封孔器、注浆封孔装置及注浆封孔方法与流程

本发明涉及矿用注浆封孔设备，具体而言，涉及一种封孔器、注浆封孔装置及注浆封孔方法。

背景技术：

1、目前，根据煤矿巷道锚杆支护技术规范的要求，通常要对锚杆或锚索支护的巷道在施工前进行地质力学评估，在评估前要对巷道的岩性裂隙、地应力等参数进行测试，测试需要进行打孔，在测试打钻过程中，因钻孔较长，且已打到粗砂岩含水层的位置，因此在测试完毕后，会产生涟水(一种缓慢流动的水)，并从钻孔位置流出；煤矿井下的涟水通常是通过煤矿井下、地表和地下水体相互作用产生的水，涟水通常含有煤矿井下岩层中的矿物质和化学物质，因此具有一定的酸碱度和污染性。煤矿井下的涟水是煤矿工作面和地下工作区域所需要排水的主要来源，需要及时进行处理，以保护环境和工作人员的安全；而且通过钻孔流出的涟水，如果不及时封堵，水流会浸泡顶板处的泥岩，进而会造成顶板脱层下沉，严重时会发生冒顶等安全事故；因此，需要对钻孔及时封堵，以防止带来顶板安全隐患。

2、因检测技术要求越来越严格，导致现有的钻孔的孔径通常较大，尤其是尺寸为以上的钻孔，现有技术无法高效且可靠地封堵；另外在封堵顶板上钻孔的过程中，通常需要工作人员人工登高作业，费时费力且不安全。

技术实现思路

1、本发明提供一种封孔器、注浆封孔装置及注浆封孔方法，以解决现有技术中针对顶板上的钻孔无法高效且可靠封堵的问题。

2、为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种封孔器，封孔器用于对巷道的顶板上的钻孔进行封堵，封孔器包括：圆柱基体和弹性蒙皮，弹性蒙皮包覆在圆柱基体的外周，弹性蒙皮和圆柱基体之间的腔体形成密封的压力腔；圆柱基体上还具有第一压力接头，第一压力接头与压力腔连通，用于向压力腔内注入流体，以调节压力腔的压力；注浆管，沿圆柱基体的轴向穿过圆柱基体；注浆管的两端分别为注浆口和出浆口；注浆口位于圆柱基体远离钻孔的一端，用于与外部注浆设备连通；出浆口位于圆柱基体靠近钻孔的另一端；其中，通过向压力腔内注入流体，使得压力腔内压力升高，带动弹性蒙皮膨胀，弹性蒙皮与钻孔的内壁抵接，以暂时封堵钻孔；在弹性蒙皮密封钻孔的状态下，通过注浆管对钻孔内部进行注浆封堵。

3、进一步地，封孔器还包括固定支架，固定支架的下端与巷道的底板抵接，固定支架的上端与圆柱基体连接，以将圆柱基体的至少一部分固定在钻孔内。

4、进一步地，固定支架包括底部垫板和竖直设置在底部垫板上的支撑管，底部垫板与巷道的底板抵接，支撑管的下端可拆卸地设置在底部垫板上，支撑管的上端与圆柱基体连接，以承载圆柱基体；支撑管的长度可调节。

5、进一步地，弹性蒙皮采用橡胶材料；圆柱基体为工字型结构，工字型结构轴向上的两端的尺寸不大于钻孔的内径；弹性蒙皮包覆工字型结构周向上的缺口；注浆管的中轴线与圆柱基体的中轴线共线。

6、进一步地，圆柱基体上还具有第二压力接头，第二压力接头可通断地与压力腔连通；在第二压力接头与压力腔连通的状态下，压力腔内的流体从第二压力接头流出，以降低压力腔的压力；其中，第一压力接头和第二压力接头间隔设置在圆柱基体远离钻孔的一端。

7、根据本发明的另一方面，提供了一种注浆封孔装置，注浆封孔装置包括上述的封孔器；注浆封孔装置还包括注浆组件和压力调节组件，注浆组件通过管路与注浆管的注浆口连通，用于混合浆体材料并将浆体材料运输至钻孔内部进行注浆；压力调节组件通过管路与第一压力接头连通，用于将流体输送至压力腔内，以调节压力腔的压力。

8、进一步地，注浆组件包括浆体混合桶、注浆泵和第一控制阀，浆体混合桶用于容纳和混合浆体材料；注浆泵通过管路分别与浆体混合桶、注浆管连通，用于驱动浆体材料运动；第一控制阀设置在注浆泵和注浆管之间的管路上，用于控制管路的通断；其中，浆体材料采用可凝固的无机堵水材料。

9、进一步地，采用液态水作为流体来调节压力腔的压力；压力调节组件包括调节水泵和第二控制阀，调节水泵通过管路与第一压力接头连通，用于驱动液态水运动；第二控制阀设置在调节水泵和第一压力接头之间的管路上，用于控制管路的通断。

10、根据本发明的另一方面，提供了一种注浆封孔方法，注浆封孔方法应用于上述的注浆封孔装置，注浆封孔方法包括如下步骤：预封堵步骤：将封孔器固定设置在钻孔内，调节压力腔的压力，使得弹性蒙皮与钻孔的内壁抵接，以暂时封堵钻孔；注浆步骤：在钻孔被预封堵后，通过注浆管对钻孔内部进行注浆封堵，并根据钻孔的内径、注浆的流速和所需封堵的长度来设定注浆时间；结束步骤：等待注浆凝固设定时间后，调节压力腔的压力，使得弹性蒙皮与钻孔的内壁脱离接触，并将封孔器从钻孔内移出，完成对钻孔的注浆封堵。

11、进一步地，预封堵步骤还包括：将封孔器靠近钻孔的一端至少伸入钻孔内一米深度，同时保证封孔器远离钻孔的一端位于钻孔内；和/或，等待注浆凝固的时间不少于三十分钟。

12、应用本发明的技术方案，本发明提供了一种封孔器，封孔器用于对巷道的顶板上的钻孔进行封堵，封孔器包括：圆柱基体和弹性蒙皮，弹性蒙皮包覆在圆柱基体的外周，弹性蒙皮和圆柱基体之间的腔体形成密封的压力腔；圆柱基体上还具有第一压力接头，第一压力接头与压力腔连通，用于向压力腔内注入流体，以调节压力腔的压力；注浆管，沿圆柱基体的轴向穿过圆柱基体；注浆管的两端分别为注浆口和出浆口；注浆口位于圆柱基体远离钻孔的一端，用于与外部注浆设备连通；出浆口位于圆柱基体靠近钻孔的另一端；其中，通过向压力腔内注入流体，使得压力腔内压力升高，带动弹性蒙皮膨胀，弹性蒙皮与钻孔的内壁抵接，以暂时封堵钻孔；在弹性蒙皮密封钻孔的状态下，通过注浆管对钻孔内部进行注浆封堵。

13、本发明通过设置弹性蒙皮与圆柱基体配合工作，实现了对于不同内径钻孔的封堵密封，以便于实施后续的注浆密封环节；通过设置注浆管对钻孔内部进行注浆，实现了对于钻孔可靠且高效的封堵；另外，本发明提出的封孔器后续可以通过设置固定支架来进行支撑和固定，无需工作人员人工进行登高作业，省时省力且保证安全；本发明实现了对于顶板上不同尺寸钻孔的可靠封堵，有效避免了水流浸泡顶板处的泥岩，进而避免了顶板出现脱层下沉、冒顶等安全事故，有效降低了安全隐患。本发明结构简单、成本低廉、安装和拆卸简单方便、封孔效果好且封孔速度快，不仅可以重复使用，还可以有效提高煤矿井下多个钻孔的封孔效率；另外，本发明提出的封孔器可以根据钻孔的内径、注浆的流速和所需封堵的长度来灵活设定注浆时间，进而保证了对于钻孔的严密封堵和不漏浆。

技术特征：

1.一种封孔器，其特征在于，所述封孔器用于对巷道的顶板上的钻孔(10)进行封堵，所述封孔器包括：

2.根据权利要求1所述的封孔器，其特征在于，所述封孔器还包括固定支架(50)，所述固定支架(50)的下端与所述巷道的底板抵接，所述固定支架(50)的上端与所述圆柱基体(20)连接，以将所述圆柱基体(20)的至少一部分固定在所述钻孔(10)内。

3.根据权利要求2所述的封孔器，其特征在于，所述固定支架(50)包括底部垫板(51)和竖直设置在所述底部垫板(51)上的支撑管(52)，所述底部垫板(51)与所述巷道的底板抵接，所述支撑管(52)的下端可拆卸地设置在所述底部垫板(51)上，所述支撑管(52)的上端与所述圆柱基体(20)连接，以承载所述圆柱基体(20)；所述支撑管(52)的长度可调节。

4.根据权利要求1所述的封孔器，其特征在于，所述弹性蒙皮(30)采用橡胶材料；所述圆柱基体(20)为工字型结构，所述工字型结构轴向上的两端的尺寸不大于所述钻孔(10)的内径；所述弹性蒙皮(30)包覆所述工字型结构周向上的缺口；

5.根据权利要求1所述的封孔器，其特征在于，所述圆柱基体(20)上还具有第二压力接头(23)，所述第二压力接头(23)可通断地与所述压力腔(21)连通；在所述第二压力接头(23)与所述压力腔(21)连通的状态下，所述压力腔(21)内的流体从所述第二压力接头(23)流出，以降低所述压力腔(21)的压力；其中，所述第一压力接头(22)和所述第二压力接头(23)间隔设置在所述圆柱基体(20)远离所述钻孔(10)的一端。

6.一种注浆封孔装置，其特征在于，所述注浆封孔装置包括权利要求1至5任一项所述的封孔器；所述注浆封孔装置还包括注浆组件(60)和压力调节组件(70)，所述注浆组件(60)通过管路与所述注浆管(40)的所述注浆口(41)连通，用于混合浆体材料并将所述浆体材料运输至所述钻孔(10)内部进行注浆；所述压力调节组件(70)通过管路与所述第一压力接头(22)连通，用于将流体输送至所述压力腔(21)内，以调节所述压力腔(21)的压力。

7.根据权利要求6所述的注浆封孔装置，其特征在于，所述注浆组件(60)包括浆体混合桶(61)、注浆泵(62)和第一控制阀(63)，所述浆体混合桶(61)用于容纳和混合所述浆体材料；所述注浆泵(62)通过管路分别与所述浆体混合桶(61)、所述注浆管(40)连通，用于驱动所述浆体材料运动；所述第一控制阀(63)设置在所述注浆泵(62)和所述注浆管(40)之间的管路上，用于控制管路的通断；其中，所述浆体材料采用可凝固的无机堵水材料。

8.根据权利要求6所述的注浆封孔装置，其特征在于，采用液态水作为流体来调节所述压力腔(21)的压力；所述压力调节组件(70)包括调节水泵(71)和第二控制阀(72)，所述调节水泵(71)通过管路与所述第一压力接头(22)连通，用于驱动液态水运动；所述第二控制阀(72)设置在所述调节水泵(71)和所述第一压力接头(22)之间的管路上，用于控制管路的通断。

9.一种注浆封孔方法，其特征在于，所述注浆封孔方法应用于权利要求6至8任一项所述的注浆封孔装置，所述注浆封孔方法包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的注浆封孔方法，其特征在于，所述预封堵步骤还包括：

技术总结
本发明提供了一种封孔器、注浆封孔装置及注浆封孔方法，封孔器包括：圆柱基体和弹性蒙皮，弹性蒙皮包覆在圆柱基体的外周，弹性蒙皮和圆柱基体之间的腔体形成密封的压力腔；圆柱基体上还具有第一压力接头；注浆管，沿圆柱基体的轴向穿过圆柱基体；注浆管的两端分别为注浆口和出浆口；出浆口位于圆柱基体靠近钻孔的另一端；其中，通过向压力腔内注入流体，使得压力腔内压力升高，带动弹性蒙皮膨胀，弹性蒙皮与钻孔的内壁抵接，以暂时封堵钻孔；在弹性蒙皮密封钻孔的状态下，通过注浆管对钻孔内部进行注浆封堵。本发明实现了对于不同内径钻孔的封堵密封，通过设置注浆管对钻孔内部进行注浆，实现了对于钻孔可靠且高效的封堵。

技术研发人员：赵志志,尹发忠,闫学忠,周少华,白瑞
受保护的技术使用者：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1