專利名稱：自成形擋板及其反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦用瓦斯抽采附屬設(shè)備，尤其涉及一種瓦斯抽采防泄漏封孔施工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤層氣是煤礦在開采過程中為防止瓦斯爆炸和突出，保證煤礦安全生產(chǎn)而抽排出的初級(jí)副產(chǎn)品；其主要成分為甲烷，從其成分含量上可以看出，煤層氣是較為重要的能源和化工原料，同時(shí)，對(duì)于煤礦生產(chǎn)的安全性具有重要影響。因而，煤層氣的抽采與利用對(duì)于煤礦安全、能源安全和環(huán)境安全的重要性已遠(yuǎn)超其本身的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。實(shí)踐中，通過抽采管伸入并對(duì)瓦斯進(jìn)行真空吸采，抽采管外表面與抽采孔之間需要進(jìn)行封孔，且封孔問題是影響安全性、動(dòng)力消耗和抽采出的瓦斯質(zhì)量關(guān)鍵的問題之一。一旦密封不嚴(yán)，會(huì)造成抽采前端負(fù)壓不足，降低抽采效率，浪費(fèi)抽采能源；還會(huì)導(dǎo)致抽采氣體中甲烷濃度降低，增加后處理成本， 并且加大氣體輸送和后處理過程的安全隱患。實(shí)踐中，普遍采用反應(yīng)型泡沫封孔法，利用反應(yīng)型A組分和反應(yīng)型B組分(比如聚孚AB型封孔材料)混合發(fā)泡并固化且混合發(fā)泡固化具有一定的時(shí)間差的原理進(jìn)行封孔。由于泡沫有固化速度快(一般為2飛分鐘)、膨脹倍率高，與煤壁粘附力強(qiáng)、強(qiáng)度與韌性相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)，在瓦斯抽采領(lǐng)域得到了較為廣泛的推廣應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中，反應(yīng)型泡沫封孔法一般采用手工攪拌混合反應(yīng)型AB組分，攪拌后利用棉布進(jìn)行吸附并包裹在瓦斯抽采管道上，隨瓦斯抽采管道一并插入抽采孔。這種封孔方法有以下四個(gè)重要缺點(diǎn)(1)對(duì)于粘度較大的B組分而言，人工攪拌的分散與混合效果太差，這不僅會(huì)造成原材料浪費(fèi)，還直接影響后續(xù)發(fā)泡與固化效果；(2)由于從AB組分開始混合到發(fā)泡的間隔時(shí)間僅幾十秒(通常小于30秒)，因而通常在瓦斯抽采管在抽采孔內(nèi)推進(jìn)過程中反應(yīng)型已經(jīng)開發(fā)發(fā)泡，此時(shí)棉布與煤壁之間的摩擦?xí)沟冒l(fā)泡初期的泡孔大量破裂和并孔，這將大幅度降低反應(yīng)型泡沫密封效果；(3)由于AB組分開始發(fā)泡后粘度迅速上升，因此，手工封孔的封孔深度往往較低(隨工人熟練程度而異，通常低于3米)，這不利于避開煤層裂隙帶；(4)手工封孔過程反應(yīng)型屬于自由發(fā)泡，泡孔強(qiáng)度較差，容易隨著時(shí)間延長(zhǎng)產(chǎn)生收縮，從而失去密封能力。為解決以上問題，出現(xiàn)一種手搖式封孔裝置，即通過類似于千斤頂?shù)氖謸u增壓裝置，將反應(yīng)型泡沫的AB兩組分?jǐn)D入“Y”字形匯流管，匯流后通過一根塑料管灌入抽采管和瓦斯抽采孔道壁之間。雖然在一定程度上解決了手工反應(yīng)型泡沫封孔的問題，但其仍然存在密封空間不確定，沒有有效的封孔器，無法避開煤層微裂隙，會(huì)導(dǎo)致封孔材料在抽采管和瓦斯抽采通道之間分布不均，從而發(fā)泡固化后不均勻，密封效果差，甚至堵塞瓦斯抽采管。 由此可見，只要具有兩種組分混合反應(yīng)發(fā)泡、膨脹和固化特性的物質(zhì)，存在同樣的應(yīng)用局限性，特別是將其注入有限空間進(jìn)行應(yīng)用，上述問題尤為明顯。因此，需要一種用于瓦斯抽采過程中封孔的密封裝置，能夠根據(jù)需要控制封孔深度，有效約束反應(yīng)型泡沫的AB兩組分發(fā)泡固化的范圍，適應(yīng)瓦斯抽采孔道內(nèi)壁形狀，達(dá)到較好的封閉效果，防止封孔材料外泄，節(jié)約材料的同時(shí)為定量封孔提供依據(jù)；使用時(shí)能夠保證封孔深度大于煤層裂隙帶寬度，從而使得空氣不易從煤層微裂隙中滲入，保證瓦斯抽采工作的順利進(jìn)行，節(jié)約抽采能耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量；提高施工效率，降低施工成本。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種自成形擋板及其反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，使用時(shí)能夠適應(yīng)瓦斯抽采孔道內(nèi)壁形狀，達(dá)到較好的封閉效果，防止封孔材料外泄，節(jié)約材料的同時(shí)為定量封孔提供依據(jù)；其密封裝置能夠根據(jù)需要控制封孔深度和長(zhǎng)度，有效約束反應(yīng)型泡沫的AB兩組分發(fā)泡固化的范圍，使用時(shí)能夠保證封孔深度大于煤層裂隙帶寬度，從而使得空氣不易從煤層微裂隙中滲入，保證瓦斯抽采工作的順利進(jìn)行，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高施工效率，節(jié)約抽采能耗，降低施工成本。本實(shí)用新型的一種自成形擋板，包括封孔擋板，所述封孔擋板為設(shè)置可沿徑向膨脹的彈性膨脹囊形成自成形擋板，所述彈性膨脹囊設(shè)置用于注入反應(yīng)型泡沫混合物的注入進(jìn)一步，所述彈性膨脹囊為環(huán)形結(jié)構(gòu)并套于封孔擋板，所述彈性膨脹囊內(nèi)部空間為反應(yīng)型泡沫混合物的容腔；進(jìn)一步，所述彈性膨脹囊為套筒結(jié)構(gòu)并套于封孔擋板，套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁與封孔擋板之間共同圍成反應(yīng)型泡沫混合物的容腔；進(jìn)一步，所述封孔擋板的縱向截面為工字型，彈性膨脹囊嵌入工字型兩翼板形成的環(huán)形槽內(nèi)；進(jìn)一步，所述封孔擋板的縱向截面為工字型，彈性膨脹囊由彈性體套在工字型兩翼板之間的環(huán)形凹槽上形成。本實(shí)用新型還公開了一種利用自成形擋板組成的反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，包括灌注管和至少兩個(gè)封孔擋板，瓦斯抽采管穿過封孔擋板板面與其固定連接，位于兩端的封孔擋板之間形成密封段；所述灌注管入料口連通于注入裝置噴嘴，密封段與灌注管出料口相連通；至少一個(gè)封孔擋板為自成形擋板。進(jìn)一步，位于最內(nèi)側(cè)的封孔擋板距瓦斯抽放鉆孔孔口的距離大于8米；進(jìn)一步，所述灌注管入料口設(shè)置用于連通注入裝置的快裝接頭；進(jìn)一步，所述封孔擋板的相對(duì)距離可調(diào)。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型的自成形擋板及其反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，采用在封孔擋板設(shè)置可膨脹的彈性膨脹囊形成自成形擋板結(jié)構(gòu)，使用時(shí)預(yù)先將彈性膨脹囊注入擋板專用A組分和擋板專用B組分混合物，立即放入瓦斯抽采孔，彈性膨脹囊內(nèi)的混合物發(fā)泡脹大，填滿圓形密封擋板和瓦斯抽采孔道內(nèi)壁之間的間隙，不但能夠根據(jù)需要控制封孔深度，有效約束反應(yīng)型泡沫的AB兩組分發(fā)泡固化的范圍，還能適應(yīng)瓦斯抽采孔道內(nèi)壁形狀，達(dá)到較好的封閉效果，防止封孔材料外泄，節(jié)約材料的同時(shí)為定量封孔提供依據(jù)；其密封裝置利用抽放管和抽采孔道內(nèi)壁共同形成相對(duì)封閉的密封段，保證封孔深度大于煤層裂隙帶寬度，從而使得空氣不易從煤層微裂隙中滲入，保證瓦斯抽采工作的順利進(jìn)行，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高施工效率，節(jié)約抽采能耗，降低施工成本；本實(shí)用新型在使用時(shí)僅封閉鉆孔深處的一小段，舍去了低抽采質(zhì)量的淺層密閉，從而最大程度的節(jié)約了材料，降低了封孔成本。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型密封裝置使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型彈性膨脹囊的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本實(shí)施例的自成形擋板，包括封孔擋板 3，所述封孔擋板3為設(shè)置可沿徑向膨脹的彈性膨脹囊2形成自成形擋板，所述彈性膨脹囊2 設(shè)置用于注入反應(yīng)型泡沫混合物的注入口 21 ；實(shí)踐中，彈性膨脹囊可采用橡膠材料或者其它彈性材料，均能達(dá)到實(shí)用新型目的。本實(shí)施例中，所述彈性膨脹囊2為環(huán)形結(jié)構(gòu)并套于封孔擋板3 ；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在彈性膨脹囊2內(nèi)注入反應(yīng)型泡沫A組分和B組分的混合物，隨即將密封裝置隨瓦斯抽采管 4送入瓦斯抽采鉆孔，彈性膨脹囊2內(nèi)注入的反應(yīng)型泡沫A組分和B組分的混合物發(fā)泡，使彈性膨脹囊膨脹，并適應(yīng)瓦斯抽采鉆孔5壁上的凹凸不平結(jié)構(gòu)，發(fā)泡成緊貼煤壁的(不)規(guī)則結(jié)構(gòu)，達(dá)到較好的封閉效果，從而使封孔工作順利進(jìn)行。同時(shí)，所述彈性膨脹囊2也可為套筒結(jié)構(gòu)并套于封孔擋板3，套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁與封孔擋板3之間共同圍成反應(yīng)型泡沫混合物的容腔(如圖4所示)，向上述容腔內(nèi)注入反應(yīng)型泡沫混合物使彈性膨脹囊膨脹，同樣可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。本實(shí)施例中，所述封孔擋板3的沿徑向截面為工字型，彈性膨脹囊2嵌入工字型兩翼板形成的環(huán)形槽內(nèi)；彈性膨脹囊2膨脹后可以塞滿圓形封孔擋板3與瓦斯抽采鉆孔5壁之間的徑向間隙，同時(shí)，工字型封孔擋板固定在瓦斯抽采管4上，環(huán)形槽利于限定彈性膨脹囊2的軸向位移，防止進(jìn)入瓦斯抽采鉆孔5時(shí)脫落，保證封閉效果，提高裝置使用時(shí)的穩(wěn)定性，保證封閉效果；工字型結(jié)構(gòu)的圓形封孔擋板也可以為分體式，可以由兩個(gè)圓形封孔擋板與二者之間的瓦斯抽采管段共同構(gòu)成，彈性膨脹囊2套在兩個(gè)圓形封孔擋板之間的瓦斯抽采管段上，同樣能夠達(dá)到實(shí)用新型目的。當(dāng)然，彈性膨脹囊2由彈性體套在工字型兩翼板之間的環(huán)形凹槽上形成，即也可以是在工字型兩翼板形成的環(huán)形槽上密封覆蓋一層彈性膜層，形成彈性膨脹囊結(jié)構(gòu)，同樣達(dá)到實(shí)用新型目的。圖2為本實(shí)用新型密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實(shí)用新型密封裝置使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本實(shí)施例的利用自成形擋板組成的反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，包括灌注管1和兩個(gè)封孔擋板3，當(dāng)然，采用三個(gè)或三個(gè)以上的封孔擋板3同樣可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，瓦斯抽采管4穿過封孔擋板3板面與其固定連接，位于兩端的封孔擋板3之間形成密封段；所述灌注管1入料口連通于注入裝置噴嘴，密封段與灌注管出料口相連通；多個(gè)封孔擋板中，至少一個(gè)封孔擋板為自成形擋板，其他封孔擋板也可采用普通擋板。本實(shí)施例中，位于最內(nèi)側(cè)的封孔擋板距瓦斯抽放鉆孔出口的距離大于8米；保證封孔深度足夠深，可避開煤層裂隙帶，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量封孔；本實(shí)施例中，所述封孔擋板為兩個(gè)， 且兩個(gè)封孔擋板3之間的距離可根據(jù)封孔長(zhǎng)度需要任意調(diào)節(jié)，可采用現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，比如可拆卸是連接等；方便調(diào)整密封段距離，具有較好的適應(yīng)性。相比于由淺至深的全程密閉，本實(shí)用新型僅封閉鉆孔深處的一小段，舍去了低質(zhì)量的淺層密閉，從而最大程度的節(jié)約了材料，降低了封孔成本。本實(shí)施例中，所述灌注管1入料口設(shè)置用于連通注入裝置的快裝接頭；采用現(xiàn)有技術(shù)中的高壓快裝接頭結(jié)構(gòu)；節(jié)約裝配時(shí)間，提高抽采施工效率。本實(shí)用新型在使用時(shí)，首先將彈性膨脹囊2內(nèi)注入反應(yīng)型泡沫A組分和反應(yīng)型泡沫B組分混合物，利用彈性膨脹囊2的約束作用，減緩發(fā)泡膨脹時(shí)間，將密封裝置伸入瓦斯抽采孔道，彈性膨脹囊2在反應(yīng)型泡沫A組分和反應(yīng)型泡沫B組分混合物發(fā)泡膨脹作用下塞入封孔擋板3和瓦斯抽采孔道壁之間的間隙，達(dá)到較好的密封效果；然后通過注料管將封孔材料輸入密封段，由于沒有泄漏，則對(duì)于定量使用封孔材料提供依據(jù)，節(jié)約材料，從而節(jié)約成本；反應(yīng)型泡沫A組分和反應(yīng)型泡沫B組分可以是任意兩種混合后能夠發(fā)生反應(yīng)并發(fā)泡膨脹固化的物質(zhì)，比如聚孚AB型封孔材料等，當(dāng)然，包括混合后能夠反應(yīng)、發(fā)泡、膨脹和固化的任意兩種物質(zhì)；本實(shí)施例采用聚孚AB型封孔材料。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種自成形擋板，其特征在于包括封孔擋板，所述封孔擋板為設(shè)置可沿徑向膨脹的彈性膨脹囊形成自成形擋板，所述彈性膨脹囊設(shè)置用于注入反應(yīng)型泡沫混合物的注入
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自成形擋板，其特征在于所述彈性膨脹囊為環(huán)形結(jié)構(gòu)并套于封孔擋板，所述彈性膨脹囊內(nèi)部空間為反應(yīng)型泡沫混合物的容腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自成形擋板，其特征在于所述彈性膨脹囊為套筒結(jié)構(gòu)并套于封孔擋板，套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)壁與封孔擋板之間共同圍成反應(yīng)型泡沫混合物的容腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自成形擋板，其特征在于所述封孔擋板的沿軸向截面為工字型，彈性膨脹囊嵌入工字型兩翼板形成的環(huán)形槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自成形擋板，其特征在于所述封孔擋板的沿軸向截面為工字型，彈性膨脹囊由彈性體套在工字型兩翼板之間的環(huán)形凹槽上形成。
6.一種利用權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的自成形擋板組成的反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，其特征在于包括灌注管和至少兩個(gè)封孔擋板，瓦斯抽采管穿過封孔擋板板面與其固定連接，位于兩端的封孔擋板之間形成密封段；所述灌注管入料口連通于注入裝置噴嘴， 密封段與灌注管出料口相連通；至少一個(gè)封孔擋板為自成形擋板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，其特征在于位于最內(nèi)側(cè)的封孔擋板距瓦斯抽放鉆孔孔口的距離大于8米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，其特征在于所述灌注管入料口設(shè)置用于連通注入裝置的快裝接頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置，其特征在于所述封孔擋板的相對(duì)距離可調(diào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自成形擋板及其反應(yīng)型泡沫封孔密封裝置；包括封孔擋板，所述封孔擋板為設(shè)置可沿徑向膨脹的彈性膨脹囊形成自成形擋板，所述彈性膨脹囊設(shè)置用于注入反應(yīng)型泡沫混合物的注入口，本實(shí)用新型利用在擋板內(nèi)部的反應(yīng)型泡沫的發(fā)泡、膨脹與固化，能夠自行適應(yīng)煤層內(nèi)壁的不規(guī)則表面，在瓦斯抽放管和煤層鉆孔之間形成良好的密封區(qū)域；利用這種自成形擋板，在瓦斯抽放孔內(nèi)任意位置設(shè)置至少兩個(gè)自成形擋板，這樣，煤層鉆孔內(nèi)部、瓦斯抽放管外壁和自成形擋板之間就可形成密封空間；在該密封空間內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)型泡沫灌注，有利于反應(yīng)型泡沫產(chǎn)生受限發(fā)泡，從而提高泡沫質(zhì)量，進(jìn)而提高封孔質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21B33/127GK201934051SQ20102065189
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者何全國(guó), 劉罡, 唐良忠, 李天明, 梁全才, 王海燕, 胡瀾, 許向彬 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院