箱I内的水自动定量排出，
[0026]d.当封堵球3上方的封堵球上牵引线7被拉紧时，封堵球3和胶囊漏斗口4分离，水开始从集水箱I的排水口 6中排出；
[0027]e.在水排出集水箱I的同时，被压缩的硬顶弹性胶囊2缓慢恢复，直至封堵球3下方的封堵球下牵引线8拉紧，再次密封胶囊漏斗口 4;周而复始，从而实现上行测压钻孔的自封式水压。
[0028]当测压钻孔出水量较大时，应先采取注浆封堵钻孔裂隙，然后再使用本装置，防止因注浆封堵不彻底导致的水压干扰。
【主权项】
1.一种用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置，其特征在于:它包括集水箱(I)、设在集水箱(I)内的硬顶弹性胶囊(2)，集水箱(I)的底部设有排水口(6)，硬顶弹性胶囊(2)的中部开有胶囊漏斗口(4)，胶囊漏斗口(4)连有与排水口(6)相通的柔性胶管(5)，胶囊漏斗口(4)处设有可堵住漏斗口的封堵球(3)，封堵球(3)上设有连接集水箱顶部的封堵球上牵引线(7)，封堵球(3)下设有固定在排水口(6)十字架上的封堵球下牵引线(8)，所述集水箱(I)的壳体(10)上设有胶囊均压管(9)，胶囊均压管(9)的胶囊均压管上接口(9-a)与集水箱(I)的上部连通，胶囊均压管(9)的胶囊均压管下接口(9-b)通过集水箱(I)的底部与硬顶弹性胶囊(2)内部连通;所述集水箱(I)的顶部设有均压口( 11)和进水口(12 )，均压口(I I)和进水口( 12)上分别经软管连接有四通接头(15)，四通接头(15)的均压口在上，排水口在下。2.根据权利要求1所述一种用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置，其特征在于:所述集水箱(I)的顶部设有悬挂吊环(16)。3.一种使用权利要求1所述装置的用于上行测压钻孔的自封式水压自除方法:包括施工测压钻孔，其特征在于: a.在测压钻孔中放置测压管，安装至预定的封孔深度，并安装好注浆管，按常规进行注浆封孔； b.向集水箱(I)内加入少量可充满胶囊漏斗口(4)的水，以保证封堵球(3)与胶囊漏斗口(4)之间的密封，在测压管的外露端上安装四通接头(15)，在四通接头(15)与测压管相对一端安装压力表，四通接头(15)的均压口在上，排水口在下；将集水箱(I)悬挂在钻孔附近的锚杆或锚索上； c.钻孔中的水从测压管流出进入四通接头(15)经进水软管(13)流入集水箱(I)中，随着集水箱(I)中的水质量增大，硬顶弹性胶囊(2)被缓慢压缩，弹性胶囊(2)中的气体从胶囊均压管下接口(9-b)流出，经胶囊均压管(9)从胶囊均压管上接口(9-a)进入集水箱(I); d.当封堵球(3)上方的封堵球上牵引线(7)被拉紧时，封堵球(3)和胶囊漏斗口(4)之间分离，水开始从集水箱(I)的排水口(6)中排出； e.在水排出集水箱(I)的同时，被压缩的硬顶弹性胶囊(2)缓慢恢复，直至封堵球(3)下方的封堵球下牵引线(8)拉紧，再次密封胶囊漏斗口(4)，周而复始，从而实现上行测压钻孔的自封式水压。
【专利摘要】一种用于上行测压钻孔的自封式水压自除装置及方法，装置由一个悬挂吊环、一个四通接头、两根胶皮软管、一个集水箱、一个封堵球及一个硬顶弹性胶囊组成。水压自除方法包括施工测压钻孔几安装测压管并封孔，将装置经四通接头连接到测压管上，四通接头一端连接测压管另一端连接压力表，待各连接处拧紧后装置即开始工作。测压钻孔中的水在重力作用下可经四通接头流入装置集水箱，通过封堵球和硬顶弹性胶囊的共同作用可将流入装置的水自动定量排出，从而实现装置的自封及水压自除目的。有效解决上行测压钻孔在测压过程中出现水压干扰的问题，从而可较为准确的测定出煤层瓦斯压力的准确性；其结构简单，操作使用方便，可靠性强，节能高效。
【IPC分类】E21B33/13
【公开号】CN105715227
【申请号】CN201610051175
【发明人】刘洪永, 郝从猛, 程远平, 陈二涛, 王海亮, 涂弦, 苏二磊, 杜志刚
【申请人】中国矿业大学