一種煤礦鉆孔的封孔方法及封孔裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤礦鉆孔的封孔方法及封孔裝置，該方法包括以下步驟：步驟①：在礦井內開設鉆孔，并在所述鉆孔內設置封孔管，所述鉆孔和所述封孔管之間形成環(huán)形空間；步驟②：在所述封孔管的前端部設置弧形導向頭；步驟③：在所述封孔管內固定注漿管；步驟④：向所述注漿管內注入水泥漿；步驟⑤：所述環(huán)形空間內的泥漿被所述水泥漿頂替出所述鉆孔，所述環(huán)形空間內充滿所述水泥漿形成水泥密封層，即完成封孔。本發(fā)明通過注漿管灌注水泥，無需使用膠塞，從而避免了由于膠塞卡滯而引起的封孔事故，有效地降低了設備故障等意外風險發(fā)生的概率，同時，還避免了泥漿和水泥混漿段過長，保證了封孔的密封性的同時降低了封孔材料消耗。
【專利說明】一種煤礦鉆孔的封孔方法及封孔裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦鉆孔的封孔方法及封孔裝置。

【背景技術】
[0002]近年來，伴隨著大型現(xiàn)代化礦井的快速建設，需要在礦井中設置大口徑鉆孔，這類鉆孔主要目的是在地面與井下巷道之間建立垂直的可長期使用的穩(wěn)定通道，用于下噴漿料、作為應急排水通道、作為瓦斯抽放通道等用途。這類鉆孔的成孔直徑通常介于445mm—800mm之間，鉆孔內下入直徑273mm—610mm的無縫鋼管，鋼管與孔壁之間的環(huán)形空間采用水泥漿進行封孔，以封隔含水層等復雜地層，確保鉆孔長期使用?，F(xiàn)有技術中的封孔方法利用高壓水將水泥漿自鋼管內頂替至鋼管外的環(huán)空，達到封隔地層和固定鋼管的目的，但是，這種封孔方法僅適用于300mm以下的小口徑鉆孔:大口徑鉆孔下入非標準化的大直徑鋼管，由于大直徑鋼管需要采用焊接方式連接，因而導致接口處不光滑，進而在使用膠塞對泥漿和水泥進行隔離時，容易導致膠塞在鋼管的內壁卡滯，進而造成封孔事故；還有些鉆孔內設置有內襯陶瓷鋼管，即內壁設置有4_厚耐磨陶瓷層，耐磨陶瓷層表面粗糙，因此，同樣容易卡住膠塞，引起封孔事故。可見，大口徑鉆孔的封孔無法采用膠塞來封隔泥漿和水泥，而不設置膠塞則進一步導致環(huán)空內泥漿和水泥混漿段過長，浪費了水泥，并由于環(huán)形空間水泥層不均勻而產生漏水問題，影響鉆孔的正常使用。


【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種煤礦鉆孔的封孔方法及封孔裝置，該封孔方法及封孔裝置不僅能夠避免由于膠塞卡滯而引起的封孔事故，還能夠避免泥漿和水泥混漿段過長。
[0004]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):
[0005]一種煤礦鉆孔的封孔方法，包括以下步驟:
[0006]步驟①:在礦井內開設鉆孔，并在所述鉆孔內設置封孔管，所述鉆孔和所述封孔管之間形成環(huán)形空間；
[0007]步驟②:在所述封孔管的前端部設置弧形導向頭，所述導向頭的一端與所述封孔管對接，所述導向頭的另一端開設有導流口 ；
[0008]步驟③:在所述封孔管內固定注漿管，所述注漿管的管口與所述導流口相對設置；
[0009]步驟④:向所述注漿管內注入水泥漿，所述水泥漿經過所述注漿管的管口及所述導流口進入所述環(huán)形空間；
[0010]步驟⑤:所述環(huán)形空間內的泥漿被所述水泥漿頂替出所述鉆孔，所述環(huán)形空間內充滿所述水泥漿形成水泥密封層，即完成封孔。
[0011]進一步地，所述導向頭內設置有單向閥，所述單向閥的上方連接有用于插設所述注漿管的固定管。
[0012]進一步地，所述注漿管的端部的外壁開設有多道環(huán)狀凹槽，所述環(huán)狀凹槽內套設有用于密封所述固定管與所述注漿管之間縫隙的密封圈。
[0013]進一步地，所述注漿管的外壁和所述封孔管的內壁之間設置有限位架。
[0014]進一步地，所述限位架為梯形限位板，所述梯形限位板的一條底邊與所述注漿管的外壁固定連接，所述梯形限位板的另一條底邊與所述封孔管的內壁抵接。
[0015]進一步地，所述步驟③還包括向所述注漿管內注入清水，1min后觀察所述注漿管內的水位，若水位下降不超過0.2m，則證明所述注漿管不存在漏點；若水位下降超過0.2m,則證明所述注漿管存在漏點，查找所述漏點并對所述漏點進行封堵。
[0016]本發(fā)明還提供了一種煤礦鉆孔的封孔裝置，包括開設在礦井內的鉆孔及設置在所述鉆孔內的封孔管，所述鉆孔和所述封孔管之間形成環(huán)形空間，所述封孔管的前端部設置有弧形導向頭，所述導向頭的一端與所述封孔管對接，所述導向頭的另一端開設有導流口，所述封孔管內固定有用于向所述環(huán)形空間內灌注水泥漿的注漿管，所述注漿管的管口與所述導流口相對設置。
[0017]進一步地，所述導向頭內設置有單向閥，所述單向閥的上方連接有用于插設所述注漿管的固定管。
[0018]進一步地，所述注漿管的端部的外壁開設有多道環(huán)狀凹槽，所述環(huán)狀凹槽內套設有用于密封所述固定管與所述注漿管之間縫隙的密封圈。
[0019]進一步地，所述注漿管的外壁和所述封孔管的內壁之間設置有梯形限位板，所述梯形限位板的一條底邊與所述注漿管的外壁固定連接，所述梯形限位板的另一條底邊與所述封孔管的內壁抵接。
[0020]本發(fā)明提供的煤礦鉆孔的封孔方法及封孔裝置通過注漿管灌注水泥，無需使用膠塞，從而避免了由于膠塞卡滯而引起的封孔事故，有效地降低了設備故障等意外風險發(fā)生的概率，同時，還避免了泥漿和水泥混漿段過長，保證了封孔的密封性的同時降低了封孔材料消耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選的煤礦鉆孔的封孔方法的示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明一種優(yōu)選的煤礦鉆孔的封孔裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖，對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行詳細描述。其中相同的零部件用相同的附圖標記表示。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內”和“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的一種實施例提供了一種煤礦鉆孔的封孔方法，該方法包括以下步驟:
[0025]步驟①:在礦井內開設鉆孔，并在所述鉆孔內設置封孔管，所述鉆孔和所述封孔管之間形成環(huán)形空間；
[0026]步驟②:在所述封孔管的前端部設置弧形導向頭，所述導向頭的一端與所述封孔管對接，所述導向頭的另一端開設有導流口 ；
[0027]步驟③:在所述封孔管內固定注漿管，所述注漿管的管口與所述導流口相對設置；
[0028]步驟④:向所述注漿管內注入水泥漿，所述水泥漿經過所述注漿管的管口及所述導流口進入所述環(huán)形空間；
[0029]步驟⑤:所述環(huán)形空間內的泥漿被所述水泥漿頂替出所述鉆孔，所述環(huán)形空間內充滿所述水泥漿形成水泥密封層，即完成封孔。
[0030]使用時，向所述注漿管內泵入計算好的水泥漿量，注漿管內的水泥漿依次通過所述注漿管下端的管口及所述導流口進入所述環(huán)形空間，所述環(huán)形空間內的泥漿被所述水泥漿頂替出，進而由所述水泥漿填滿所述環(huán)形空間，水泥漿最終凝固形成水泥密封層，即完成封孔?？梢姡景l(fā)明提供的煤礦鉆孔的封孔方法通過注漿管灌注水泥，無需使用膠塞，從而避免了由于膠塞卡滯而引起的封孔事故，有效地降低了設備故障等意外風險發(fā)生的概率，同時，還避免了泥漿和水泥混漿段過長，保證了封孔的密封性的同時降低了封孔材料消耗。
[0031]本領域技術人員應該注意的是，本發(fā)明所提供的煤礦鉆孔的封孔方法更適用于口徑大于300_的大口徑鉆孔，從而能夠為所述注漿管及水泥密封層提供更大的空間，從而有助于保證水泥密封層的密封效果。
[0032]在上述步驟②中，所述導向頭內還優(yōu)選地設置有單向閥，所述單向閥的流動方向朝向所述導流口的方向設置，從而保證所述注漿管內的漿體能夠自所述注漿管的管內向所述注漿管和所述封孔管之間的環(huán)形空間方向流動，避免所述注漿管內的漿體發(fā)生逆流問題。本領域技術人員應該注意的是，本發(fā)明對所述單向閥的結構和尺寸并未做具體限定，只要所述單向閥能夠滿足水泥漿體的單向流動即可。
[0033]當然，為了便于所述單向閥與所述注漿管的連接，本實施例優(yōu)選地在所述單向閥的上方連接有用于插設所述注漿管的固定管，所述注漿管的端部插設在所述固定管內，所述固定管與所述單向閥連通，從而對所述注漿管的固定，同時實現(xiàn)了注漿管與單向閥的連通。
[0034]在上述實施例的基礎上，所述注漿管的端部的外壁還優(yōu)選地開設有多道環(huán)狀凹槽，所述環(huán)狀凹槽內優(yōu)選地套設有用于密封所述固定管與所述注漿管之間縫隙的密封圈。在所述封孔管內安裝所述注漿管時，將所述注漿管的端部插設固定在所述固定管內，從而使所述密封圈夾持在所述固定管的內壁和所述注漿管的外壁之間，依靠所述密封圈的柔性填塞所述固定管與所述注漿管之間的縫隙，確保所述注漿管內的漿體不會從所述固定管與所述注漿管的連接處漏出。
[0035]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述注漿管的外壁和所述封孔管的內壁之間設置有用于限定所述注漿管在所述封孔管內相對位置的限位架，所述限位架優(yōu)選地為梯形限位板，更優(yōu)選地為等腰梯形限位板，所述梯形限位板的一條底邊與所述注漿管的外壁固定連接，所述梯形限位板的另一條底邊與所述封孔管的內壁抵接，圍繞所述注漿管的外壁的周向設置有多個上述梯形限位板，從而將所述注漿管固定在所述封孔管的軸心，所述梯形限位板不僅能夠限定所述注漿管的位置，還有效地提高了所述注漿管的固定穩(wěn)定性，避免其在灌注水泥漿的過程中，所述注漿管在所述封孔管內發(fā)生晃動，進而提高了水泥漿灌注的平穩(wěn)性。本領域技術人員應該理解的是，本實施例所采用的梯形限位板僅是本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以在所述注漿管上固定本領域技術人員所公知的，適合設置在所述注漿管和所述封孔管之間的其它形狀或者結構的限位架，此處不再贅述。
[0036]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟③中還優(yōu)選地包括向所述注漿管內注入清水，1min后觀察注漿管內的水位，若水位下降不超過0.2m,則證明所述注漿管不存在漏點；若水位下降超過0.2m，則證明所述注漿管存在漏點，查找所述漏點并對所述漏點進行封堵。在確定所述注漿管不存在漏點后，即可向所述注漿管內泵入水泥漿，保證注漿管內的水泥漿不會滲漏進入所述封孔管內，從而避免影響封孔管的使用。
[0037]如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種煤礦鉆孔的封孔裝置，該封孔裝置包括開設在礦井內的鉆孔I及設置在所述鉆孔I內的封孔管2，所述鉆孔I和所述封孔管2之間形成環(huán)形空間3，所述封孔管2的前端部設置有弧形導向頭4，所述導向頭4的一端與所述封孔管2對接，并優(yōu)選地通過焊接固定在一起，所述導向頭4的另一端開設有導流口，所述封孔管2內固定有用于向所述環(huán)形空間3內灌注水泥漿的注漿管5，所述注漿管5的管口與所述導流口相對設置。
[0038]使用時，向所述注漿管5內泵入計算好的水泥漿量，注漿管5內的水泥漿依次通過所述注漿管5下端的管口及所述導流口進入所述環(huán)形空間3，所述環(huán)形空間內的泥漿被所述水泥漿頂替出鉆孔，進而由所述水泥漿填滿所述環(huán)形空間3，最終，環(huán)形空間3內的水泥漿凝固形成環(huán)狀的水泥密封層即完成封孔。可見，本發(fā)明提供的煤礦鉆孔的封孔方法通過注漿管灌注水泥，無需使用膠塞，從而避免了由于膠塞卡滯而引起的封孔事故，有效地降低了設備發(fā)生故障的風險，同時，還避免了泥漿和水泥混漿段過長，保證了封孔的密封性的同時降低了封孔材料消耗。
[0039]本領域技術人員應該注意的是，本發(fā)明所提供的煤礦鉆孔的封孔裝置優(yōu)選地適用于口徑大于300_的大口徑鉆孔，較大孔徑的鉆孔能夠為所述注漿管及水泥密封層提供更大的空間，從而有助于保證所述水泥密封層的密封效果。
[0040]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導向頭4內還優(yōu)選地設置有單向閥6，所述單向閥6的流動方向朝向所述導流口的方向設置，從而保證所述注漿管5內的漿體能夠自所述注漿管5的管內向所述注漿管5和所述封孔管2之間的環(huán)形空間方向流動，避免所述注漿管5內的漿體產生逆流問題。本領域技術人員應該注意的是，本發(fā)明對所述單向閥6的結構和尺寸并未做具體限定，只要所述單向閥6能夠滿足水泥漿體的單向流動即可。
[0041 ] 當然，為了便于所述單向閥6與所述注漿管5的連接，本實施例優(yōu)選地在所述單向閥6的上方連接有用于插設所述注漿管的固定管，更優(yōu)選地，所述固定管焊接連接在所述單向閥6的頂部，所述注漿管5的端部插設在所述固定管內，所述固定管與所述單向閥6連通，從而對所述注漿管5進行固定，同時實現(xiàn)了注漿管5與單向閥的連通。
[0042]在上述實施例的基礎上，所述注漿管5的端部的外壁還優(yōu)選地開設有多道環(huán)狀凹槽，所述環(huán)狀凹槽內優(yōu)選地套設有用于密封所述固定管與所述注漿管之間縫隙的密封圈，所述密封圈優(yōu)選地由橡膠制成。在所述封孔管2內安裝所述注漿管5時，將所述注漿管5的端部插設固定在所述固定管內，從而使所述密封圈夾持在所述固定管的內壁和所述注漿管5的外壁之間，依靠所述密封圈的柔性填塞所述固定管與所述注漿管5之間的縫隙，確保所述注漿管5內的漿體不會從所述固定管與所述注漿管5的連接處漏出。
[0043]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述注漿管5的外壁和所述封孔管2的內壁之間設置有用于限定所述注漿管5在所述封孔管內相對位置的限位架，所述限位架優(yōu)選地為梯形限位板7，更優(yōu)選地為等腰梯形限位板，所述梯形限位板7的一條底邊與所述注漿管5的外壁固定連接，所述梯形限位板7的另一條底邊與所述封孔管2的內壁抵接，圍繞所述注漿管5的外壁的周向設置有多個上述梯形限位板7，從而將所述注漿管5固定在所述封孔管2的軸心，所述梯形限位板7不僅能夠限定所述注漿管5的位置，還有效地提高了所述注漿管5的固定穩(wěn)定性，避免其在灌注水泥漿的過程中，所述注漿管5在所述封孔管內發(fā)生晃動，進而提高了水泥漿灌注的平穩(wěn)性。本領域技術人員應該理解的是，本實施例所采用的梯形限位板僅是本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明還可以在所述注漿管上固定本領域技術人員所公知的，適合設置在所述注漿管和所述封孔管之間的其它形狀或者結構的限位架，此處不再贅述。
[0044]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種煤礦鉆孔的封孔方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟①:在礦井內開設鉆孔，并在所述鉆孔內設置封孔管，所述鉆孔和所述封孔管之間形成環(huán)形空間； 步驟②:在所述封孔管的前端部設置弧形導向頭，所述導向頭的一端與所述封孔管對接，所述導向頭的另一端開設有導流口； 步驟③:在所述封孔管內固定注漿管，所述注漿管的管口與所述導流口相對設置； 步驟④:向所述注漿管內注入水泥漿，所述水泥漿經過所述注漿管的管口及所述導流口進入所述環(huán)形空間； 步驟⑤:所述環(huán)形空間內的泥漿被所述水泥漿頂替出所述鉆孔，所述環(huán)形空間內充滿所述水泥漿形成水泥密封層，即完成封孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦鉆孔的封孔方法，其特征在于，所述導向頭內設置有單向閥，所述單向閥的上方連接有用于插設所述注漿管的固定管。
3.根據(jù)權利要求2所述的煤礦鉆孔的封孔方法，其特征在于，所述注漿管的端部的外壁開設有多道環(huán)狀凹槽，所述環(huán)狀凹槽內套設有用于密封所述固定管與所述注漿管之間縫隙的密封圈。
4.根據(jù)權利要求1所述的煤礦鉆孔的封孔方法，其特征在于，所述注漿管的外壁和所述封孔管的內壁之間設置有限位架。
5.根據(jù)權利要求4所述的煤礦鉆孔的封孔方法，其特征在于，所述限位架為梯形限位板，所述梯形限位板的一條底邊與所述注漿管的外壁固定連接，所述梯形限位板的另一條底邊與所述封孔管的內壁抵接。
6.根據(jù)權利要求1所述的煤礦鉆孔的封孔方法，其特征在于，所述步驟③還包括向所述注漿管內注入清水，1min后觀察所述注漿管內的水位，若水位下降不超過0.2m，則證明所述注漿管不存在漏點；若水位下降超過0.2m,則證明所述注漿管存在漏點，查找所述漏點并對所述漏點進行封堵。
7.一種煤礦鉆孔的封孔裝置，其特征在于，包括開設在礦井內的鉆孔及設置在所述鉆孔內的封孔管，所述鉆孔和所述封孔管之間形成環(huán)形空間，所述封孔管的前端部設置有弧形導向頭，所述導向頭的一端與所述封孔管對接，所述導向頭的另一端開設有導流口，所述封孔管內固定有用于向所述環(huán)形空間內灌注水泥漿的注漿管，所述注漿管的管口與所述導流口相對設置。
8.根據(jù)權利要求7所述的煤礦鉆孔的封孔裝置，其特征在于，所述導向頭內設置有單向閥，所述單向閥的上方連接有用于插設所述注漿管的固定管。
9.根據(jù)權利要求8所述的煤礦鉆孔的封孔裝置，其特征在于，所述注漿管的端部的外壁開設有多道環(huán)狀凹槽，所述環(huán)狀凹槽內套設有用于密封所述固定管與所述注漿管之間縫隙的密封圈。
10.根據(jù)權利要求7-9任一項所述的煤礦鉆孔的封孔裝置，其特征在于，所述注漿管的外壁和所述封孔管的內壁之間設置有梯形限位板，所述梯形限位板的一條底邊與所述注漿管的外壁固定連接，所述梯形限位板的另一條底邊與所述封孔管的內壁抵接。
【文檔編號】E21B33/13GK104314515SQ201410574967
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權日:2014年10月23日
【發(fā)明者】熊克劍, 王明, 馬建兵, 楊輝, 劉海濤 申請人:神華集團有限責任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司