一种囊袋封孔器及其液体恒压自适应封孔方法与流程

本发明属于煤矿井下封孔的，具体为一种囊袋封孔器及其液体恒压自适应封孔方法。

背景技术：

1、煤矿井下封孔是指在煤矿开采过程中，为了防止瓦斯、水等有害气体或液体沿孔道向井下工作面扩散，保障矿井安全而进行的一项重要措施。封孔可以有效地阻止有害气体的扩散，减少瓦斯爆炸、突水等事故的发生，保护矿工的生命财产安全；

2、目前在钻孔封孔方面所使用的的封孔器材料多为“帆布”材料，其在使用的过程中采用“折叠、捆扎”的方式缩小体积，待送入孔内预定位置后注浆充填，从而实现封堵钻孔的目的，由于孔壁不规则或后期变形导致钻孔注浆段两侧封堵不严，从而造成中间段注浆封堵液泄漏，进而导致钻孔封孔失效，本发明提供一种囊袋封孔器及其液体恒压自适应封孔方法，解决上述技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供了一种囊袋封孔器及其液体恒压自适应封孔方法，解决了上述的技术问题。

2、本发明采取的方案为：一种囊袋封孔器，包括钻孔和外侧囊袋以及里侧囊袋和泵体，其特征在于，所述的钻孔内设有外侧囊袋以及里侧囊袋，所述的外侧囊袋和里侧囊袋之间设有第一注液管和第二注液管以及抽采管，所述的第一注液管上设有位于外侧囊袋和里侧囊袋之间的第一出液口，所述的第一注液管和第二注液管贯穿外侧囊袋，止于里侧囊袋中，所述的第二注液管上设有位于外侧囊袋和里侧囊袋内的第二出液口，所述的泵体与第一注液管和第二注液管连接，所述的泵体上设有与第一注液管和第二注液管配合的plc控制器以及电磁阀、密封段注浆管控制阀门和囊袋注浆管控制阀门，所述的第一注液管和第二注液管上均设有压力表。

3、一种液体恒压自适应封孔方法，

4、s1：将钻孔内的钻屑尽可能排净；

5、s2：将外侧囊袋以及里侧囊袋放入到钻孔预定的位置，以及与外侧囊袋，里侧囊袋配套的第一注液管、第二注液管道和抽采管安装，并将上述管路引出至钻孔外，将第一注液管、第二注液管道连接至电磁阀；

6、s3：将具有密封材料与水搅拌混合均匀后，作为注浆液体，加入泵体中，并做好泵体进料口的遮挡工作，防止顶板落碴堵塞注浆泵。

7、s4：开启囊袋注浆管控制阀门，并且通过plc控制器控制电磁阀，通过第二注液管上设的第二出液口将注浆液体从注入到外侧囊袋以及里侧囊袋内，直到外侧囊袋以及里侧囊袋的外侧壁与钻孔内侧壁贴合为止，检测第二注液管的压力表数值压力值，稳定后关闭囊袋注浆管控制阀门；

8、s5：开启密封段注浆管控制阀门，并且通过plc控制器控制电磁阀，通过第一注液管上设的第一出液口将注浆液体注入到外侧囊袋以及里侧囊袋之间的钻孔内，检测第一注液管的压力表数值，稳定后，关闭密封段注浆管控制阀门；

9、s6：关闭密封段注浆管控制阀门和囊袋注浆管控制阀门，plc控制器处于待机监测状态，随时监测注浆管压力变化情况；

10、s7：待该孔达到抽采期限，或是需要进行“二次冲煤修复”的话，则通过plc控制器，输入回收指令，对囊袋内及密封段内浆液、封孔材料进行回收。

11、优选的，在s1步骤中，退钻期间，利用钻杆使用压风或水冲的方法，将孔内残留的钻屑排出来，压风或水冲时间不低于0.5h。

12、优选的，在s2步骤中，在将外侧囊袋以及里侧囊袋放入钻孔后，检查里侧橡胶封孔囊袋、外侧橡胶封孔囊袋的气密性，充气膨胀5min不变形为密封完好，第一注液管、第二注液管、抽采管通过接箍及卡箍等方式与外侧囊袋以及里侧囊袋连接，外侧囊袋以及里侧囊袋之间距离2.5m，把第一注液管、第二注液管、抽采管引出钻孔外0.5m。

13、优选的，在s3步骤中，密封材料采用矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料按照比例与水混合搅拌均匀后得到。

14、优选的，在s4步骤中，plc控制器与第二注液管上设的压力表，通过传感器连接，可随时监测第一注液管和第二注液管的压力数值，并随时反馈数据至plc控制器，当压力值升高至2.0mpa并稳定5min，压力值不低于1.8mpa时，关闭囊袋注浆管控制阀门。

15、优选的，在s5步骤中，开启密封段注浆管控制阀门，当第一注液管的压力值升高至1.2mpa，并稳定30min，当第一注液管的压力值不低于1.0mpa，则密封段注浆管控制阀门。

16、优选的，在s6步骤中，plc控制器通电监测中，若第二注液管的压力值低于1.8mpa时，开启囊袋注浆管控制阀门，进行补浆至设定压力值2.0mpa，并稳压5min；若第一注液管道压力值降低至1.0mpa时，开启密封段注浆管控制阀门，进行补浆至设定压力值2.0mpa，并稳压30min；若第一注液管相邻两次补浆时间间隔小于1h或第二注液管相邻两次补浆时间间隔小于1h，则plc控制器通过电磁阀关闭第一注液管和第二注液管上对应的电磁阀，并发出故障警报。

17、优选的，在s7步骤中，打开密封段注浆管控制阀门和囊袋注浆管控制阀门，通过泵体将浆液回收，回收完毕后，人工将外侧囊袋、里侧囊袋、第一注液管、第二注液管和抽采管一同拔出钻孔，则材料回收完毕。

18、优选的，在s7步骤中，当钻孔浓度及流量降低至矿井不可抽标准，需要拆除或回收时，将泵体类型从注浆泵更换为负压泵，通过plc控制器，打开密封段注浆管控制阀门，负压泵将第一注液管道内的注浆液抽空至容器内，在打开囊袋注浆管控制阀门，由负压泵将第二注液管道的注浆液抽空至容器内，注浆液体抽空标准为流量小于100ml/min。

19、本发明专利的有益效果为：本发明专利为一种囊袋封孔器及其液体恒压自适应封孔方法，本发明可有效充填封孔段围岩裂隙，并能适应各种形状规则的钻孔封孔条件，同时随着后期钻孔变形或是发育新裂隙的情况下也能起到橡胶封孔囊袋自动适应孔壁保持两端密封、密封段浆液自动填充围岩新生裂隙并补注浆液保持恒压密封的效果，同时还可以进行材料回收，并为钻孔二次冲煤修复提供便利条件，无需重新施工钻孔，或是破坏原有封孔材料及设备，可确保钻孔全周期密封效果，减低材料成本，为矿井瓦斯高效治理提供技术保障。

技术特征：

1.一种囊袋封孔器，包括钻孔（1）和外侧囊袋（2）以及里侧囊袋（3）和泵体（4），其特征在于，所述的钻孔（1）内设有外侧囊袋（2）以及里侧囊袋（3），所述的外侧囊袋（2）和里侧囊袋（3）之间设有第一注液管（5）和第二注液管（6）以及抽采管（7），所述的第一注液管（5）上设有位于外侧囊袋（2）和里侧囊袋（3）之间的第一出液口（8），所述的第一注液管（5）和第二注液管（6）贯穿外侧囊袋（2），止于里侧囊袋（3）中，所述的第二注液管（6）上设有位于外侧囊袋（2）和里侧囊袋（3）内的第二出液口（9），所述的泵体（4）与第一注液管（5）和第二注液管（6）连接，所述的泵体（4）上设有与第一注液管（5）和第二注液管（6）配合的plc控制器（10）以及电磁阀（11）、密封段注浆管控制阀门（12）和囊袋注浆管控制阀门（13），所述的第一注液管（5）和第二注液管（6）上均设有压力表（14）。

2.一种使用权利要求1所述的液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s1步骤中，退钻期间，利用钻杆使用压风或水冲的方法，将孔内残留的钻屑排出来，压风或水冲时间不低于0.5h。

4.根据权利要求2所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s2步骤中，在将外侧囊袋（2）以及里侧囊袋（3）放入钻孔（1）后，检查外侧囊袋（2）以及里侧囊袋（3）的气密性，充气膨胀5min不变形为密封完好，第一注液管（5）、第二注液管（6）、抽采管（7）通过接箍及卡箍等方式与外侧囊袋（2）以及里侧囊袋（3）连接，外侧囊袋（2）以及里侧囊袋（3）之间距离2.5m，把第一注液管（5）、第二注液管（6）、抽采管（7）引出钻孔（1）外0.5m。

5.根据权利要求2所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s3步骤中，密封材料采用矿用环保型相变凝胶钻孔密封材料按照比例与水混合搅拌均匀后得到。

6.根据权利要求2所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s4步骤中，plc控制器（10）与第二注液管（6）上设的压力表（14），通过传感器连接，可随时监测第一注液管（5）和第二注液管（6）的压力数值，并随时反馈数据至plc控制器（10），当压力值升高至2.0mpa并稳定5min，压力值不低于1.8mpa时，关闭囊袋注浆管控制阀门（13）。

7.根据权利要求6所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s5步骤中，开启密封段注浆管控制阀门（12），当第一注液管（5）的压力值升高至1.2mpa，并稳定30min，当第一注液管（5）的压力值不低于1.0mpa，则密封段注浆管控制阀门（12）。

8.根据权利要求6所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s6步骤中，plc控制器（10）通电监测中，若第二注液管（6）的压力值低于1.8mpa时，开启囊袋注浆管控制阀门（13），进行补浆至设定压力值2.0mpa，并稳压5min；

9.根据权利要求7所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s7步骤中，打开密封段注浆管控制阀门（12）和囊袋注浆管控制阀门（13），通过泵体（4）将浆液回收，回收完毕后，人工将外侧囊袋（2）、里侧囊袋（3）、第一注液管（5）、第二注液管（6）和抽采管（7）一同拔出钻孔（1），则材料回收完毕。

10.根据权利要求9所述的一种液体恒压自适应封孔方法，其特征在于，在s7步骤中，当钻孔（1）浓度及流量降低至矿井不可抽标准，需要拆除或回收时，将泵体（4）类型从注浆泵更换为负压泵，通过plc控制器（10），打开密封段注浆管控制阀门（12），负压泵将第一注液管（5）道内的注浆液抽空至容器内，在打开囊袋注浆管控制阀门（13），由负压泵将第二注液管（6）道的注浆液抽空至容器内，注浆液体抽空标准为流量小于100ml/min。

技术总结
本发明属于煤矿井下封孔的技术领域，具体为一种囊袋封孔器及其液体恒压自适应封孔方法，所述的钻孔内设有外侧囊袋以及里侧囊袋，所述的外侧囊袋和里侧囊袋之间设有第一注液管和第二注液管以及抽采管，所述的第一注液管上设有位于外侧囊袋和里侧囊袋之间的第一出液口，所述的第一注液管和第二注液管贯穿外侧囊袋，止于里侧囊袋中，所述的第二注液管上设有位于外侧囊袋和里侧囊袋内的第二出液口，所述的泵体与第一注液管和第二注液管连接，所述的泵体上设有与第一注液管和第二注液管配合的PLC控制器以及电磁阀、密封段注浆管控制阀门和囊袋注浆管控制阀门，所述的第一注液管和第二注液管上均设有压力表。

技术研发人员：郭瑜,杨程涛,杨恒,熊俊杰,张智峰,闫本正,房新亮,武腾飞,宣德全,蒋志刚,刘晨
受保护的技术使用者：河南能源集团研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24