一种穿层钻孔封孔装置及封孔方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种穿层钻孔封孔装置，包括第一双层囊袋、第二双层囊袋、注浆管、导浆管、帷幕管、帷幕管固定布套、帷幕管末端固定布套、扎绳、扎绳布套、孔口塞、单向阀、爆破单向阀及堵头，其中第一双层囊袋、第二双层囊袋均包覆在封孔管外，帷幕管末端位于第二双层囊袋外，注浆管通过固定装置分别与第一双层囊袋、第二双层囊袋的外表面相互连接；其封孔方法包括：插入封孔装置，封孔注浆及帷幕注浆等三个步骤。本发明专利技术可以提高穿层钻孔封孔的科学性及针对性，并可在巷道及钻场的围岩中形成连续的帷幕结构，从而改善瓦斯抽采钻孔的密封质量。

A Borehole Sealing Device and Method for Borehole Piercing

【技术实现步骤摘要】
一种穿层钻孔封孔装置及封孔方法
涉及煤矿井下瓦斯抽采领域，尤其涉及本煤层瓦斯抽采中的一种穿层钻孔封孔装置及封孔方法。
技术介绍
煤层钻孔的高质量密封是瓦斯抽采的关键技术，直接影响井下煤层瓦斯抽采的浓度。利用当前传统的封孔设备在进行钻孔封堵作业时，往往仅是对当前钻孔进行封堵作业，从而导致封堵作业覆盖范围相对较小，因此为了满足煤层气抽采作业时往往需要开设大量钻孔并进行封堵作业，从而导致施工成本相对较高，封堵作业劳动强度和难度也相对较大，但封堵作业的质量也相对较差，严重影响了瓦斯等资源抽采作业的工作效率、质量和成本。因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新钻孔封堵设备及钻孔封孔作业方法，以满足实际使用的需要。
技术实现思路
为了解决现有技术上的不足，本专利技术提供一种穿层钻孔封孔装置及封孔方法。为了实现上面提到的效果，提出了一种穿层钻孔封孔装置及封孔方法，具体内容如下：一种穿层钻孔封孔装置，包括第一双层囊袋、第二双层囊袋、注浆管、封孔管、导浆管、帷幕管、帷幕管固定布套、帷幕管末端固定布套、扎绳、扎绳布套、孔口塞、单向阀、爆破单向阀、固定装置及堵头，其中第一双层囊袋、第二双层囊袋均包覆在封孔管外，注浆管依次通过第一双层囊袋、第二双层囊袋，并通过固定装置分别与第一双层囊袋、第二双层囊袋的外表面相互连接，其末端安装一个堵头，第一双层囊袋内的注浆管上设置一个单向阀，第二双层囊袋内的注浆管上设置两个分别位于扎绳两侧的两个单向阀，爆破单向阀位于第一双层囊袋、第二双层囊袋之间的注浆管上；扎绳至少一条，通过扎绳布套与第二双层囊袋外表面相互连接，并环绕在第二囊袋外表面，形成一个与第二双层囊袋同轴分布的闭合环状结构，扎绳布套至少一个，缝制于第二双层囊袋外表面的中部，其轴线与第二双层囊袋轴线垂直，扎绳布套的轴向长度为3—6厘米，导浆管安装于第二双层囊袋与封孔管之间，并与封孔管平行分布，帷幕管穿套于第一双层囊袋和第一双层囊袋内，且帷幕管前端位于第二双层囊袋的外表面并与堵头连接，帷幕管对应的第二双层囊袋侧表面设一个帷幕管进口和一个帷幕管出口，并通过帷幕管进口和帷幕管出口与第二双层囊袋侧表面连接，帷幕管通过帷幕管固定布套与第二双层囊袋外表面连接，且帷幕管固定布套覆盖在帷幕管出口外并预留出自由端，帷幕管末端固定布套缝制于扎绳布套的右侧，其轴线与第二双层囊袋轴线平行，且帷幕管依次穿过帷幕管固定布套及帷幕管末端固定布套，帷幕管分别与帷幕管固定布套的自由端及帷幕管末端固定布套通过缠绕胶带固定；扎绳布套对应的帷幕管上均布若干出浆眼，出浆眼上覆盖至少一层胶带，孔口塞位于第一双层囊袋前方，包括至少一层棉层，且构成孔口塞的棉层包覆在注浆管、帷幕管、封孔管。进一步的，所述第一双层囊袋及第二双层囊袋侧壁均由内层布和外层布构成，且内层布和外层布之间为滤腔，所述第二双层囊袋长度大于第一双层囊袋。进一步的，所述的内层布和外层布均为透水不透浆布料。一种穿层钻孔封孔装置的封孔方法，包括如下步骤：S1，插入封孔装置，将穿层钻孔封孔装置穿套在封孔管上，将封孔装置两个双层囊袋的端部分别与封孔管固定，捆绑扎绳，连接外部注浆管及帷幕管，插接后续封孔管，根据前期测定的巷道及钻场的松动圈范围将连接好的封孔装置插入钻孔内一定深度，其插入深度超过松动圈范围；安装孔口塞，其步骤包括：将棉层紧紧缠绕在封孔管、注浆管及帷幕管上，然后塞入钻孔口0.5—2米处。S2，封孔注浆，检查封孔注浆泵，配置并搅拌有颗粒浆液，将注浆管与注浆泵连接，实施封孔注浆，有颗粒浆液通过单向阀输送至双层囊袋内，并使双层囊袋在浆液压力下膨胀，受扎绳的约束双层囊袋外表面形成槽；持续注浆，当浆液压力大于爆破单向阀的设定压力后，爆破单向阀开启，开始对两个双层囊袋的中间段进行注浆；当浆液充满中间段时，浆液通过导浆管进入第二双层囊袋的上部，进一步填充钻孔，直至有颗粒浆液耗尽，停止注浆并及时清洗注浆泵。S3，帷幕注浆，在同一组钻孔中最后一个钻孔完成S2至少24小时后，进行S3步骤，并至少提前2个小时关闭钻孔负压保证孔内为零负压状态，本步骤要求对一组钻孔进行帷幕注浆，一组钻孔可以为一个钻场内全部穿层钻孔或巷道内某区域内的全部穿层钻孔；检查帷幕注浆所用的注浆泵，配置并搅拌无颗粒浆液，将注浆泵与帷幕管连接，实施帷幕注浆。单个钻孔的注浆步骤为：向帷幕管内注入无颗粒浆液，无颗粒浆液进入钻孔后随即沿着S2步骤形成的槽流动并注入钻孔围岩的裂隙内，形成单个钻孔的裂隙充填体，当注浆压力达到规定值时，停止注浆，保压5~10分钟后接着对其他钻孔进行注浆。对于同一组的所有钻孔而言，临近钻孔裂隙内的浆液在高注浆压力作用下相互连通，形成一个在巷道-钻场松动圈外部的连续帷幕结构。所有钻孔均完成注浆后，及时清洗注浆泵。在钻孔内的无颗粒浆液达到凝固时间后，开启钻孔负压。本专利技术一方面较传统的注浆封孔结构，有效的简化了注浆封孔设备结构，在提高浆料凝固效率的同时，另有效消除了浆料因凝固收缩而造成浆料块中产生气孔情况发生，从而提高注浆浆料凝固后结构的稳定性和结构强度，并消除了气孔造成的漏气情况发生，同时还在提高了注浆封堵作业工作效率和质量的同时，另有效降低了注浆封堵操作难度和成本，并可根据钻孔抽采作业的需要，对钻孔进行二次封堵作业，从而有效的提高钻孔封堵效果稳定性，并极大延长钻孔使用寿命，另一方面可通过注浆作业，通过对若干钻孔同步封堵，可在抽采作业面地层中由注浆封堵构成连续的帷幕结构封堵作业面，从而进一步提高封堵作业的质量和效率。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术结构示意图；图2为第二双层囊袋结构局部放大图；图3为本专利技术完成封孔后封孔浆液帷幕结构示意图；图4为本专利技术封孔方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1—3所述的一种穿层钻孔封孔装置，包括第一双层囊袋1、第二双层囊袋2、注浆管3、封孔管5、导浆管11、帷幕管4、帷幕管固定布套17、帷幕管末端固定布套13、扎绳16、扎绳布套9、孔口塞10、单向阀6、爆破单向阀7、固定装置12及堵头8，其中第一双层囊袋1、第二双层囊袋2均包覆在封孔管5外，注浆管3依次通过第一双层囊袋1、第二双层囊袋2，并通过固定装置12分别与第一双层囊袋1、第二双层囊袋2的外表面相互连接，且其末端安装一个堵头8，第一双层囊袋1内的注浆管3上设置一个单向阀6，第二双层囊袋2内的注浆管3上设置两个分别位于扎绳16两侧的两个单向阀6，爆破单向阀7位于第一双层囊袋1、第二双层囊袋2之间的注浆管3上；扎绳16至少一条，通过扎绳布套9与第二双层囊袋2外表面相互连接，并环绕在第二囊袋2外表面，形成一个与第二双层囊袋2同轴分布的闭合环状结构，扎绳布套9至少一个，缝制于第二双层囊袋2外表面的中部，其轴线与第二双层囊袋2轴线垂直，扎绳布套9的轴向长度为3—6厘米。本实施例中，所述导浆管11安装于第二双层囊袋2与封孔管5之间，并与封孔管5平行分布，帷幕管4穿套于第一双层囊袋1和第一双层囊袋2内，且帷幕管4前端位于第二双层囊袋2的外表面并与堵头8连接，帷幕管4对应的第二双层囊袋2侧表面设一个帷幕管进口201和一个帷幕管出口202，并通过帷幕管进口201本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿层钻孔封孔装置，其特征在于：所述的穿层钻孔封孔装置包括第一双层囊袋、第二双层囊袋、注浆管、封孔管、导浆管、帷幕管、帷幕管固定布套、帷幕管末端固定布套、扎绳、扎绳布套、孔口塞、单向阀、爆破单向阀、固定装置及堵头，其中所述第一双层囊袋、第二双层囊袋均包覆在封孔管外，所述注浆管依次通过第一双层囊袋、第二双层囊袋，并通过固定装置分别与第一双层囊袋、第二双层囊袋的外表面相互连接，其末端安装一个堵头，所述第一双层囊袋内的注浆管上设置一个单向阀，第二双层囊袋内的注浆管上设置两个分别位于扎绳两侧的两个单向阀，所述爆破单向阀位于第一双层囊袋、第二双层囊袋之间的注浆管上；所述扎绳至少一条，通过扎绳布套与第二双层囊袋外表面相互连接，并环绕在第二囊袋外表面，形成一个与第二双层囊袋同轴分布的闭合环状结构，所述扎绳布套至少一个，缝制于第二双层囊袋外表面的中部，其轴线与第二双层囊袋轴线垂直，扎绳布套的轴向长度为3—6厘米，所述导浆管安装于第二双层囊袋与封孔管之间，并与封孔管平行分布，所述帷幕管穿套于第一双层囊袋和第一双层囊袋内，且帷幕管前端位于第二双层囊袋的外表面并与堵头连接，所述帷幕管对应的第二双层囊袋侧表面设一个帷幕管进口和一个帷幕管出口，并通过帷幕管进口和帷幕管出口与第二双层囊袋侧表面连接，所述帷幕管通过帷幕管固定布套与第二双层囊袋外表面连接，且所述帷幕管固定布套覆盖在帷幕管出口外并预留出自由端，所述帷幕管末端固定布套缝制于扎绳布套的右侧，其轴线与第二双层囊袋轴线平行，且帷幕管依次穿过帷幕管固定布套及帷幕管末端固定布套，所述帷幕管分别与帷幕管固定布套的自由端及帷幕管末端固定布套通过缠绕胶带固定；扎绳布套对应的帷幕管上均布若干出浆眼，出浆眼上覆盖至少一层胶带，所述孔口塞位于第一双层囊袋前方，包括至少一层棉层，且构成孔口塞的棉层包覆在注浆管、帷幕管、封孔管。...

【技术特征摘要】
1.一种穿层钻孔封孔装置，其特征在于：所述的穿层钻孔封孔装置包括第一双层囊袋、第二双层囊袋、注浆管、封孔管、导浆管、帷幕管、帷幕管固定布套、帷幕管末端固定布套、扎绳、扎绳布套、孔口塞、单向阀、爆破单向阀、固定装置及堵头，其中所述第一双层囊袋、第二双层囊袋均包覆在封孔管外，所述注浆管依次通过第一双层囊袋、第二双层囊袋，并通过固定装置分别与第一双层囊袋、第二双层囊袋的外表面相互连接，其末端安装一个堵头，所述第一双层囊袋内的注浆管上设置一个单向阀，第二双层囊袋内的注浆管上设置两个分别位于扎绳两侧的两个单向阀，所述爆破单向阀位于第一双层囊袋、第二双层囊袋之间的注浆管上；所述扎绳至少一条，通过扎绳布套与第二双层囊袋外表面相互连接，并环绕在第二囊袋外表面，形成一个与第二双层囊袋同轴分布的闭合环状结构，所述扎绳布套至少一个，缝制于第二双层囊袋外表面的中部，其轴线与第二双层囊袋轴线垂直，扎绳布套的轴向长度为3—6厘米，所述导浆管安装于第二双层囊袋与封孔管之间，并与封孔管平行分布，所述帷幕管穿套于第一双层囊袋和第一双层囊袋内，且帷幕管前端位于第二双层囊袋的外表面并与堵头连接，所述帷幕管对应的第二双层囊袋侧表面设一个帷幕管进口和一个帷幕管出口，并通过帷幕管进口和帷幕管出口与第二双层囊袋侧表面连接，所述帷幕管通过帷幕管固定布套与第二双层囊袋外表面连接，且所述帷幕管固定布套覆盖在帷幕管出口外并预留出自由端，所述帷幕管末端固定布套缝制于扎绳布套的右侧，其轴线与第二双层囊袋轴线平行，且帷幕管依次穿过帷幕管固定布套及帷幕管末端固定布套，所述帷幕管分别与帷幕管固定布套的自由端及帷幕管末端固定布套通过缠绕胶带固定；扎绳布套对应的帷幕管上均布若干出浆眼，出浆眼上覆盖至少一层胶带，所述孔口塞位于第一双层囊袋前方，包括至少一层棉层，且构成孔口塞的棉层包覆在注浆管、帷幕管、封孔管。2.根据权利要求1所述的一种穿层钻孔封孔装置，其特征在于：所述第一双层囊袋及第二双层囊袋侧壁均由内层布和外层布构成，且内层布和外层布之间为滤腔，所述第二双层囊袋长度大于第一双层囊袋。3.根据权利要求2所述的一种穿层钻孔封孔装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉宁，宋维宾，王志明，孙志东，程伟，任海慧，张飞，裴刚，杨栋，王楠，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41