一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置的制作方法

本实用新型属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔密封技术领域，具体涉及一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置。

背景技术：

瓦斯事故是我国煤矿井下安全生产的重要威胁之一，通常会给工作人员的生命安全带来威胁，煤层中的瓦斯是导致煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸的根本因素，瓦斯抽采是降低煤层瓦斯压力及其含量的根本方法，是保障矿井安全生产的主要措施之一，也是实现瓦斯资源变废为宝的直接途径，其中封孔工艺对瓦斯抽采效率有着很重要的影响，因此，抽采钻孔的封孔质量是做好煤层消突、瓦斯治理及防灭火工作的基础性保障措施，封孔质量是瓦斯抽采效果好坏的核心问题，钻孔密封不严，导致煤层瓦斯流动压差减小，不利于瓦斯的快速排放，影响瓦斯抽采时间，如何提高封孔质量、增强瓦斯抽采效果，是亟待解决的关键技术难题，也是矿井安全生产的重要保证。

目前，国内外有关钻孔封堵技术及装备的研究主要集中在水泥砂浆封孔法、聚氨酯封孔法以及“两堵一注”带压封孔法等几大类，上述这些封孔方式在我国各矿区均有广泛应用，但由于封孔装备复杂，适应能力差及漏气严重的限制，钻孔封堵效果尚不尽人意。因此，亟待研发一款新型瓦斯抽采钻孔高效封堵技术及装备，解决钻孔封堵高效性以及适应性的难题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置，能够有效地解决瓦斯抽采钻孔漏气、抽采有效时间短和操作复杂问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置，置于瓦斯抽采钻孔中，包括抽采管、回浆管、注浆管、孔口囊袋、孔内囊袋，其中回浆管和注浆管的前端封闭，回浆管和注浆管对称的设置在抽采管内部，且回浆管和注浆管的部分管壁贴附在抽采管内壁，孔口囊袋和孔内囊袋套装在抽采管外部，且孔口囊袋和孔内囊袋间隔设置，所述抽采管上对应孔口囊袋处设有用于连通注浆管和孔口囊袋的孔口囊袋注浆阀，所述抽采管上对应孔内囊袋处设有用于连通注浆管和孔内囊袋的孔内囊袋注浆阀，所述孔口囊袋和孔内囊袋中间的抽采管上具有注浆阀和回浆阀，所述注浆阀与注浆管连通，回浆阀与回浆管连通，所述抽采管孔内端开放，所述抽采管尾部设有三通阀，该三通阀的三个接口分别与注浆管、回浆管和抽采管连接。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述孔口囊袋和孔内囊袋的袋体为带有针刺微孔的尼龙布。

在第一个技术方案中，作为优选的，孔口囊袋和孔内囊袋注满浆后的直径为瓦斯抽采钻孔直径的1.2～1.5倍之间。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述孔口囊袋和孔内囊袋的间距为5-10米。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述孔内囊袋注浆阀的开启压力a＜孔口囊袋注浆阀的开启压力b＜注浆阀的开启压力c＜回浆阀开启压力d。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述瓦斯抽采钻孔斜上设置时，所述注浆阀靠近孔口囊袋设置，所述回浆阀靠近孔内囊袋设置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述瓦斯抽采钻孔水平设置时，所述注浆阀靠近孔口囊袋设置，所述回浆阀靠近孔内囊袋设置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述瓦斯抽采钻孔斜下设置时，所述注浆阀靠近孔内囊袋设置，所述回浆阀靠近孔口囊袋设置。

使用本实用新型的有益效果是：

本实用新型是利用抽采管一管多用的特点，并针对不同抽采钻孔的角度设置不同位置的注浆阀和回浆阀，实现瓦斯抽采钻孔抽采和封孔的一体化，大幅提高了瓦斯抽采效果；同时，通过变径异形注浆囊袋设计改善了原有“两堵一注”封孔工艺，在带压封孔的前提下，大幅度降低了封孔成本，提高了封孔效果延长了抽采的有效时间，从根本上提高了瓦斯抽采钻孔封孔的有效性、准确性以及经济性。本实用新型结构简单、操作简便、成本低廉、性能优异，具有突出的技术优势和广泛的推广应用前景。

附图说明

图1是本实用新型钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置水平钻孔时的结构示意图；

图2是图1中a-a剖面的示意图；

图3是图1中b-b剖面的示意图；

图4是本实用新型钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置向上钻孔时注浆阀和回浆阀的位置示意图；

图5是本实用新型钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置向下钻孔时注浆阀和回浆阀的位置示意图。

附图标记包括：

1-抽采管，2-瓦斯抽采钻孔，3-回浆管，4-注浆管，5-孔口囊袋，6-孔内囊袋，7-孔口囊袋注浆阀，8-环形注浆空间，9-注浆阀，10-回浆阀，11-三通阀，12-注浆管堵头，13-回浆管堵头，14-瓦斯抽采管筛管，15-孔内囊袋注浆阀。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

实施例1

如图1-图5所示，本实施了提出的一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置，置于瓦斯抽采钻孔2中，包括抽采管1、回浆管3、注浆管4、孔口囊袋5、孔内囊袋6，其中回浆管3和注浆管4的前端封闭，回浆管3和注浆管4对称的设置在抽采管1内部，且回浆管3和注浆管4的部分管壁贴附在抽采管1内壁，孔口囊袋5和孔内囊袋6套装在抽采管1外部，且孔口囊袋5和孔内囊袋6间隔设置，抽采管1上对应孔口囊袋5处设有用于连通注浆管4和孔口囊袋5的孔口囊袋注浆阀7，抽采管1上对应孔内囊袋6处设有用于连通注浆管4和孔内囊袋6的孔内囊袋注浆阀15，孔口囊袋5和孔内囊袋6中间的抽采管1上具有注浆阀9和回浆阀10，注浆阀9与注浆管4连通，回浆阀10与回浆管3连通，抽采管1孔内端开放，抽采管1尾部设有三通阀11，该三通阀11的三个接口分别与注浆管4、回浆管3和抽采管1连接。

具体的，一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置，包括抽采管1、抽采钻孔、回浆管3、注浆管4，其要点是抽采管1、孔口囊袋5和孔内囊袋6，在抽采管1的内部对称布置着注浆管4和回浆管3，在抽采管1外侧包裹着两个圆柱形注浆囊袋，即孔口囊袋5和孔内囊袋6，注浆囊袋包括在抽采管1孔口端的孔口囊袋5，和在抽采管1尾端的孔内囊袋6，在注浆管4外壁孔口囊袋5的内部安装有孔口囊袋注浆阀7，在注浆管4外壁孔内囊袋6的内部安装有孔内囊袋注浆阀15，孔口囊袋5和孔内囊袋6中间部分为环形注浆空间8，在环形注浆空间8内注浆管4的外壁上固定设置有注浆阀9，在环形注浆空间8内的回浆管3的外壁上固定设置有回浆阀10，在抽采管1孔口端安装有三通阀11分别与注浆管4、回浆管3和抽采管1连接，在抽采管1的尾端，注浆管4连接着注浆管堵头12，回浆管3连接着回浆管堵头13，抽采管1连接着瓦斯抽采管筛管14。

孔口囊袋5和孔内囊袋6的袋体为带有针刺微孔的尼龙布。尼龙布可渗出部分注浆浆料，注浆浆料可进一步进入到瓦斯抽采钻孔2内壁开裂的缝隙中。

孔口囊袋5和孔内囊袋6注满浆后的直径为瓦斯抽采钻孔2直径的1.2～1.5倍之间。孔口囊袋5和孔内囊袋6的间距为5-10米。孔内囊袋注浆阀15的开启压力a＜孔口囊袋注浆阀7的开启压力b＜注浆阀9的开启压力c＜回浆阀10开启压力d。

瓦斯抽采钻孔2斜上设置时，注浆阀9靠近孔口囊袋5设置，回浆阀10靠近孔内囊袋6设置。瓦斯抽采钻孔2水平设置时，注浆阀9靠近孔口囊袋5设置，回浆阀10靠近孔内囊袋6设置。瓦斯抽采钻孔2斜下设置时，注浆阀9靠近孔内囊袋6设置，回浆阀10靠近孔口囊袋5设置。上述设置方案有利于保证钻孔内的气体排出干净，增大水泥与钻孔内壁的结合程度，同时便于判断注浆空间、孔口囊袋5和孔内囊袋6的注浆是否住满，提高钻孔的封孔效果，增大抽采的有效时间。

实施例2

本实施例提出的一种钻孔瓦斯抽采与封孔一体化密封方法，使用实施例1中的钻孔瓦斯抽采与封孔一体化装置，包括如下步骤：

步骤一：根据抽采钻孔的角度安装注浆阀9和回浆阀10，控制孔口囊袋5和孔内囊袋6的间距，将三通阀11分别与抽采管1、注浆管4和回浆管3连接，注浆管堵头12和回浆管堵头13分别安装在注浆管4和回浆管3孔内端，将瓦斯抽采管筛管14与抽采管1的孔内端连接，将抽采管1插入已施工好的钻孔中的指定位置；

步骤二：选择矿用速凝水泥作为注浆材料，速凝水泥通过注浆管4经过孔内囊袋注浆阀15对孔内囊袋6进行注浆，逐渐提高注浆压力至超过孔内囊袋注浆阀15的开启压力a，使孔内囊袋注浆阀15开启，随着注浆压力的不断提高，速凝水泥逐渐充满孔内囊袋6，并渗入该区域的钻孔内壁的裂隙中；

步骤三：继续注浆，通过注浆管4经过囊袋注浆阀9对孔口囊袋5进行注浆，逐渐提高注浆压力至超过孔口囊袋注浆阀7的开启压力b，使孔口囊袋注浆阀7开启，在注浆压力的作用下，速凝水泥逐渐充满孔口囊袋5，并渗入该区域的钻孔内壁的裂隙中；

步骤四：继续注浆，通过注浆管4经过注浆阀9对环形注浆空间8与钻孔间进行注浆，逐渐提高注浆压力至超过注浆阀9的开启压力c，使注浆阀9开启，速凝水泥逐渐充满注浆空间，继续注浆，逐渐提高注浆压力至超过回浆阀10的开启压力d，观察抽采管1孔口端的三通阀11经过回浆管3流出的浆液，判断注浆效果，并排除注浆空间中的空气，在注浆压力的作用下，水泥砂浆逐渐充满环形注浆空间8，并渗入该区域的钻孔内壁的裂隙中。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本专利的保护范围。