一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置及抽采方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置及抽采方法，包括从后到前依次进行连接的后端套管、中间套管和前端套管，其中每根套管内形成相互隔离的双通道，每个套管的内通道是相互串联连通的，每个套管的外通道也是相互串联连通的，内通道为瓦斯抽采通道，外通道为注浆通道，后端套管和前端套管的外通道外侧还分别设置有能够膨胀的胶囊，胶囊膨胀后分别将后端套管和前端套管与钻孔之间的缝隙进行封堵，后端套管和前端套管的外通道与胶囊的空间内通过单向阀连通，后端套管的外通道上开有与钻孔连通的单向阀，每根套管外管尺寸与钻杆尺寸匹配，利用自动钻机依次连接前端套管、中间套管和后端套管，并将套管依次送入钻孔内。内。内。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置及抽采方法


[0001]本专利技术属于煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔
，涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置及抽采方法。

技术介绍

[0002]目前煤矿普遍采用“两堵一注”封孔技术对瓦斯抽采钻孔进行封孔，该技术需要人工临时组装封孔装置，并将两个囊袋、注浆管和瓦斯抽采管手动下到钻孔中，最后注浆封孔。该技术存在以下缺点：(1)需要手动组装封孔装置和手动进行封孔，自动化程度低，封孔程序复杂，劳动强度大；(2)封孔器长度固定，不便在封孔长度需求发生变化的条件下使用；(3)封孔器结构冗杂。
[0003]针对上述问题有人提出了多通道式自动封孔器，但该装置存在以下缺点：(1)封孔器的工作原理和结构较为复杂、集成度高；(2)封孔器的主体材料是硬度较大的金属，注浆后封孔器与煤层固结为一体，不能取出，而割煤机在切割煤壁的时候应避免对金属材料进行切割，对后续的采煤造成不便。(3)割煤机切割金属材料会产生火花，存在诱发瓦斯爆炸的风险。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，以解决现有封孔器结构复杂、需要人工进行封孔、封孔器长度固定和封孔自动化程度低的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，包括从后到前依次进行连接的后端套管、中间套管和前端套管，中间套管设置若干，其中每根套管内形成相互隔离的双通道，每个套管的内通道是相互串联连通的，每个套管的外通道也是相互串联连通的，内通道为瓦斯抽采通道，外通道为注浆通道，后端套管和前端套管的外通道外侧还分别设置有能够膨胀的胶囊，胶囊膨胀后分别将后端套管和前端套管与钻孔之间的缝隙进行封堵，后端套管和前端套管的外通道与胶囊的空间内通过单向阀连通，后端套管的外通道上开有与钻孔连通的单向阀，每根套管外管尺寸与钻杆尺寸匹配，利用自动钻机依次连接前端套管、中间套管和后端套管，并将套管依次送入钻孔内。
[0007]进一步的，后端套管包括后端内管，后端内管外部从后到前依次套有首尾相连接的后端外管母接头、后端外管胶囊、后端出浆管段和后端外管公接头，后端外管母接头、后端外管胶囊、后端出浆管段和后端外管与后端内管外壁之间形成的空间分别为外通道一、外通道二、外通道三与外通道四，外通道一、外通道二、外通道三和外通道四连通，后端外管胶囊包括套在后端内管上的后端外管，后端外管与后端内管之间的空间为外通道二，后端外管外部套有后端胶囊，后端胶囊与后端外管之间的空间为胶囊空间一，后端胶囊能够膨胀，后端外管上设置有单向阀一，单向阀一的出口方向为胶囊空间一。
[0008]进一步的，后端出浆管段上设有单向阀二，单向阀二的出口方向为封孔装置与钻孔形成的空间。
[0009]进一步的，后端内管的后部为后端内管母接头，后端内管的前部为后端内管公接头，后端内管母接头内装配能拆卸的管堵，后端内管公接头用于与中间套管的中间内管连接。
[0010]进一步的，后端内管与后端外管母接头之间通过后端条状支撑结构连接，后端内管与后端外管公接头之间设置有后端条状定位结构进行定位。
[0011]进一步的，中间套管包括中间内管，中间内管的外部从后到前依次套有首尾相连的中间外管母接头、中间外管和中间外管公接头，中间外管母接头与后端套管连接，中间外管公接头用于与前端套管连接，中间内管的后端为与后端套管的后端内管连接的中间内管母接头，中间内管的前端为与前端套管的前端内管连接的中间内管公接头。
[0012]进一步的，中间内管与中间外管母接头之间通过中间条状支撑结构连接，中间内管与中间外管公接头之间设置有中间条状定位结构进行定位。
[0013]进一步的，前端套管包括前端内管，前端内管上从后到前依次套有前端外管母接头和前端外管胶囊，前端外管母接头用于与中间套管连接，前端内管的后端为前端内管母接头，前端内管母接头可与中间内管公接头连接，前端外管胶囊包括套在前端内管上的前端外管，前端外管外部套有前端胶囊，前端外管上设置有单向阀三，单向阀三的出口为前端胶囊内部，前端内管与前端外管母接头之间通过前端条状支撑结构连接，前端内管与前端外管的后部之间通过前端定位密封结构进行密封。
[0014]进一步的，前端内管的前端延长到超出前端外管胶囊，位于前端外管胶囊外侧的前端内管为起到阻隔钻孔内大颗粒作用的筛管。
[0015]一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置的抽采方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0016]S1：后端套管、中间套管和前端套管别放入自动钻机的钻杆箱中；
[0017]S2：钻机机械臂取出前端套管，由主动钻杆送入夹持器中；
[0018]S3：钻机机械臂取出中间套管，由主动钻杆送与前端套管连接；
[0019]S4：按需求加接若干根中间套管，此时，前端套管和部分中间套管已被钻机送入钻孔；
[0020]S5：中间套管加接完毕后，钻机机械臂取出后端套管，由主动钻杆送入钻孔中并与中间套管连接；
[0021]S6：注浆，此时钻机主动钻杆仍与后端套管相连，从外通道中心注入封孔浆液，浆液进入封孔装置内外管形成的注浆通道，浆液充满注浆管道后压力开始上升，直到达到单向阀一和单向阀三的出口压力，浆液同时进入前端胶囊和后端胶囊，两个胶囊开始膨胀，与钻孔内壁逐渐贴合，当胶囊膨胀到一定程度时，注浆压力达到单向阀二出口压力，浆液开始进入钻孔与封孔装置形成的空间，继续注浆，浆液充满钻孔内部，继续保压，使得浆液充分渗透钻孔内的裂隙之中；
[0022]S7：撤出主动钻杆，通水清洗主动钻杆；
[0023]S8：瓦斯抽采，打开管堵，完成瓦斯抽采。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025](1)本专利技术公开的煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，依次连接前端套管、中间套管和后端套管，形成注浆和瓦斯抽采两个通道，封孔阶段：使用管堵封闭内管，内外管形成的通道为注浆通道，注浆后封孔器两端的胶囊发生膨胀，与钻孔内壁贴合，实现“两堵”；继续注浆，钻孔与封孔装置形成的空间，完成“一注”，瓦斯抽采阶段：拔开管堵，内管作为瓦斯流动通道，进行瓦斯抽采。
[0026](2)本专利技术公开的煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，将“两堵一注”封孔装置设计为多根钻杆组合的样式，通过自动钻机将封孔器送入钻孔，保证封孔效果的同时，一定程度上实现了封孔的自动化，减少了人工劳动强度，简化封孔程序，提高封孔效率和封孔精度。
[0027](3)本专利技术公开的煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，可灵活选择中间套管的数量，通过增减中间套管数量，来满足封孔长度的实际需求；
[0028](4)本专利技术公开的钻杆式煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，采用聚氨酯橡胶和硬质PVC塑料作为主体材料，在瓦斯抽采结束后，割煤机可直接对煤和煤壁中的封孔器进行切割，不必拆除封孔器，方便采煤，提高采煤安全性。
[0029]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，其特征在于：包括从后到前依次连接的后端套管(1)、中间套管(2)和前端套管(3)，中间套管(2)设置若干，其中每根套管内形成相互隔离的双通道，每个套管的内通道是相互串联连通的，每个套管的外通道也是相互串联连通的，内通道为瓦斯抽采通道，外通道为注浆通道，后端套管(1)和前端套管(3)的外通道外侧还分别设置有能够膨胀的胶囊，胶囊膨胀后分别将后端套管(1)和前端套管(3)与钻孔之间的缝隙进行封堵，后端套管(1)和前端套管(3)的外通道与胶囊的空间内通过单向阀连通，后端套管(1)的外通道上开有与钻孔连通的单向阀，每根套管外管尺寸与钻杆尺寸匹配，利用自动钻机依次连接前端套管(3)、中间套管(2)和后端套管(1)，并将套管依次送入钻孔内。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，其特征在于：后端套管(1)包括后端内管(14)，后端内管(14)外部从后到前依次套有首尾相连接的后端外管母接头(12)、后端外管胶囊(13)、后端出浆管段(15)和后端外管公接头(16)，后端外管母接头(12)、后端外管胶囊(13)、后端出浆管段(15)和后端外管(131)与后端内管(14)外壁之间形成的空间分别为外通道一、外通道二、外通道三与外通道四，外通道一、外通道二、外通道三和外通道四连通，后端外管胶囊(13)包括套在后端内管(14)上的后端外管(131)，后端外管(131)与后端内管(14)之间的空间为外通道二，后端外管(131)外部套有后端胶囊(133)，后端胶囊(133)与后端外管(131)之间的空间为胶囊空间一，后端胶囊(133)能够膨胀，后端外管(131)上设置有单向阀一(132)，单向阀一(132)的出口方向为胶囊空间一。3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，其特征在于：后端出浆管段(15)上设有单向阀二(151)，单向阀二(151)的出口方向为封孔装置与钻孔形成的空间。4.根据权利要求2所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，其特征在于：后端内管(14)的后部为后端内管母接头(141)，后端内管(14)的前部为后端内管公接头(144)，后端内管母接头(141)内装配能拆卸的管堵(11)，后端内管公接头(144)用于与中间套管(2)的中间内管(23)连接。5.根据权利要求2所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，其特征在于：后端内管(14)与后端外管母接头(12)之间通过后端条状支撑结构(142)连接，后端内管(14)与后端外管公接头(16)之间设置有后端条状定位结构(143)进行定位。6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔自动封孔装置，其特征在于：中间套管(2)包括中间内管(23)，中间内管(23)的外部从后到前依次套有首尾相连的中间外管母接头(21)、中间外管(21)和中间外管公接头(24)，中间外管母接头(21)与后端套管(1)连接，中间外管公接头(24)用于与前端...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清峰，史书翰，辛德忠，马振纲，万军，陈航，唐敏，刘小华，张始斋，吕晋军，蒲剑，万园，王兴，鲁石平，周富佳，
申请(专利权)人：煤炭科学研究总院，
类型：发明
国别省市：