一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种瓦斯钻孔封孔装置，更具体地，涉及一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置。

背景技术：

在煤矿生产过程中，瓦斯既是矿井五大灾害之一，也是影响采煤困难要素之一，极大地威胁着煤矿从业人员的生命财产安全，多年来全国发生的煤矿重特大事故绝大多数都是由瓦斯引起的。因此，瓦斯的治理和综合利用越来越受到各级政府、安全监管部门和企业的高度重视。

瓦斯灾害正确防治对煤矿安全生产意义重大，在防治瓦斯的工程实践中，首先必须准确获取煤层瓦斯压力，其次是煤层瓦斯高效抽采。瓦斯抽采就是向煤层或瓦斯集聚区域打钻，将钻孔接在专用的管路上，用抽采设备将煤层和采空区中的瓦斯抽至地面，加以利用；抽采瓦斯不仅是降低开采煤矿过程中瓦斯涌出量，防止瓦斯超限，预防瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故的重要措施，使瓦斯变害为利，变废为宝，瓦斯作为煤炭伴生的资源加以开发利用，可创造出巨大的价值，提高资源的利用率。然而传统的瓦斯抽采封孔装置，采用单橡胶封孔装置，气密性差且封孔效果不明显，造成瓦斯溢出，煤矿开采的过程中存在安全隐患；同时使抽采的瓦斯中参杂空气，降低了瓦斯的抽采浓度，抽采出的瓦斯质量低。

技术实现要素：

(一)本实用新型要解决的技术问题

针对现有技术在封孔气密性差导致瓦斯溢出和抽出瓦斯质量低等不足，现本实用新型提出一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，其目的在于克服如上缺陷。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，包括：大孔径瓦斯抽采管、粘液输送管、高压充气管、花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ、花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ，所述大孔径瓦斯抽采管前端设有滤网罩，后端依次安装有瓦斯压力表和阀门Ⅰ，所述粘液输送管和所述高压充气管均置于所述大孔径瓦斯抽采管管内，且在靠近钻孔端口处均在管壁开孔密封抽出，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ固定安装在所述大孔径瓦斯抽采管中间偏前端，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ固定安装在所述大孔径瓦斯抽采管中间偏后端，且所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ与所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ均通过在所述大孔径瓦斯抽采管固定部位开小孔用管路Ⅰ与所述高压充气管连通。

进一步地，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ与所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ均为双层结构，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ包含有花瓣片弹性气囊Ⅰ和粘液填充气囊，且各所述花瓣片弹性气囊Ⅰ之间为顺时针安装，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ包含有花瓣片弹性气囊Ⅱ和所述粘液填充气囊，且各所述花瓣片弹性气囊Ⅱ之间为逆时针安装，所述粘液填充气囊表面均匀开有溢流小孔，以便粘液溢出填补裂隙，且所述粘液填充气囊通过在所述大孔径瓦斯抽采管管壁开小孔用管路Ⅱ与所述粘液输送管连接。

进一步地，所述大孔径瓦斯抽采管在所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ与所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ中间管壁开有三个粘液孔，且所述粘液孔与所述粘液输送管通过管路连接。

进一步地，所述粘液输送管在出口端依次安装有粘液压力表、阀门Ⅱ，所述高压充气管在出口端依次安装有气体压力表、阀门Ⅲ。

(三)有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型提供的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，通过采用两个反向扭转的花瓣形扭转弹性气囊可实现在充入高压气体时产生力偶矩，在抽采管体固定情况下，气囊相对扭转，对煤岩体不仅产生径向应力，还产生切向应力，可以更好的使瓦斯钻孔气囊固定处周围煤层裂隙闭合。

(2)本实用新型提供的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，通过采用花瓣形扭转弹性气囊的双层结构，先在内层高压气体作用下使微裂隙闭合，再通过向外层粘液填充气囊和钻孔内注入高压粘液可更好地封堵两个气囊之间空隙、气囊与孔壁之间的离隙和孔壁(或煤岩体内)自身离隙，彻底切断外部空间与瓦斯室的联通，提高了抽放效率和抽放浓度。

(3)本实用新型提供的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，通过采用各压力表可实时对瓦斯压力、气囊气压的监测。本装置现场操作简单快捷，节约了人力物力，极大降低了封孔成本，无任何安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置的装配图；

图2为本实用新型的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置的结构示意图；

图3为本实用新型的抽采管花瓣形扭转弹性气囊结构示意图；

图4为本实用新型的花瓣形扭转弹性气囊ⅡA-A平面示意图；

图5为本实用新型的花瓣形扭转弹性气囊ⅠB-B平面示意图；

图中：1-滤网罩；2-大孔径瓦斯抽采管；3-花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ；4-溢流小孔；5-粘液孔；6-高压充气管；7-粘液输送管；8-阀门Ⅱ；9-粘液压力表；10-花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ；11-阀门Ⅲ；12-气体压力表；13-瓦斯压力表；14-阀门Ⅰ；15-高压粘液；16-煤体；17-瓦斯抽采钻孔；18-裂隙；19-瓦斯；20-管路Ⅱ；21-管路Ⅰ；22-粘液填充气囊；23-花瓣片弹性气囊Ⅱ；24-花瓣片弹性气囊Ⅰ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

如图所述，本实用新型提供的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，包括：大孔径瓦斯抽采管2、粘液输送管7、高压充气管6、花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3、花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10，所述大孔径瓦斯抽采管2前端设有滤网罩1，后端依次安装有瓦斯压力表13和阀门Ⅰ14，所述粘液输送管7和所述高压充气管6均置于所述大孔径瓦斯抽采管2管内，且在靠近钻孔端口处均在管壁开孔密封抽出，所述粘液输送管7在出口端依次安装有粘液压力表9、阀门Ⅱ8，所述高压充气管6在出口端依次安装有气体压力表12、阀门Ⅲ11，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3固定安装在所述大孔径瓦斯抽采管2中间偏前端，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10固定安装在所述大孔径瓦斯抽采管2中间偏后端，且所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3与所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10均通过在所述大孔径瓦斯抽采管2固定部位开小孔用管路Ⅰ21与所述高压充气管6连通。

进一步地，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3与所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10均为双层结构，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3包含有花瓣片弹性气囊Ⅰ24和粘液填充气囊22，且各所述花瓣片弹性气囊Ⅰ24之间为顺时针安装，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10包含有花瓣片弹性气囊Ⅱ23和所述粘液填充气囊22，且各所述花瓣片弹性气囊Ⅱ23之间为逆时针安装，所述粘液填充气囊22表面均匀开有溢流小孔4，以便粘液溢出填补裂隙18，且所述粘液填充气囊22通过在所述大孔径瓦斯抽采管2管壁开小孔用管路Ⅱ20与所述粘液输送管7连接。所述大孔径瓦斯抽采管2在所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3与所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10中间管壁开有三个粘液孔5，且所述粘液孔5与所述粘液输送管7通过管路连接。

如图1、图2所示，本实用新型提供的一种力偶矩增大瓦斯钻孔气密性型大孔径抽采封孔装置，具体操作方法如下：

首先，在煤矿井下瓦斯抽采钻场内打一个大孔径瓦斯抽采钻孔17，当钻头钻至煤层与煤层顶板的交界处时，停止钻进，退出钻杆，待冲洗干净后，然后，将该装置插入钻孔中，此时，所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3、所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10均处于收缩状态，待抽采管到达指定深度后，此时，打开所述阀门Ⅲ11，通过所述高压充气管6向花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3、所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10内充入高压气体，待气囊稍膨胀对孔壁施压时，打开所述阀门Ⅱ8，通过所述粘液输送管7向外层所述粘液填充气囊22和所述瓦斯抽采钻孔17内注入高压粘液15，与此同时，边充高压气体边注所述高压粘液15到预先设定压力值后关闭所述阀门Ⅱ8、所述阀门Ⅲ11，由于所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅰ3上各所述花瓣片弹性气囊Ⅰ24预想顺时针扭转和所述花瓣形扭转弹性气囊Ⅱ10上各所述花瓣片弹性气囊Ⅱ23预想逆时针扭转，便产生力偶矩且在瓦斯抽采管固定情况下使其各自均相对抽采管扭转，从而对煤岩体不仅产生径向应力，还产生切向应力，使瓦斯抽采钻孔气囊固定处周围煤层所述裂隙18闭合，且在所述高压粘液15作用下，可更好地封堵两个气囊之间空隙、气囊与孔壁之间的离隙和孔壁(或煤岩体内)自身离隙，彻底切断外部空间与瓦斯室的联通，提高了抽放效率和抽放浓度。本装置还可在所述阀门Ⅰ14关闭情况下测定抽采孔中瓦斯压力通过所述瓦斯压力表13直接读出，待打开所述阀门Ⅰ14后，即可将煤层中瓦斯19通过所述大孔径瓦斯抽采管2抽出，输送至地面加以利用。

本实用新型的实施例时为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。