专利名称：封孔测压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种封孔测压技术，尤其涉及一种在煤矿井下测定煤 层瓦斯压力的封孔测压装置，属于煤炭生产技术领域。
背景技术：
煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一 ，它对于确定煤层瓦斯含 量，进行矿井瓦斯涌出治理，瓦斯抽放以及煤与瓦斯突出的防治等工作均 具有十分重要的意义。在治理矿井瓦斯的长期实践中，已开发出了许多井 下煤层瓦斯压力的测定装置，但其中大多数测定装置存在测定准确度低、 可靠性差的缺点。
具体地，在煤矿井下进行煤层瓦斯压力测定时，需要在煤体(或岩体) 中施以不同孔深、孔径的钻孔，并安装测压管及压力表等测压装置。由于 煤矿掘进过程中产生的震动、地压沖击等外界因素，会使煤体(或岩体) 产生大量的裂隙，为了保证测得瓦斯压力的准确性，就必须对这些裂隙进 行封堵。进一步地，在使用普通的封孔装置测定瓦斯压力时，若注浆压力 过小，会导致煤体(或岩体)的裂隙封堵不严密，不能准确测出煤层瓦斯
压力；若注浆压力过大，浆液可能击穿测压室挡板周围的煤体并流入测压 室内，进而不能准确测出煤层瓦斯压力。迄今为止，如何准确测定出煤层 瓦斯压力仍然是煤矿瓦斯治理方面有待解决的问题之一 。
况且， 一般为了对测压钻孔有效地进行封孔，都需要对测压钻孔注满 注浆材料，而在实际中由于只是靠主观经验来判断测压钻孔内注浆材料是 否注满，往往会使注浆材料外溢，造成了注浆材料的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种封孔测压装置，具 有测定准确度和可靠性高的优点。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种封孔测压装置，包括压力表，
其中还包括
前置挡板，在前置挡板上表面设置有一膨胀材料；
第一后置挡板和第二后置挡板，在所述第一后置挡板和第二后置挡板之 间设置有另一膨胀材料；
测压管，依次贯穿于所述一膨胀材料、前置挡板、第一后置挡板、另一 膨胀材料和第二后置挡板，所述测压管露出所述第二后置挡板的封闭部分设 有进气孔，所述测压管露出所述一膨胀材料的开口部分连接所述压力表；
注浆管和回浆管，依次贯穿于所述一膨胀材料、前置挡板， 一端露在所 述一膨胀材料外，另一端置于所述前置挡板和所述第一后置挡板之间。
进一步地，本实用新型的一种封孔测压装置还包括三通阀，所述三通阀 一端连接排水泄压阀，另一端连接所述压力表，又一端连接所述测压气管露 出所述一膨胀材料的开口部分。
由上述技术方案可知，本实用新型另一膨胀材料的膨胀减少了测压气室 内的瓦斯从另 一膨胀材料与煤层之间空隙的泄露，在前置挡板和第一后置挡 板之间注满注浆材料避免了瓦斯通过泄露到外界空气中，再由一膨胀材料的 膨胀避免了注浆室的注浆材料溢出的结构，实现了对测压钻孔的有效封孔， 达到了准确测定瓦斯压力的目的，在避免注浆材料污染环境的同时，实现了 节省注浆材料的目的。
图1为本实用新型封孔测压装置第一实施例的结构示意图； 图2为本实用新型封孔测压装置第二实施例的结构示意图；图3为本实用新型第二实施例的封孔测压装置安装在现场测定瓦斯压
力的示意图。
附图标记i兌明 1-前置挡才反 4-第二后置挡斧反 7-注浆管 10-压力表 13-测压气室
2-—膨胀材料
5-另一膨胀材料
8-回浆管
11-4非水泄压阀
14-注浆室
3-第一后置挡板 6-测压管 9-三通阀 12-煤层
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 图1为本实用新型封孔测压装置第一实施例的结构示意图。如图1所 示，本实用新型的封孔测压装置主要包括前置挡板1、第一后置挡板3、第 二后置挡板4、测压管6、注浆管7和回浆管8，其中一膨胀材料2设置在前 置挡板1的上表面，另一膨胀材料5设置在第一后置挡板3和第二后置挡板 4之间，测压管6依次贯穿一膨胀材料2、前置挡板l、第一后置挡板3、另 一膨胀材料5和第二后置挡板4，并且在露出第二后置挡板4的测压管6的 封闭部分设有进气孔，测压管6露出一膨胀材料2的开口部分可连接压力表 10;注浆管7和回浆管8依次贯穿于一膨胀材料2、前置挡板l,其中一端露 在一膨胀材料2外，另一端置于前置挡板1和第一后置挡板3之间，这两端 都为开口。前置挡板l、第一后置挡板3和第二后置挡板4，均为至少3mm厚 的圆形钢板，在实际应用中其直径略小于测压钻孔的直径。测压管6、注浆 管7和回浆管8，均为直径为4英分(即工业标准为DN15 )的镀锌铁管，在 实际应用中其长度根据测压钻孔的实际深度决定，但注浆管7要比回浆管8 长，用来在注浆过程中，若有注浆材料从回浆管8溢出，判断注浆基本已满。 进一步地，在上述测压管6依次贯穿一膨胀材料2、前置挡板l、第一后置挡板3、另一膨胀材料5和第二后置挡板4中，前置挡板l、第一后置挡板3和 第二后置挡板4通过焊接与测压管6固定；同理，在注浆管7和回浆管8依 次贯穿于一膨胀材料2、前置挡板1中，前置挡板1通过焊接与注浆管7和 回装管8固定。 一膨胀材料2和另一膨胀材料5的选用，可以根据测压钻孔 内的含水量进行选择，当测压钻孔内的含水量较小时可以选用发泡聚氨酯作 为膨胀材料，当测压钻孔内的含水量较多时(多见于井筒施工过程)可以选 用食用海带作为膨胀材料。这里需要说明的是，在实际工作中，在对测压钻 孔没有完全封孔即没有注满注浆材料之前，测压管6露出一膨胀材料2的开 口部分一直处于不连接压力表10,以用来保持测压钻孔内与外界环境的气压 平衡，并且以测压管6为通道在测压钻孔内需要排水时排除测压钻孔内的积 水，在对测压钻孔完全封孔即已注满注浆材料之后，测压管6露出一膨胀材 料2的开口部分再连接压力表10，以测压管6为通道来测定测压钻孔内的瓦 斯压力。进一步地，瓦斯在测压钻孔内需要积聚较长的时间才能达到煤层内 固有的瓦斯压力，在这段时间内，测压钻孔会由煤层内渗出的水填满，此时 测压钻孔内具体为水和瓦斯气体的混合压力，为了保证压力表10测得煤层瓦 斯压力的准确性，需要取下压力表10，进行放水操作，再接上压力表10以 准确测定煤层瓦斯的压力。
在本实施例上述方案中，本实用新型另 一膨胀材料的膨胀减少了测压气 室内的瓦斯从另 一膨胀材料与煤层之间空隙的泄露，在前置挡板和第一后置 挡板之间注满注浆材料避免了瓦斯通过泄露到外界空气中，再由一膨胀材料 的膨胀避免了注浆室的注浆材料溢出的结构，能够对测压钻孔进行有效地封 孔，实现了准确地测定煤层的瓦斯压力的目的，使该装置具备结构简单，成 本低、易安装的特点。
图2为本实用新型封孔测压装置第二实施例的结构示意图。在前述第 一实施例的基础上，本实施例的封孔测压装置还包括三通阀9，其一端连 接排水泄压阀ll,另一端连接压力表IO,又一端在对测压钻孔完全封孔的前后， 一直都连接测压管6露出一膨胀材^l"2的开口部分，排水泄压阀11在测 压钻孔完全封孔前处于打开状态，用来保持测压钻孔内与外界环境的气压平 衡，并且以测压管6为通道在测压钻孔内需要排水时排除测压钻孔内的积水， 排水泄压阀11在测压钻孔完全封孔后处于关闭状态，并用压力表10以测压 管6为通道来测定测压钻孔内的瓦斯压力。根据前述实施例中的描述，同理， 瓦斯在测压钻孔内需要积聚较长的时间才能达到煤层内固有的瓦斯压力，在 这段时间内，测压钻孔会由煤层内渗出的水填满，此时测压钻孔内具体为水 和瓦斯气体的混合压力，为了保证压力表10测得煤层瓦斯压力的准确性，需 要打开三通阀9 一端所连接的排水泄压阀11，进行放水操作，待水放干后， 关闭三通阀9 一端所连接的排水泄压阀11，三通阀9另一端所连接的压力表 10准确测定煤层瓦斯的压力。
在本实施例上述方案中，除上述实施例的优点外，利用了三通阀，省去 了在对测压钻孔完全封孔即已注满注浆材料之后，测压管露出 一膨胀材料的 开口部分再连接压力表的步骤，可直接以测压管为通道通过三通阀另一端连 接压力表用来测定测压钻孔内的瓦斯压力。
图3为本实用新型第二实施例的封孔测压装置安装在现场测定瓦斯压 力的示意图。如图3所示，将上述第二实施例的封孔测压装置放置在现场 的测压钻孔内，测压钻孔设置在煤层12中，根据具体作业情况所述测压钻孔 设置也可以设置在岩层中，测压钻孔一般为斜上或斜下设置在煤层12或岩层 中，其中第二后置挡板4与煤层12构成了测压气室13，前置挡板l、第一后 置挡板3和煤层12构成了注浆室14。结合上述实施例中对封孔测压装置的 描述，进一步地，所述封孔测压装置根据功能可视为多段结构，其中另一 膨胀材料5部分对应第一膨胀材料封孔段，减少了测压气室13内的瓦斯从另 一膨胀材料5与煤层12之间空隙的泄露；前置挡板1与第一后置挡板3之 间的部分对应注浆材料封孔段，在注浆室14注满注浆材料，所述注浆材料 可为加了水玻璃或速凝剂的水泥砂浆，进一步避免了测压气室13内的瓦斯通过注浆室14泄露到外界空气中，达到了良好的封孔目的； 一膨胀材料2对 应第二膨胀材料封孔段，由于测压钻孔一般为斜上或斜下设置在煤层12或岩 层中，在加上前置挡板l,避免了注浆室14的注浆材料由于重力作用的流出。
在实际工程应用中，要使封孔测压装置在测压钻孔内准确地测定瓦斯 压力，就必须利用封孔测压装置对测压钻孔进行有效地封孔，下面以第二实 施例的封孔测压装置来具体说明对测压钻孔封孔的工作过程。在封孔测压装 置置于现场的测压钻孔前，需用铜锤或其他工具将测压管6前端压扁，以防 止测压钻孔内的煤屑或其他杂质将进气孔堵死，影响瓦斯的流通；在封孔测 压装置放置于现场的测压钻孔后，利用封孔测压装置从下至上对测压钻孔 进行封孔，以测定煤层12的瓦斯压力在第一膨胀材料封孔段，置于第一后 置挡板3和第二后置挡板4之间的另一膨胀材料5遇到测压钻孔内的水而迅 速膨胀，由于第一后置挡板3和第二后置挡板4之间的距离固定，因此另一 膨胀材料5只能向周围的煤层12膨胀，此时另一膨胀材料5的与煤层12紧 密接触，减少了测压气室13内的瓦斯从另一膨胀材料5与煤层12之间空隙 的泄露，在注浆材料封孔段，利用注浆泵将注浆材料经注浆管7注入注浆室 14，其中，首先先注入少量注浆材料，待这部分注浆材料在第一后置挡板3 上基本固化后，这一过程一般需要两到三个小时，接着再继续注浆，当有注 浆材料从回浆管8溢出时，说明注浆室14已基本被注浆材料注满，此时可以 放緩注浆速度，两到三分钟后，再进行緩慢加压注浆，如此重复一到两次， 便可认为注浆室14已完全被注浆材料注满，可停止注浆，在第二膨胀材料封 孔段，同理， 一膨胀材料2遇到注浆材料的水分而迅速膨胀，封住了测压钻 孔的上端，避免了注浆室14的注浆材料溢出，由此便完成了对测压钻孔的有 效封孔，为准确测定煤层的瓦斯压力创造了条件。测压气室13内的瓦斯可通 过测压管6前段的进气孔进入测压管6的内部，并由通过三通阀9另一端连 接的压力表10测定瓦斯的压力。
在上述封孔过程中，还有几点需要强调第一，在测压钻孔施工完后，先用钻机的压风将钻屑吹出，以保证测压钻孔内的清洁，便于封孔；第二， 必须保证另一膨胀材料5充分膨胀后，才能往注浆室14内注入注浆材料， 以防止注浆材料经另一膨胀材料5进入测压气室13，影响瓦斯压力的测 定。第三，在注浆室14的注浆材料没有完全固化之前，三通阀9一端连接 的'排水泄压阀11 一直处于打开状态，以避免测压气室13内的瓦斯迅速积 聚，而导致由于瓦斯压力升高造成的瓦斯喷涌，在还没有完全固化的注浆 材料内部留下气孔，导致测压封孔的失败。
在本实施例上述方案中，通过另 一膨胀材料的膨胀减少了测压气室内的 瓦斯从另 一膨胀材料与煤层之间空隙的泄露、注浆室注满注浆材料避免了测 压气室内的瓦斯通过注浆室泄露到外界空气中，再者通过一膨胀材料的膨胀 避免了注浆室的注浆材料溢出，实现了对测压钻孔的有效封孔，达到了准确 测定瓦斯压力的目的，在避免注浆材料注满溢出的同时，实现了节省注浆材 料的目的。
如果以第一实施例的封孔测压装置来具体说明对测压钻孔封孔的工作 过程，在上述强调的第三点应为在注浆室的注浆材料没有完全固化之前， 测压管露出一膨胀材料的开口部分一直处于不连接压力表的状态，以避免测 压气室内的瓦斯迅速积聚，而导致由于瓦斯压力升高造成的瓦斯喷涌，在 还没有完全固化的注浆材料内部留下气孔，导致测压封孔的失败。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对 其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域 的普通技术人员应当理解其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或 者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实 用新型技术方案的精神和范围。
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权利要求1、一种封孔测压装置，包括压力表，其特征在于，还包括前置挡板，在前置挡板上表面设置有一膨胀材料；第一后置挡板和第二后置挡板，在所述第一后置挡板和第二后置挡板之间设置有另一膨胀材料；测压管，依次贯穿于所述一膨胀材料、前置挡板、第一后置挡板、另一膨胀材料和第二后置挡板，所述测压管露出所述第二后置挡板的封闭部分设有进气孔，所述测压管露出所述一膨胀材料的开口部分连接所述压力表；注浆管和回浆管，依次贯穿于所述一膨胀材料、前置挡板，一端露在所述一膨胀材料外，另一端置于所述前置挡板和所述第一后置挡板之间。
2、 根据权利要求1所述的封孔测压装置，其特征在于，还包括三通阀， 所述三通阀一端连接排水泄压阀，另一端连接所述压力表，又一端连接所述 测压气管露出所述一膨胀材料的开口部分。
3、 根据权利要求1或2所述的封孔测压装置，其特征在于，所述前置挡 板、第一后置挡板和第二后置挡板，均为至少3mm厚的圓形钢板。
4、 根据权利要求1或2所述的封孔测压装置，其特征在于，所述测压管、 注浆管和回浆管，均为直径为4英分的镀锌铁管，所述注浆管比回浆管长。
5、 根据权利要求1或2所述的封孔测压装置，其特征在于，所述一膨胀 材料和另一膨胀材料，均为发泡聚氨酯或食用海带。
专利摘要本实用新型公开了一种封孔测压装置，包括压力表，其中还包括前置挡板，在前置挡板上表面设置有一膨胀材料；第一后置挡板和第二后置挡板，在所述第一后置挡板和第二后置挡板之间设置有另一膨胀材料；测压管，依次贯穿于所述一膨胀材料、前置挡板、第一后置挡板、另一膨胀材料和第二后置挡板，所述测压管露出所述第二后置挡板的封闭部分设有进气孔，所述测压管露出所述一膨胀材料的开口部分连接所述压力表；注浆管和回浆管，依次贯穿于所述一膨胀材料、前置挡板，一端露在所述一膨胀材料外，另一端置于所述前置挡板和所述第一后置挡板之间。本实用新型封孔测压装置能够对测压钻孔进行有效地封孔，实现了准确测定煤层瓦斯压力的目的。
文档编号E21F7/00GK201381872SQ200920106178
公开日2010年1月13日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者何启林, 伟 彭, 朱先龙, 李贵和, 白国基, 盛卫国, 章根发, 雷成祥 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司;安徽理工大学