专利名称：孔口封堵装置、瓦斯抽采系统及孔口封堵方法
技术领域：
本发明涉及煤矿井下瓦斯抽采技术，尤其涉及一种孔口封堵装置、瓦斯抽采系统及孔口封堵方法。
背景技术：
煤矿瓦斯气体对煤矿的安全生产存在很大的危害,瓦斯治理最有效的手段是对瓦斯进行抽采，瓦斯的抽放可以采用在煤矿井下钻孔，在钻孔中下入管路，并将管路接入瓦斯抽采系统，以利用瓦斯抽采系统通过钻孔对煤层的瓦斯进行抽采。现有技术中，在煤矿井下进行钻孔时，是先在煤层中钻孔，再向钻孔内下入套管，并利用浆液将套管固定，然后用软管连接套管与抽采系统，连接完毕后即可进行瓦斯抽采。但是，在钻孔完毕后，下套管、注浆固定及用软管与抽采系统进行连接的封孔过程较长，在 该过程中，若发生喷孔现象，容易产生伤人事故。综上，现有技术中所存在的问题是，钻孔完毕后，封孔时间过长，在封孔过程中，若钻孔发生喷孔现象，容易产生伤人事故，带来安全问题。
发明内容
本发明提供一种孔口封堵装置、瓦斯抽采系统及孔口封堵方法，能够解决现有技术中在钻孔完毕后的封孔过程中发生喷孔所产生的安全问题。一方面，本发明提供一种孔口封堵装置，包括孔口三通，所述孔口三通上设置有第一端口、第二端口及第三端口，所述第一端口、第二端口及第三端口相互连通；用于封堵第三端口的封堵板；所述第三端口设置有固定所述封堵板的封堵结构。另一方面，本发明提供一种瓦斯抽采系统，包括抽采系统管路、连接软管、插设在钻孔中的封孔套管和上述本发明提供的孔口封堵装置；所述封孔套管与所述孔口封堵装置的第一端口连接；所述连接软管的一端与所述孔口封堵装置的第二端口连接；所述连接软管的另一端与所述抽采系统管路连接。又一方面，本发明提供一种利用上述本发明提供的孔口封堵装置的孔口封堵方法，包括在矿井中钻一扩孔至第一预设钻孔位置，将封堵套管下入所述扩孔并固定；用所述孔口封堵装置的第一端口连接所述封堵套管外露的一端，以及所述孔口封堵装置的第二端口连接至瓦斯抽采系统；通过所述孔口封堵装置的第三端口，将一钻头伸进所述封堵套管中，沿所述扩孔继续钻孔至第二预设钻孔位置；撤出所述钻头并将所述孔口封堵装置的封堵板固定在第三端口，将所述第三端口封闭。本发明提供的孔口封堵装置、瓦斯抽采系统及孔口封堵方法，可在钻孔施工到设计孔深前下封堵套管后，利用孔口封堵装置连接封堵套管及瓦斯抽采系统，从而可通过孔口封堵装置将钻头伸进封堵套管继续进行钻孔，这样，在钻孔结束后，可及时利用孔口封堵装置封住孔口，避免钻孔完毕后钻孔喷孔引起的安全问题。
图I为本发明实施例一提供的孔口封堵装置的结构示意图；图2为本发明实施例中孔口三通的结构示意图；图3为本发明实施例二提供的瓦斯抽采系统在孔口封堵前的结构示意图；图4为本发明实施例二提供的瓦斯抽采系统在孔口封堵后的结构示意图； 图5为本发明实施例三提供的孔口封堵方法的流程示意图。附图标记说明10:孔口封堵装置；I:孔口三通；11 :第一端口 ；12 :第二端口 ；13 :第三端口 ；14 :封堵结构；141 :法兰盘；142 U型卡块；143 :螺栓孔；2 :封堵板；3:封孔套管；4:连接软管；5 :抽米系统管路； 6 :钻杆；7 :注浆管；8 :水泥浆；9 :聚酯氨；20 :扩孔。
具体实施例方式图I为本发明实施例一提供的孔口封堵装置的结构示意图；图2为本发明实施例中孔口三通的结构示意图。如图I和图2所示，本实施例提供的孔口封堵装置10包括孔口三通I及封堵板2，孔口三通I上设置有第一端口 11、第二端口 12及第三端口 13，第一端口11、第二端口 12及第三端口 13相互连通，且第一端口 11与第三端口 13为直线式连通，在第三端口 13上设置有固定封堵板2的封堵结构14。其中，第一端口 11可用于与下入煤层钻孔中的封孔套管相连接，第二端口 12可用于与连接至瓦斯抽采系统管路的连接软管相连接，第三端口 13可用于将钻头伸进封孔套管对钻孔进行施工，并通过封堵结构14固定封堵板2进行封堵。本实施例可应用于煤矿井下瓦斯抽采中，具体地，可在钻孔过程中，在钻孔钻到底之前，首先在钻孔内固定封孔套管，并将封孔套管与本实施例孔口封堵装置10的第一端口 11连接，将第二端口 12与瓦斯抽采系统管路连接，然后，再将钻头通过第三端口13继续进行钻孔到完成终孔，最后利用封堵结构14将第三端口 13封堵，这样，可在钻孔完毕后，及时对钻孔进行封堵，避免出现喷孔带来的安全问题。本实施例中，如图2所示，孔口三通I上的封堵结构14包括设置于第三端口 13上的法兰盘141，及在法兰盘141的边缘上设置的至少两个U型卡块142，封堵板2可卡设在该多个U型卡块142之间。具体的，U型卡块142可通过焊接而设置于法兰盘141的边缘上，数量优选为两个或三个，若U型卡块设置为两个，则在法兰盘141上按180度布置；若设置为三个或三个以上，则在法兰盘的一半圆周上均匀分布，如图2所示，另一半圆周不能设置卡块，因封堵板需从另一半圆周卡进卡块。本实施例中，为防止第三端口 13的法兰盘141与封堵板2之间存在缝隙而泄漏瓦斯，如图2所示，可在法兰盘141上设置多个螺栓孔143，在封堵板2卡设于U型卡块后，法兰盘141通过该多个螺栓孔143和螺栓相配合将封堵板2固定在法兰盘141上。本实施例中，为使封堵板2与法兰盘141更好的连接固定，法兰盘141上的螺栓孔143与焊接在其上的U型卡块142交错设置，如图2所示，螺栓孔143与U型卡块142交错45°设置。本实施例中，第一端口 11设置有螺纹，可通过螺纹与封孔套管连接，其具体连接方式将在后面系统实施例中说明。
本领域技术人员可以理解，第一端口 11与封孔套管的连接不限于螺纹连接，还可在第一端口 11上设置法兰盘，采用法兰连接的方式与封孔套管进行连接。利用本发明实施例提供的孔口封堵装置，可在钻孔施工到设计孔深前下封堵套管并注浆固定后，连接封堵套管及瓦斯抽采系统，并可通过其上设置的第三端口将钻头伸进封堵套管进行钻孔，这样，在钻孔结束后，可及时将第三端口封堵，封住钻孔，避免钻孔完毕后钻孔发生喷孔引起的安全问题。图3为本发明实施例二提供的瓦斯抽采系统在孔口封堵前的结构示意图；图4为本发明实施例二提供的瓦斯抽采系统在孔口封堵后的结构示意图。本实施例提供的瓦斯抽采系统包括上述图I所示的孔口封堵装置，具体地，如图3和图4所示，本实施例瓦斯抽采系统包括抽采系统管路5、连接软管4、插设在钻孔中的封孔套管3和孔口封堵装置10，封孔套管3与孔口封堵装置10的第一端口连接，连接软管4的一端与孔口封堵装置10的第二端口连接，连接软管4的另一端与抽采系统管路5连接。其中，孔口封堵装置10的结构具体为图I和图2所不,在此不再赞述。本实施例中，第一端口与封孔套管3的连接可采用螺纹连接，在第一端口上设置内螺纹，在封孔套管3的端部设置外螺纹，通过螺纹将第一端口和封孔套管3连接在一起。本实施例瓦斯抽采系统具体可通过如下方式得到，具体地，如图3所示，首先，可在煤矿中钻孔得到一扩孔20，且该扩孔20未钻孔到底，此时，将封孔套管3固定在扩孔20中，其中，封孔套管3在扩孔20中的固定是通过注浆管7在封孔套管3及扩孔20的孔壁之间注入水泥浆8及聚酯氨封孔液9进行固定；待浆液凝固，将封孔套管3固定在扩孔20后，将孔口封堵装置10与连接软管4和封孔套管3连接，并将连接软管4连接到抽采系统管路5 ;其次，将钻头6通过孔口三通I的第三端口 13 (如图2所示)伸进封孔套管3，将流入封堵套管3中的浆液钻开，并沿扩孔20进一步钻孔至完成终孔，撤出钻头，并用封堵板2迅速卡入第三端口 13 (如图2所示)的U型卡块142 (如图2所示)之间，实现孔口的封堵，并得到瓦斯抽采系统，如图4所示。为防止瓦斯泄漏，还可再用螺栓将封堵板2与第三端口 13的法兰盘141 (如图2所示)进行紧固。图5为本发明实施例三提供的孔口封堵方法的流程示意图。如图5所示，本实施例方法可利用图I和图2所示的孔口封堵装置进行孔口封堵，具体地，如图5所示，本实施例孔口封堵方法可包括如下步骤
步骤501、在矿井中钻一扩孔至第一预设钻孔位置，将封堵套管下入所述扩孔并固定;该步骤中，先在矿井中用钻头进行扩孔施工钻出一扩孔至第一预设钻孔位置，该第一预设钻孔位置位于钻孔钻到底位置的前端，即未钻孔到底的位置，且该第一预设钻孔位置的深度需大于封堵套管的长度，再将封堵套管下入扩孔中，且一端外露，然后在封堵套管与扩孔之间注入水泥浆液及聚酯氨封孔液以固定该封堵套管。步骤502、用上述的孔口封堵装置的第一端口连接封堵套管外露的一端，以及孔口封堵装置的第二端口连接至瓦斯抽采系统；步骤503、通过孔口封堵装置的第三端口，将一钻头伸进封堵套管中，沿扩孔继续钻孔至第二预设钻孔位置；
该第二预设钻孔位置就是钻孔钻到底的位置。步骤504、撤出钻头并将孔口封堵装置的封堵板固定在第三端口，将该第三端口封闭。该步骤中，在撤钻前先准备好孔口封堵装置的封堵板，撤出钻头后立即用封堵板卡设在第三端口的U型卡块上，实现孔口的快速封堵，然后可进一步采用螺栓将封堵板与孔口三通进行紧固。下面以实际应用对上述的孔口封堵方法作具体说明先采用Φ 153mm的钻头施工钻出扩孔，深度不少于8m，在该扩孔中下入8米长的封孔套管，然后采用压力不低于4MPa的注浆泵在扩孔和封孔套管之间注浆固定；待浆液凝固后，将封孔套管外露的一端与孔口三通的第一端口进行连接，孔口三通的第二端口采用连接软管连接至抽采系统管路，连接好后，再采用不大于Φ94πιπι的钻头通过孔口三通的第三端口，伸进封孔套管中施工至终孔，在撤钻前，首先准备好封堵板，在撤钻后，立即将封堵板卡设在第三端口的U型卡块之间，实现孔口快速封堵。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
权利要求
1.一种孔口封堵装置，其特征在于，包括 孔口三通，所述孔口三通上设置有第一端口、第二端口及第三端口，所述第一端口、第二端口及第三端口相互连通，且所述第一端口与所述第三端口为直线式连通； 封堵板，用于封堵所述第三端口。
2.根据权利要求I所述的孔口封堵装置，其特征在于，所述第三端口设置有固定所述封堵板的封堵结构。
3.根据权利要求2所述的孔口封堵装置，其特征在于，所述封堵结构为法兰盘，所述法兰盘的边缘上设置有多个卡设所述封堵板的U型卡块。
4.根据权利要求3所述的孔口封堵装置，其特征在于，所述法兰盘上设置有多个螺栓孔，所述法兰盘通过所述多个螺栓孔和螺栓配合将所述封堵板固定在所述法兰盘上。
5.根据权利要求4所述的孔口封堵装置，其特征在于，所述螺栓孔与所述U型卡块交错设置。
6.根据权利要求I所述的孔口封堵装置，其特征在于，所述第一端口设置有螺纹。
7.根据权利要求I所述的孔口封堵装置，其特征在于，所述第一端口设置有法兰盘。
8.—种瓦斯抽采系统，其特征在于，包括抽采系统管路、连接软管、插设在钻孔中的封孔套管和权利要求1-7中任一所述的孔口封堵装置； 所述封孔套管与所述孔口封堵装置的第一端口连接； 所述连接软管的一端与所述孔口封堵装置的第二端口连接； 所述连接软管的另一端与所述抽采系统管路连接。
9.一种利用权利要求1-7中任一所述的孔口封堵装置的孔口封堵方法，其特征在于，包括 在矿井中钻一扩孔至第一预设钻孔位置，将封堵套管下入所述扩孔并固定； 用所述孔口封堵装置的第一端口连接所述封堵套管外露的一端，以及所述孔口封堵装置的第二端口连接至瓦斯抽采系统； 通过所述孔口封堵装置的第三端口，将一钻头伸进所述封堵套管中，沿所述扩孔继续钻孔至第二预设钻孔位置； 撤出所述钻头并将所述孔口封堵装置的封堵板固定在所述第三端口，将所述第三端口封闭。
10.根据权利要求9所述的孔口封堵方法，其特征在于，所述在矿井中钻一扩孔至第一预设钻孔位置，将封堵套管下入所述扩孔并固定，具体为 在矿井中用钻头进行扩孔施工，钻出一扩孔至第一预设钻孔位置，所述第一预设钻孔位置的深度大于所述封堵套管的长度； 将所述封堵套管下入所述扩孔中，且一端外露； 在所述封堵套管与所述扩孔之间注入水泥浆液及聚酯氨封孔液以固定所述封堵套管。
全文摘要
本发明提供一种孔口封堵装置、瓦斯抽采系统及孔口封堵方法，该孔口封堵装置包括孔口三通及封堵板，所述孔口三通上设置有第一端口、第二端口及第三端口，所述第一端口、第二端口及第三端口相互连通，且所述第一端口与所述第三端口为直线式连通，所述封堵板用于封堵所述第三端口。通过本发明提供的孔口封堵装置、瓦斯抽采系统及孔口封堵方法，可在钻孔施工到设计孔深前下封堵套管并注浆固定后，利用孔口封堵装置连接封堵套管及瓦斯抽采系统，可通过孔口封堵装置将钻头伸进封堵套管继续进行钻孔，这样，在钻孔结束后，可及时利用孔口封堵装置封住孔口，避免钻孔完毕后钻孔发生喷孔引起的安全问题。
文档编号E21F7/00GK102926697SQ201210421100
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者程合玉, 童碧, 张世阔, 方有向, 苏丽军, 胡华昌, 石德洲, 刘涛杰, 李昌宝, 向继波 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司