[发明专利]一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置及其封孔方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置及其封孔方法。

背景技术

我国煤炭资源丰富，有强劲的经济社会需求，也有长期巨大的开发潜力，但在开发过程中，由于特殊的工作形式与环境，诸如瓦斯、顶板、水、火、煤尘等灾害仍然需要我们去面对和处理。在井下开采和生产过程中，需要进行钻孔作业，在工作结束以后，需要对钻孔进行封孔。目前的封孔技术主要有固体材料封孔，包括黏土封孔、水泥砂浆封孔：黏土封孔有一定的限制性，采用的封孔操作环节间接限制了封孔长度较短，最终的封孔密闭性不理想导致了封孔测压的效果不理想。水泥砂浆封孔技术也存在一定的缺点，水泥砂浆测压所用的器材测压过后不能再次回收用于下次测压；封孔器封孔，包括胶圈-粘液、胶囊-粘液以及聚氨酯泡沫-粘液等几种类型：胶圈粘液封孔器所采用的封孔原理简化来说就是固体封闭液体，液体封闭气体，虽然这种方法测压效果较好，但是也是存在缺陷的，测压时间一般是比较长的。传统的胶囊-粘液封孔器在现场运用中，大多采用泵体向胶囊内注水或打气的方式加压，不仅增加人工成本，而且效率低下和操作复杂。聚氨酯泡沫-粘液封孔缺点之处在于聚氨酯这一材料的膨胀效果不易控制在合理的范围之内，因此需要多次封孔才能封孔完毕并达到较好的封孔效果，为测压过程提供完备的测压环境。本发明的一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置及其封孔方法，创新性的采用在密闭胶囊里加入化学反应物，化学反应物可以随时在人为操控下开始反应产生大量气体使胶囊膨胀，压力的大小可以通过加入化学反应物的多少来控制，不需要额外的用泵体往胶囊注水，从而达到方便、快捷、高效的封孔的效果。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置及其封孔方法，能够单次有效的完成封孔。

技术方案：一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置，包括由弹性材料制备的囊体，囊体中设有将囊体内部空间分隔成两个单独腔室的隔膜，两个单独腔室分别预填充化学反应物A和B，化学反应物A和B接触反应时能够释放气体；所述囊体两端分别设有相对平行的限位板，两块限位板之间通过位于四个角的刚性连杆固定连接，在其中一块限位板中央设有螺孔，触发杆的前端穿过所述螺孔并伸入到囊体的一个单独腔室内，触发杆后端预留在限位板的外部，触发杆上设有与所述螺孔匹配的螺纹，所述触发杆与囊体接触位置密封连接。

进一步的，所述囊体与触发杆连接处设有一个螺母，所述触发杆与所述螺母螺旋连接并保持密封，所述囊体以所述螺母为中心设有一圈固定环，所述囊体的另一侧正对所述固定环同样设有一圈固定环，囊体分别通过两侧的固定环与限位板固定连接。

进一步的，所述隔膜为塑料薄板，化学反应物A和B分别为硫酸铝水溶液和碳酸氢钠溶液。

进一步的，所述限位板为玻璃纤维增强塑料板。

一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置的封孔方法，包括如下步骤：

步骤1：使用钻头按照设计好的测压方案，从岩层向煤层进行钻孔操作，钻孔垂直于煤层，钻孔直径小于80mm；

步骤2：在钻孔抵达煤层之后，将钻杆撤出钻孔，并接着用压风设施或者清水对钻孔进行清洗操作；

步骤3：将单个所述胶囊封孔装置送入钻孔中；

步骤4：转动所述胶囊封孔装置上的触发杆，触发杆戳破囊体中的隔膜，化学反应物A和B接触反应后释放气体，使囊体向外膨胀来对岩石壁产生挤压作用，完成封孔过程。

有益效果：现有的煤矿井下钻孔胶囊封孔技术，大多采用泵体向胶囊内注水或打气的方式加压，不仅效率低下且操作复杂。本发明的一种煤矿井下钻孔用单胶囊封孔装置及其封孔方法，创新性的采用在密闭胶囊里加入化学反应物，化学反应物可以随时在人为操控下开始反应产生大量气体使胶囊膨胀，从而达到方便、快捷、高效的封孔的效果。

附图说明

图1为本发明单胶囊封孔装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。