一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法技术

本发明专利技术公开了一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法，采用多个螺旋渐进式封孔管同轴连接进行瓦斯封孔抽采工作，由于螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最大直径大于钻孔直径，在将其旋转进入钻孔过程中，能嵌入孔壁的煤体内，且保持封孔管与钻孔为同心圆，在后续注浆进行密封过程中，柔性注浆管在钻孔内沿着螺旋渐进螺纹片的螺旋方向旋转拉出，使得聚氨酯高分子发泡材料能在封孔管与钻孔孔壁之间均匀分布；同时由于螺旋渐进螺纹片的阻挡作用，使聚氨酯高分子发泡材料在其内部膨胀，材料在发泡膨胀过程中不仅沿钻孔轴向方向产生带压效应，在钻孔径向上也产生带压效应，从而能有效提高封孔质量，减少漏风的情况，最终提高瓦斯抽采效果。最终提高瓦斯抽采效果。最终提高瓦斯抽采效果。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法


[0001]本专利技术涉及一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法，尤其适用于煤矿井下本煤层的封孔。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采深度和强度的增加，瓦斯灾害已成为现阶段制约我国矿井实现高效高产的瓶颈。为了保证矿井的安全生产，施工钻孔抽采煤层和采空区瓦斯是降低煤层瓦斯含量及工作面瓦斯涌出量的有效措施。我国的矿井瓦斯抽采率普遍不高，除受煤层透气性系数等地质条件的影响外，最主要的原因是随着钻孔瓦斯抽采的进行，封孔材料与孔壁产生裂隙，造成漏风严重，最终导致瓦斯抽采浓度降低。
[0003]目前，各个煤矿所用封孔管主要为圆形，其封孔过程为：先从巷道壁沿水平向煤层内钻设瓦斯抽采钻孔，接着将封孔管一端伸入钻孔内，在封孔管和钻孔之间形成的圆环空隙内注入高分子材料或水泥砂浆，待注浆材料凝固后完成钻孔密封。由于封孔管一端伸入钻孔内部，在实际注浆过程中及其注浆材料未凝固之前，封孔管由于自身重力作用下，使得封孔管整体更接近处于下方的钻孔壁，即封孔管的轴线与钻孔的轴线并不同轴，实际形成的空隙为不规则圆环形(即封孔管与上方钻孔壁之间的空隙较大，而与下方钻孔壁之间的空隙较小)，造成注浆后不规则圆环内底部封孔材料少、上部封孔材料多的偏心圆环。在封孔结束进行瓦斯抽采一段时间后，钻孔在地应力等作用下发生变形，由于钻孔内下方封孔材料较少，其本身与孔壁的粘结力和摩擦力不足，受到外力作用后极易产生裂隙，这样才继续进行瓦斯抽采过程中，由于钻孔内为负压状态，外界空气通过裂隙在抽采负压的作用下进入钻孔内，造成瓦斯抽采浓度降低，给瓦斯抽采系统和矿井采掘工作带来严重的安全隐患。因此，如何提供一种封孔光及其封孔方法，能有效提高封孔质量，降低在瓦斯抽采过程中由于地应力作用产生裂隙的可能性，最终提高瓦斯抽采效果，是本行业亟需解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种螺旋渐进式封孔管及其封孔方法，能有效提高封孔质量，降低在瓦斯抽采过程中由于地应力作用产生裂隙的可能性，进而减少漏风的情况，最终提高瓦斯抽采效果。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种螺旋渐进式封孔管，包括圆形管路和螺旋渐进螺纹片；
[0006]所述圆形管路靠近一端的管壁外表面设有外螺纹、靠近另一端的管壁内表面设有内螺纹；所述螺旋渐进螺纹片固定在圆形管路的管壁外表面，螺旋渐进螺纹片由多个直径不同的螺纹片顺序连接组成，使螺旋渐进螺纹片在管壁外表面上从一端至另一端，其直径持续增大。
[0007]进一步，所述螺旋渐进螺纹片最小直径为钻孔直径的0.85～0.95倍，螺旋渐进螺
纹片最大直径为钻孔直径的1.1～1.2倍。
[0008]进一步，所述圆形管路的长度为1.5～2.5m，圆形管路的直径为钻孔直径的0.75～0.8倍。
[0009]进一步，所述螺旋渐进螺纹片的螺距为10～20cm，螺旋渐进螺纹片的厚度为0.5～1.0cm。
[0010]一种利用上述螺旋渐进式封孔管的封孔方法，具体步骤为：
[0011]A、先确定所要封孔的瓦斯抽采钻孔的直径，根据钻孔直径选取多根对应尺寸的螺旋渐进式封孔管，具体选取标准为：螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最小直径为钻孔直径的0.85～0.95倍、螺旋渐进螺纹片最大直径为钻孔直径的1.1～1.2倍、圆形管路的直径为钻孔直径的0.75～0.8倍；完成螺旋渐进式封孔管选取过程；
[0012]B、先从步骤A选取的螺旋渐进式封孔管中选择一根，将柔性注浆管一端处于螺旋渐进螺纹片最小直径处，柔性注浆管另一端沿着螺旋渐进螺纹片的螺旋方向依次缠绕在相邻螺纹片之间的圆形管路上，直至使其另一端达到螺旋渐进螺纹片最大直径处，完成该螺旋渐进式封孔管的缠绕过程，接着将该螺旋渐进式封孔管靠近螺旋渐进螺纹片最小直径的一端朝向钻孔，并旋转送入钻孔中，在旋转过程中，当螺旋渐进螺纹片直径大于钻孔直径后，螺旋渐进螺纹片不断内嵌至煤体中，且保持圆形管路与钻孔为同心圆，即圆形管路的轴线与钻孔的轴线同轴；直至该螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最大直径位置到达钻孔孔口处，此时停止螺旋渐进式封孔管的旋转送入过程；
[0013]C、从步骤A中再选取一根螺旋渐进式封孔管，将其外螺纹与处于钻孔内螺旋渐进式封孔管的内螺纹进行螺纹连接，使两根螺旋渐进式封孔管的圆形管路同轴，且两根螺旋渐进式封孔管靠近螺旋渐进螺纹片最小直径的一端朝向相同；接着使柔性注浆管另一端从当前螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最小直径处继续沿着螺旋渐进螺纹片的螺旋方向依次缠绕在相邻螺纹片之间的圆形管路上，直至使其另一端达到螺旋渐进螺纹片最大直径处，完成该螺旋渐进式封孔管的缠绕过程，此时再次继续螺旋渐进式封孔管的旋转送入过程，直至第二根螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最大直径位置到达钻孔孔口处，停止旋转送入过程，并重复本步骤，直至螺旋渐进式封孔管在钻孔内的总长度大于封孔深度时，完成封孔管旋转送入过程，然后将最后一根螺旋渐进式封孔管的圆形管路尾部与接抽管相连，将柔性注浆管另一端伸出钻孔外部并与注浆泵相连；
[0014]D、进行封孔时，启动注浆泵将聚氨酯高分子发泡材料通过柔性注浆管泵送至处于最深处螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最小直径处，在注入过程中，同时以恒定的速度向钻孔外部拉出柔性注浆管，使聚氨酯高分子发泡材料均匀的分布在螺旋渐进螺纹片各个相邻螺纹片和钻孔壁之间形成的中空位置，在螺旋渐进螺纹片的阻挡作用下，聚氨酯高分子材料在相对密闭的空间内发泡凝固，发泡凝固过程中产生带压效应，待聚氨酯高分子发泡材料完全凝固后完成该钻孔的封孔过程，此时通过接抽管和圆形管路对钻孔内部的瓦斯进行抽采。
[0015]进一步，所述步骤D中向钻孔外部拉出柔性注浆管的速度为柔性注浆管处于钻孔内的总长度除以注浆时间。
[0016]与现有技术相比，本专利技术采用多个螺旋渐进式封孔管同轴连接进行瓦斯封孔抽采工作，由于螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最大直径大于钻孔直径，在将其旋转进入
钻孔过程中，能嵌入孔壁的煤体内，且保持封孔管与钻孔为同心圆，即封孔管与钻孔孔壁之间为标准的圆环形空隙，在后续注浆进行密封过程中，通过柔性注浆管一端将聚氨酯高分子发泡材料最先输送至钻孔最深处螺旋渐进式封孔管的最小直径处，然后以恒定的速度向钻孔外部拉出柔性注浆管，此时柔性注浆管一端持续向钻孔内注浆，在拉出过程中，柔性注浆管在钻孔内沿着螺旋渐进螺纹片的螺旋方向旋转拉出，使得聚氨酯高分子发泡材料能在封孔管与钻孔孔壁之间均匀分布；同时由于螺旋渐进螺纹片的阻挡作用，相邻螺纹片和钻孔壁之间形成的多个中空位置为一个相对封闭的空间，使聚氨酯高分子发泡材料在其内部膨胀，材料在发泡膨胀过程中不仅沿钻孔轴向方向产生带压效应，在钻孔径向上也产生带压效应。前者能够大大增强封孔材料膨胀后的致密性，后者可使封孔材料充分进入钻孔周围的裂隙中，大大提高钻孔的密封性。此外，聚氨酯高分子发泡材料还能将螺旋渐进式螺纹片固定、密封在煤体内部，进一步提高封孔效果，最大程度减少钻孔周围漏风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋渐进式封孔管，其特征在于，包括圆形管路和螺旋渐进螺纹片；所述圆形管路靠近一端的管壁外表面设有外螺纹、靠近另一端的管壁内表面设有内螺纹；所述螺旋渐进螺纹片固定在圆形管路的管壁外表面，螺旋渐进螺纹片由多个直径不同的螺纹片顺序连接组成，使螺旋渐进螺纹片在管壁外表面上从一端至另一端，其直径持续增大。2.根据权利要求1所述的一种螺旋渐进式封孔管，其特征在于，所述螺旋渐进螺纹片最小直径为钻孔直径的0.85～0.95倍，螺旋渐进螺纹片最大直径为钻孔直径的1.1～1.2倍。3.根据权利要求1所述的一种螺旋渐进式封孔管，其特征在于，所述圆形管路的长度为1.5～2.5m，圆形管路的直径为钻孔直径的0.75～0.8倍。4.根据权利要求1所述的一种螺旋渐进式封孔管，其特征在于，所述螺旋渐进螺纹片的螺距为10～20cm，螺旋渐进螺纹片的厚度为0.5～1.0cm。5.一种利用权利要求1所述螺旋渐进式封孔管的封孔方法，其特征在于，具体步骤为：A、先确定所要封孔的瓦斯抽采钻孔的直径，根据钻孔直径选取多根对应尺寸的螺旋渐进式封孔管，具体选取标准为：螺旋渐进式封孔管的螺旋渐进螺纹片最小直径为钻孔直径的0.85～0.95倍、螺旋渐进螺纹最大直径为钻孔直径的1.1～1.2倍、圆形管路的直径为钻孔直径的0.75～0.8倍；完成螺旋渐进式封孔管选取过程；B、先从步骤A选取的螺旋渐进式封孔管中选择一根，将柔性注浆管一端处于螺旋渐进螺纹片最小直径处，柔性注浆管另一端沿着螺旋渐进螺纹片的螺旋方向依次缠绕在相邻螺纹片之间的圆形管路上，直至使其另一端达到螺旋渐进螺纹片最大直径处，完成该螺旋渐进式封孔管的缠绕过程，接着将该螺旋渐进式封孔管靠近螺旋渐进螺纹片最小直径的一端朝向钻孔，并旋转送入钻孔中，在旋转过程中，当螺旋渐进螺纹片直径大于钻孔直径后，螺旋渐进螺纹片不断内嵌至煤体中，且保...

【专利技术属性】
技术研发人员：王圣程，陈学习，苏善杰，毕瑞卿，高亚楠，姜慧，薛熠，黄兰英，夏红春，禄利刚，
申请(专利权)人：华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：