專利名稱：膠圈壓力泡沫封孔測定煤層瓦斯壓力裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦井安全裝置，是一種直接在煤層中測定瓦斯壓力的工具。
礦井瓦斯事故是煤礦中最嚴重的自然災害之一，煤層瓦斯壓力是瓦斯從煤層中涌出的動力，也是危險程度的標志，準確測定煤層瓦斯壓力具有重要的意義。
過去國內(nèi)外對煤層瓦斯壓力的測定都是從巖石巷道向煤層打鉆孔，并用水泥或樹脂等固體材料封孔，通過從鉆孔中引出的測壓管，直接用壓力表測量瓦斯壓力。由于固體材料不能封閉微裂隙，因而測得的壓力值往往偏低。1981年以后，中國礦業(yè)大學周世寧發(fā)明的膠圈、壓力粘液封孔測定煤層瓦斯壓力裝置能在巖石鉆孔中準確地測出瓦斯壓力，但這一裝置不能用于在煤層鉆孔中封孔測壓。這是由于煤層裂隙發(fā)達，粘液容易漏失不能很好地密封鉆孔所致。
本實用新型提供了一種改進的測壓裝置，它采用固液氣三相泡沫作為封孔材料，能夠有效地密封煤層裂隙。它不僅可用于密封處于原始應力狀態(tài)下的煤層鉆孔，也可以密封煤層巷道工作面煤壁附近3～5米，位于裂隙帶中的煤層鉆孔，測出瓦斯壓力值。
本實用新型的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。
首先向煤層打鉆孔，鉆孔的孔徑一般為55～60毫米，深度依要求而定。鉆孔完畢后向鉆孔中放入測壓裝置，壓縮在鉆孔中的兩組膠圈，使膠圈膨脹密封鉆孔。膠圈的形狀可以是圓柱形的，也可以是唇形的。再向兩組膠圈之間的鉆孔空間注入具有壓力的泡沫液，并在整個測壓過程中保持泡沫壓力大于瓦斯壓力0.2～0.3MPa，因而防止了瓦斯的泄漏，使測得的瓦斯壓力準確可靠。
在煤層鉆孔中存在大裂隙時，泡沫液在向外流動的過程中不斷膨脹形成氣塞，泡沫液中含有的固體粉末不斷粘附在裂隙通道的壁面上，減少了滲漏的面積，產(chǎn)生了很大的阻力，使三相泡沫液的壓力能夠保持，保證了測定瓦斯壓力的準確性。實踐表明，本實用新型工作可靠，不僅可用于封閉煤層鉆孔，也可以封閉巖石鉆孔，準確地測得瓦斯壓力值，是一種新型的瓦斯壓力測定裝置。


圖1是本實用新型的密封原理圖；圖2是本實用新型的裝置系統(tǒng)圖；圖3是本實用新型泡沫發(fā)生罐的剖視圖。
如圖1和圖2所示，本實用新型是由高壓氣瓶(1)、泡沫發(fā)生罐(2)、加壓手把(10)、平面軸承(11)、前端具有螺紋的內(nèi)鋼管(9)、外鋼管(12)、前膠圈組(14)、多孔支撐管(15)、后膠圈組(17)、壓力表(6)(22)、高壓軟管(4)(8)(13)和閥門(5)(7)(23)等部件組成。
在測定煤層瓦斯壓力時，先在煤層打鉆孔，鉆孔完畢后，向鉆孔(18)中放入本實用新型測壓裝置。在鉆孔底留出長約300毫米的測壓空間作為瓦斯室(19)。旋轉加壓手把(10)，通過平面軸承(11)使內(nèi)鋼管(9)受到拉力，外鋼管(12)受到推力，使內(nèi)外鋼管產(chǎn)生相向移動。此時前膠圈組(14)和后膠圈組(17)被壓縮變形膨脹封閉煤層鉆孔。打開高壓氣瓶的閥門使高壓的空氣或二氧化碳通過調(diào)壓閥(3)經(jīng)高壓軟管(4)進入泡沫發(fā)生罐(2)。高壓氣體從具有微孔的管子(21)流出，在發(fā)泡液(20)中形成三相泡沫(16)經(jīng)閥門(7)和軟管(8)進入內(nèi)鋼管(9)尾部的圓孔，三相泡沫(16)經(jīng)過這些圓孔和多孔支撐管(15)上的圓孔進入封孔泡沫段的鉆孔空間，實現(xiàn)了對鉆孔的密封。在整個測壓過程中保持泡沫發(fā)生罐的壓力表(6)的壓力略高于瓦斯壓力。
處于瓦斯室(19)中的瓦斯通過高壓軟管(13)，被引入到瓦斯壓力表(22)，從而測得瓦斯壓力值。在測壓工作完畢后，打開閥門(23)，排出瓦斯，關閉泡沫液閥門(7)和高壓氣瓶，打開泡沫發(fā)生罐排氣閥(5)放出殘余氣體和發(fā)泡液(20)，取出測壓裝置，結束測壓工作。
發(fā)泡液一般采用十二烷基硫酸鈉為發(fā)泡劑，也可以采用洗衣粉等其他發(fā)泡劑。加入適當?shù)脑稣硠┖退?，并混有少量的固體粉末，固體粉末一般為輕質材料，粒度不大于2毫米。當高壓氣體從具有微孔的管子(21)流出后，形成若干直徑小于2毫米的細小泡沫。當小泡沫從裂隙泄漏時，氣體壓力使泡沫變大，且將泡沫表面粘附的固體粉末粘附在裂隙通路的表面上，從而提高了密封的效果。
本實用新型由于采用了固液氣三相壓力泡沫作為密封液，較現(xiàn)有的膠圈、壓力粘液封孔測定煤層瓦斯壓力裝置具有更廣泛的實用范圍。
權利要求1.膠圈、壓力泡沫封孔測定煤層瓦斯壓力裝置是一個由膠圈封孔系統(tǒng)和壓力泡沫密封系統(tǒng)相結合的封孔測定煤層瓦斯壓力裝置；其特征在于使用固液氣三相泡沫為主要密封材料，將具有壓力的三相泡沫充滿兩組封孔膠圈之間，在裂隙發(fā)達的煤層鉆孔中，能防止瓦斯的泄漏，準確地測出瓦斯壓力值。
2.根據(jù)權利要求1所說的測定煤層瓦斯壓力裝置，其密封膠圈組可以用圓柱形膠圈，也可以用唇形膠圈組成。
3.根據(jù)權利要求1所說的測定煤層瓦斯壓力裝置，其泡沫發(fā)生罐(2)中的發(fā)泡劑可以用十二烷基硫酸鈉，也可以用洗衣粉等其他發(fā)泡劑，發(fā)泡液中所含輕質固體粉末的粒度不大于2毫米。
專利摘要本實用新型是一種可以用于在煤層裂隙帶中直接測定煤層瓦斯壓力的裝置，其特點在于使用固液氣三相泡沫作為封孔材料，在煤層鉆孔中將具有壓力的三相泡沫注入兩組密封膠圈之間，因泡沫液能充滿鉆孔空間，自動堵塞裂隙，且泡沫壓力略高于瓦斯壓力，因而能快速而準確地測得煤層瓦斯壓力值。
文檔編號G01L19/00GK2108918SQ9123195
公開日1992年7月1日 申請日期1991年12月13日 優(yōu)先權日1991年12月13日
發(fā)明者林柏泉, 周世寧, 張仁貴 申請人:周世寧