一种矿用大直径深孔快速封孔装置的制作方法

1.本实用新型涉及矿山钻孔封孔技术领域，尤其涉及一种矿用大直径深孔快速封孔装置。


背景技术：

2.当前，矿山在瓦斯抽放、探放水、爆破施工中，常常因封孔方法使用不恰当或者使用的封孔材料选取不合适，导致封孔质量差，从而影响钻孔工程施工。
3.目前，常用的封孔方法主要有黄泥或水泥团封孔方法、注浆封孔方法、聚氨酯等化学材料封孔方法、胶圈封孔器和胶囊封孔器封孔方法以及胶圈(囊)
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密封粘液封孔方法等。
4.其中，黄泥或水泥团封孔方法是采用细密、且具有粘结性的黄泥、水泥团或黄泥
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水泥混合物手工操作封孔的方法。实践证明，该方法使用设备少、成本低，但人工封孔费时费力，而且黄泥或粘土遇水易软化，封孔时通常只适合于钻孔开口在岩巷的场所，封孔长度也较短，该种封孔技术方法越发受到限制。
5.注浆封孔方法是目前应用相对广泛的封孔方法，其封孔材料为水泥砂浆或膨胀不收缩水泥浆。相比来说，该方法封孔深度较长，但操作起来较为繁琐、劳动强度大，而且水泥砂浆自身干燥后通常出现许多裂隙，封孔质量难以得到保证。
6.聚氨酯材料封孔方法由黑白材料反应生成的聚氨酯泡沫的封孔效果，虽然较黄泥或水泥团人工封孔以及注浆封孔方法有所改观，但由于其发泡时间短、且膨胀后迅速固化，送入钻孔后通常只能充填抽放管和孔壁之间的空间，难以进入孔壁的裂隙之中；而且，该种材料不可回收，成本较高。
7.胶圈封孔器和胶囊封孔器封孔方法中的胶圈封孔器由外套管、挡圈、胶圈、测压管和压力表等组成。在实际操作中，当压紧螺帽被拧紧时，外套管随之会向前移动以压缩胶圈，最终使胶圈径向膨胀，直至充满钻孔的整个空间。胶囊封孔器则由操作把手、动力传动杆、瓦斯抽放管、密封部件和控制阀等组成，工作时运用了力学动力传动原理，即依靠外力挤压封孔胶囊使其膨胀，直至与钻孔内壁充分接触。实践证明，这两种封孔器在钻孔围岩细密、稳定性较好的条件下具有良好的密封效果，但由于它们的可变形程度不高，当封孔段存在裂隙时极易出现瓦斯的泄漏通道，一般只能专孔专用，难以广泛推广。
8.中国矿业大学周世宁教授针对封孔段岩层为松软砂岩或钻孔周围因存在微裂隙而无法严密封孔的现状发明了胶圈
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密封粘液封孔法。其基本原理是“固体封液体，液体封气体”，即采用两组胶圈作为封闭高压液体的密封端，在它们之间注入高粘度密封液，使密封液在充满测压管和钻孔壁之间的同时，进一步渗入到钻孔周围的天然裂隙中，以达到严密封孔的目的。但是在煤层比较松软的情况下，打钻后的钻孔内壁往往会凹凸不平，此时则很难保证胶圈与钻孔内壁之间能够严密接触，使得粘液通过两者之间的沟槽或裂隙大大流失，导致封孔质量明显下降。
9.因此，如何解决传统封孔方法的操作复杂、效率低下、封孔困难或者成本较高等问题已迫在眉睫。为了快速、简便、高质量的对钻孔进行封孔，封孔装置及封孔方法的改进成
为了关键因素。


技术实现要素：

10.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种矿用大直径深孔快速封孔装置，其可避免采用传统封孔装置或方法造成的操作复杂、效率低下、封孔困难、成本高问题。
11.本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题：
12.一种矿用大直径深孔快速封孔装置，与钻孔相配合，包括固定托架、挡液自密板、导向螺纹杆、自动张紧器和导向杆；其中，所述固定托架为内设预留通孔的固定托架，所述固定托架的顶部设有所述挡液自密板，固定托架的底部设有所述导向螺纹杆；所述挡液自密板为内设预留通孔的挡液自密板，所述挡液自密板上的预留通孔位置与固定托架上预留通孔的位置相应；所述导向螺纹杆上设有所述自动张紧器，所述导向螺纹杆的底部螺纹连接有所述导向杆。
13.作为本实用新型的优选方式之一，所述固定托架与挡液自密板上的预留通孔分别设置在所述固定托架或挡液自密板的偏心处，所述预留通孔用于注浆和/或回液。
14.作为本实用新型的优选方式之一，所述固定托架与挡液自密板上的预留通孔分别设置有两个；所述固定托架上的两个预留通孔分别为第一注浆管装配孔、第一排气管装配孔，所述挡液自密板上的两个预留通孔分别为第二注浆管装配孔、第二排气管装配孔。
15.作为本实用新型的优选方式之一，所述第二注浆管装配孔与第一注浆管装配孔的开设位置垂直对应，且彼此之间相连通；所述第二排气管装配孔与第一排气管装配孔的开设位置垂直对应，且彼此之间相连通。
16.作为本实用新型的优选方式之一，所述第一注浆管装配孔、第二注浆管装配孔内配合有注浆管，所述第一排气管装配孔、第二排气管装配孔内配合有排气管。
17.作为本实用新型的优选方式之一，所述注浆管的进口端与外部注浆泵相连，其另一端依次穿过所述第一注浆管装配孔、第二注浆管装配孔至延伸进所述挡液自密板前方的钻孔内，以注浆；所述排气管的进口端与所述挡液自密板前方的钻孔相连通，其另一端依次穿过所述第二排气管装配孔、第一排气管装配孔至延伸出所述钻孔，以排液。
18.作为本实用新型的优选方式之一，所述挡液自密板具体为低密度聚乙烯聚合物、海绵、橡胶或发泡塑料聚合物制挡液板。
19.作为本实用新型的优选方式之一，所述挡液自密板的外径尺寸与所述钻孔的孔壁尺寸相应。
20.作为本实用新型的优选方式之一，所述自动张紧器包括一组或多组带有弹性装置的燕尾形夹；所述带有弹性装置的燕尾形夹通过所述导向螺纹杆安装在所述挡液自密板与固定托架的下方，并可与所述钻孔孔壁相支撑固定。
21.本实用新型相比现有技术的优点在于：本实用新型装置结构简单、操作方便、应用成本低，可在大直径深孔内的任意位置固定牢固、并进行快速、简便、高质量的封孔注浆作业，为后续的瓦斯抽放、探放水、爆破施工等工作创造良好的条件，大大提高了劳动效率，实用性强，具有重要的推广价值。
附图说明
22.图1是实施例1中矿用大直径深孔快速封孔装置的整体结构图；
23.图2是实施例1中矿用大直径深孔快速封孔装置应用于水平钻孔的状态图；
24.图3是实施例1中矿用大直径深孔快速封孔装置应用于倾斜钻孔的状态图；
25.图4实施例1中矿用大直径深孔快速封孔装置应用于垂直钻孔的状态图。
26.图中：1为固定托架，11为第一注浆管装配孔，12为第一排气管装配孔，2为挡液自密板，21为第二注浆管装配孔，22为第二排气管装配孔，3为导向螺纹杆，4为自动张紧器，41为带有弹性装置的燕尾形夹，5为导向杆，6为钻孔，61为水平钻孔，62为倾斜钻孔，63为垂直钻孔。
具体实施方式
27.下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
28.实施例1
29.如图1～4所示，本实施例的一种矿用大直径深孔快速封孔装置，与钻孔6相配合，包括固定托架1、挡液自密板2、导向螺纹杆3、自动张紧器4和导向杆5。其中，固定托架1为内设预留通孔的固定托架1，固定托架1的顶部设有挡液自密板2，固定托架1的底部设有导向螺纹杆3；挡液自密板2为内设预留通孔的挡液自密板2，挡液自密板2上的预留通孔位置与固定托架1上预留通孔的位置相应；导向螺纹杆3上设有自动张紧器4，导向螺纹杆3的底部螺纹连接有导向杆5。
30.具体地，在本实施例中，固定托架1与挡液自密板2上的预留通孔分别设置有两个，固定托架1上的两个预留通孔分别为第一注浆管装配孔11、第一排气管装配孔12，挡液自密板2上的两个预留通孔分别为第二注浆管装配孔21、第二排气管装配孔22，上述四个预留通孔分别设置在固定托架1或挡液自密板2的偏心处。
31.其中，第一注浆管装配孔11与第二注浆管装配孔21的开设位置垂直对应，且彼此相通；第一排气管装配孔12与第二排气管装配孔22的开设位置垂直对应，且彼此相通。并且，为了配合注浆封孔，第一注浆管装配孔11与第二注浆管装配孔21内配合有注浆管(图中未标示)，第一排气管装配孔12与第二排气管装配孔22内配合有排气管(图中未标示)。具体作业时，注浆管的进口端与外部注浆泵相连，其另一端依次穿过第一注浆管装配孔11、第二注浆管装配孔21至延伸进挡液自密板2前方的钻孔6内，以实现注浆作业；同时，排气管的进口端与挡液自密板2前方的钻孔1相连通，其另一端依次穿过第二排气管装配孔22、第一排气管装配孔12至延伸出钻孔6，以实现浆液注满后的向外排放(起提示作用)。其中，为了操作的便利性，注浆管由两段注浆管连接构成，且在二者的连接处安装有注浆管阀门；排气管由一段管构成，其上安装有排气管阀门。
32.具体地，在本实施例中，自动张紧器4包括两组带有弹性装置的燕尾形夹41；带有弹性装置的燕尾形夹41通过导向螺纹杆3安装在挡液自密板2与固定托架1的下方，并可通过其弹性装置自动将其与钻孔6孔壁支撑固定。
33.具体地，在本实施例中，导向杆5为具有固定长度、且可以相互连接的中空硬质杆
体；导向杆5一端可以将导向螺纹杆3固定在其内，并带动导向螺纹杆3实现对封孔位置的精确定位。
34.此外，在本实施例中，需要注意的是，挡液自密板2的外径尺寸与钻孔6的孔壁尺寸相应，且具体采用低密度聚乙烯聚合物、海绵、橡胶、发泡塑料聚合物等具有质轻、弹塑性好、韧性强、隔水防潮和抗撞力强的材料制作而成。实际应用中，挡液自密板2利用其自身具有的质轻、弹塑性好、韧性强、隔水防潮和抗撞力强等特性，辅以浆液体自重作用，实现与固定托架1的结合，并实现对所封钻孔6孔壁的密封。
35.使用方法及原理：
36.封孔时，先将注浆管、排气管等预设管路通过预留通孔和封孔装置装配到一起，再将其整体放入钻孔6内；接着，利用导向杆5将其推送至任意预定封孔位置处；当到达相应位置并停止运动后，自动张紧器4的弹性装置自动将其与钻孔6孔壁支撑固定，挡液自密板2则利用本身具有强弹塑性与相应孔壁紧密结合，实现对所封钻孔6孔壁的密封；其后将导向杆5与导向螺纹杆3回撤分离，此时，封孔装置的除导向杆5外的其他部分均留在所需封孔位置；接着，立即启动注浆泵通过注浆管向封闭的钻孔6内进行注浆，当看到排气管内有浆液流出时，立即关闭排气管、注浆管的相应阀门，并停止注浆泵；注浆完成后，将与注浆泵相连的一段注浆管从注浆管阀门处分离，从而达到快速、简便、高质量封孔的目的。
37.本实施例装置结构简单、操作方便、应用成本低，可在大直径深孔内的任意位置固定牢固、并进行快速、简便、高质量的封孔注浆作业，为后续的瓦斯抽放、探放水、爆破施工等工作创造良好的条件。此外，经多次实践验证，本实施例不管是应用于水平钻孔61、倾斜钻孔62还是垂直钻孔63，参见图2、图3、图4，均表现出了优异的精准密封效果，应用性广。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。