一种抽采钻孔液体保压封孔装置及使用方法与流程

1.本发明涉及抽采钻孔封孔技术领域，特别是一种抽采钻孔液体保压封孔装置及使用方法。


背景技术：

2.抽采作为防治瓦斯矿井的基本技术措施已经得到广泛的应用，目前煤矿瓦斯抽采封孔工艺主要有聚氨酯封孔 囊带式封孔，封孔段均采用固体固着。但对于松软易变形的煤层，抽采一段时间后，传统封孔方式及装置都不能完全隔断封孔段周围的漏气通道，抽采后期就出现漏气的状况。对于现有封孔方式，导致了钻孔后期修复难度也较高、修复费时费力，进而影响瓦斯抽采达标。


技术实现要素：

3.本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种抽采钻孔液体保压封孔装置及使用方法，能够持续有效地封堵漏气通道，提高封孔质量和成功率。
4.本发明公开了一种抽采钻孔液体保压封孔装置，包括：保压装置、设置于钻孔的组合管，组合管还连有用于外接井下抽采系统的抽采管；组合管上分别套有第一液压胶囊和第二液压胶囊，以在钻孔中形成由组合管、第一液压胶囊、第二液压胶囊围成的封孔段。
5.保压装置包括：主电路板、用于检测第一液压胶囊和第二液压胶囊的胶囊压力的胶囊压力传感器、与第一液压胶囊和第二液压胶囊连接的胶囊注压管路、用于检测封孔段压力的封孔段压力传感器、与封孔段连接的封孔段注压管路。
6.其中，主电路板用于：根据胶囊压力传感器检测的胶囊压力，控制胶囊注压管路进行注压；根据封孔段压力传感器检测的封孔段压力，控制封孔段注压管路进行注压。
7.进一步地，组合管包括：首管和尾管，首管的一端与尾管螺纹连接，首管的另一端与抽采管螺纹连接；第一液压胶囊套设于尾管上，第二液压胶囊套设于首管上。
8.进一步地，尾管上固定套有挡盘，尾管上还设有若干筛孔且筛孔均位于挡盘一侧靠近钻孔里段的尾管上，第一液压胶囊套设于挡盘另一侧的尾管上。
9.进一步地，胶囊注压管路包括胶囊注压三通阀，胶囊注压三通阀的三个阀口分别连接：第一连通管、第二连通管、胶囊压力传感器；其中，第一连通管设有用于注液的第一注液口，第一连通管设有与主电路板电连接的第一电磁阀，用于控制第一连通管的通断；第二连通管与第二液压胶囊连接，用于注液；
10.抽采钻孔液体保压封孔装置还包括：第一注液管，第二液压胶囊通过第一注液管与第一液压胶囊连接。
11.进一步地，第二液压胶囊设有第二管接头和第三管接头，第一液压胶囊设有第一管接头，第二连通管连有第三注液管，其中，第三管接头与第三注液管连接，第一管接头和第二管接头通过第一注液管连接。
12.进一步地，封孔段注压管路包括封孔段注压三通阀，封孔段注压三通阀的三个阀
口分别连接：第三连通管、第四连通管、封孔段压力传感器；其中，第三连通管设有用于注液的第二注液口，第三连通管设有与主电路板电连接的第二电磁阀，用于控制第三连通管的通断；第四连通管与封孔段连接。
13.进一步地，首管上开设有第一小孔和第二小孔，其中，第二小孔位于封孔段内，第一小孔位于钻孔外，过第一小孔设有第一弯头，第一弯头在首管外的一端与第四连通管连接，第一弯头在首管内的一端连有第二注液管；
14.过第二小孔设有第二弯头，第二弯头在首管外的一端与封孔段连接，第二弯头在首管内的一端与第二注液管连接。
15.进一步地，保压装置外部设有盖体，盖体包括相互拼合的上盖和下盖，上盖设有触控屏，下盖底部设有传输供电接口，其中，触控屏、传输供电接口分别与主电路板电连接。
16.本发明还公开了一种抽采钻孔液体保压封孔装置的使用方法，包括：
17.封孔模式下，当检测到胶囊压力小于第一阈值时，控制胶囊注压管路开启向第一液压胶囊和第二液压胶囊注入高压水；当检测到胶囊压力达到阈值时，控制胶囊注压管路关闭，封孔段形成密闭空间；到达预定时间后，控制封孔段注压管路开启向封孔段进行注压，当封孔段压力达到第二阈值时，停止对封孔段注压，完成封孔。
18.保压模式下，当检测到胶囊压力小于第一阈值且封孔段压力小于第二阈值时，控制胶囊注压管路开启向第一液压胶囊和第二液压胶囊注入高压水，直至胶囊压力达到第一阈值后停止；到达预定时间后，控制封孔段注压管路开启向封孔段进行注压，当封孔段压力达到第二阈值时，停止对封孔段注压，完成保压。
19.保压模式下，当检测到胶囊压力达到第一阈值且封孔段压力小于第二阈值时，控制封孔段注压管路开启向封孔段进行注压，当封孔段压力达到第二阈值时，停止对封孔段注压，完成保压。
20.本发明至少具有以下有益效果：
21.本发明中，封孔段两端采用液压胶囊“两堵”，中间采用液体“一注”，且液体不会凝固。本发明能够通过保压装置的各压力传感器，可以随时监测封孔段及液压胶囊内液体压力，且保压装置内安装有用于控制注压的注压管路，可保持液压胶囊及封孔段内液体压力稳定。保压装置可以同时监测封孔段和液压胶囊的液体压力，当出现漏液的状况时，自动注液保持原有压力。
22.本发明的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明优选实施例公开的抽采钻孔液体保压封孔装置。
25.图2是本发明优选实施例公开的保压装置的主视图。
26.图3是本发明优选实施例公开的保压装置的仰视图。
27.图4是本发明优选实施例公开的保压装置的内部结构图。
28.图5是本发明优选实施例公开的保压装置的电路原理图。
29.图6是本发明优选实施例公开的保压装置的触控屏显示界面图。
30.图中，1-筛孔，2-钻孔，3-尾管，4-挡盘，5-第一液压胶囊、6-第一管接头，7-第一螺纹接口，8-封孔段，9-第一注液管，10-首管，11-第二管接头，12-第二弯头，13-第二液压胶囊，14-第二注液管，15-第一弯头，16-第三管接头、17-第二螺纹接口，18-抽采管，19-第三注液管，20-第四注液管，21-保压装置、22-第一注液口，23-第二注液口，24-第四连接管，25-第二连通管，26-触控屏，27-上盖，28-传输供电接口，29-第三接口，30-第一接口，31-下盖，32-主电路板，33-封孔段注压三通阀，34-胶囊注压三通阀，35-第三连通管，36-第一连通管，37-第二电磁阀，38-第一电磁阀，39-封孔段压力传感器，40-胶囊压力传感器，41-第二小孔，42-第一小孔。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
32.本发明公开了一种抽采钻孔液体保压封孔装置，包括：保压装置、设置于钻孔的组合管，组合管还连有用于外接井下抽采系统的抽采管；组合管上分别套有第一液压胶囊和第二液压胶囊，两者在组合管上一前一后设置，以在钻孔中形成由组合管、第一液压胶囊、第二液压胶囊围成的封孔段。
33.保压装置包括：主电路板、用于检测第一液压胶囊和第二液压胶囊的胶囊压力的胶囊压力传感器、与第一液压胶囊和第二液压胶囊连接的胶囊注压管路、用于检测封孔段压力的封孔段压力传感器、与封孔段连接的封孔段注压管路。
34.其中，主电路板用于：根据胶囊压力传感器检测的胶囊压力，控制胶囊注压管路进行注压；根据封孔段压力传感器检测的封孔段压力，控制封孔段注压管路进行注压。
35.本发明中，组合管包括：首管和尾管，首管的一端与尾管螺纹连接，首管的另一端与抽采管螺纹连接；第一液压胶囊套设于尾管上，第二液压胶囊套设于首管上。
36.尾管上固定套有挡盘，尾管上还设有若干筛孔且筛孔均位于挡盘一侧靠近钻孔里段的尾管上，第一液压胶囊套设于挡盘另一侧的尾管上。
37.本发明中，胶囊注压管路包括胶囊注压三通阀，胶囊注压三通阀的三个阀口分别连接：第一连通管、第二连通管、胶囊压力传感器；其中，第一连通管设有用于注液的第一注液口，第一连通管设有与主电路板电连接的第一电磁阀，用于控制第一连通管的通断；第二连通管与第二液压胶囊连接，用于注液。
38.抽采钻孔液体保压封孔装置还包括：第一注液管，第二液压胶囊通过第一注液管与第一液压胶囊连接。
39.本发明红，第二液压胶囊设有第二管接头和第三管接头，第一液压胶囊设有第一管接头，第二连通管连有第三注液管，其中，第三管接头与第三注液管连接，第一管接头和第二管接头通过第一注液管连接。
40.本发明中，封孔段注压管路包括封孔段注压三通阀，封孔段注压三通阀的三个阀
口分别连接：第三连通管、第四连通管、封孔段压力传感器；其中，第三连通管设有用于注液的第二注液口，第三连通管设有与主电路板电连接的第二电磁阀，用于控制第三连通管的通断；第四连通管与封孔段连接。
41.本发明中，首管上开设有第一小孔和第二小孔，其中，第二小孔位于封孔段内，第一小孔位于钻孔外，过第一小孔设有第一弯头，第一弯头在首管外的一端与第四连通管连接，第一弯头在首管内的一端连有第二注液管；
42.过第二小孔设有第二弯头，第二弯头在首管外的一端与封孔段连接，第二弯头在首管内的一端与第二注液管连接。
43.本发明中，保压装置外部设有盖体，盖体包括相互拼合的上盖和下盖，上盖设有触控屏，下盖底部设有传输供电接口，其中，触控屏、传输供电接口分别与主电路板电连接。
44.本发明还公开了一种抽采钻孔液体保压封孔装置的使用方法，能够应用于上述公开的抽采钻孔液体保压封孔装置，该方法具体包括：
45.封孔阶段下，当检测到胶囊压力小于第一阈值时，控制胶囊注压管路开启向第一液压胶囊和第二液压胶囊注入高压水；当检测到胶囊压力达到阈值时，控制胶囊注压管路关闭，封孔段形成密闭空间；到达预定时间后，控制封孔段注压管路开启向封孔段进行注压，当封孔段压力达到第二阈值时，停止对封孔段注压，完成封孔。
46.保压阶段下，当检测到胶囊压力小于第一阈值且封孔段压力小于第二阈值时，控制胶囊注压管路开启向第一液压胶囊和第二液压胶囊注入高压水，直至胶囊压力达到第一阈值后停止；到达预定时间后，控制封孔段注压管路开启向封孔段进行注压，当封孔段压力达到第二阈值时，停止对封孔段注压，完成保压。
47.保压阶段下，当检测到胶囊压力达到第一阈值且封孔段压力小于第二阈值时，控制封孔段注压管路开启向封孔段进行注压，当封孔段压力达到第二阈值时，停止对封孔段注压，完成保压。
48.实施例一
49.如图1至图5所示，本实施例公开了抽采钻孔液体保压封孔装置，其中，尾管3放置于钻孔2的里段，尾管3左端管体上设有筛孔1，尾管3右端管体为无筛孔，中间固定有圆环形的挡盘4，优选的，挡盘4外径略大于尾管3的外径小于钻孔2的直径。
50.第一液压胶囊5紧套在挡盘4前的尾管3右端，当第一液压胶囊5鼓起时，挡盘4可以阻挡第一液压胶囊5向钻孔2深处滑动。第一液压胶囊5右侧安装有第一管接头6，第一管接头6左端胶结于第一液压胶囊5，右端连接第一注液管9。
51.尾管3和首管10通过第一螺纹接口7内螺纹连接，尾管3和首管10之间可拆解。首管10通过第二螺纹接口17连接抽采管18，抽采管18外接井下抽采系统。
52.首管10右端孔口处安装有第二液压胶囊13，第二液压胶囊13紧套在首管10右端孔口处。第二液压胶囊13两侧安装有第二管接头11和第三管接头16，第二管接头11通过第一注液管9连接第一液压胶囊5，第三管接头16通过第三注液管19连接保压装置21。
53.首管10开有第二小孔41、第一小孔42，第二弯头12左弯头穿小孔41而过，第一弯头15右弯头穿第一小孔42而过。第二弯头12右弯头通过第二注液管14与第一弯头15的左弯头连接，第一弯头15的右弯头通过第四注液管20连接保压装置21。
54.参见图2、图3、图4，保压装置21包括：第四连接管24、第二连接管25、触控屏26、上
盖27、传输供电接口28(供电及传输接口)、第三接口29、第一接口30、下盖31、主电路板32、封孔段注压三通阀33、胶囊注压三通阀34、第三连通管35、第一连通管36、第二电磁阀37、第一电磁阀38、封孔段压力传感器39、胶囊压力传感器40组成。
55.实施例二
56.如图1至图6所示，保压装置21为一种使用井下监控系统供电的本安型设备。参见图2，保压装置21设有触控屏26、上盖27、下盖31、传输供电接口28。参见图3，保压装置21的下盖31底部留有传输供电接口28。
57.参见图4，在拆除触控屏26、上盖27后，可以看到保压装置21的内部构成。保压装置21的内部连接关系如下：
58.从左向右，第四连接管24依次连接封孔段注压三通阀33、第三连通管35、第二电磁阀37、第三接口29、第二注液口23。
59.从左向右，第二连通管25依次连接胶囊注压三通阀34、第一连通管36、第一电磁阀38、第一接口30、第一注液口22。
60.封孔段注压三通阀33下端装有封孔段压力传感器39，胶囊注压三通阀34上端装有胶囊压力传感器40。
61.主电路板32电连接第二电磁阀37、第一电磁阀38、封孔段压力传感器39、胶囊压力传感器40、传输供电接口28、触控屏26，第二电磁阀37、第一电磁阀38有开启和闭合两种种工作状态。主电路板32是保压装置21的核心部件，内置程序具有一定的判定逻辑并控制各元器件的工作状态。触摸屏26的输入和显示由主电路板32的内置程序控制。
62.参见图6，封孔段压力传感器39、胶囊压力传感器40的压力信号转化成数字信号通过主电路板32的处理显示在触控屏26，分别显示为“p
封孔段
＝xxmpa”，“p
胶囊
＝xxmpa”，这里xx指代具体数值。内置程序根据触摸屏26输入的工作模式“封孔模式”或“保压模式”，控制第二电磁阀37、第一电磁阀38的工作状态。优选的，保压装置21内置程序有时钟模块，用以延时控制第二电磁阀37的开启。“参数设置”可以改变p1(第一阈值)、p2(第二阈值)、静置时间t的缺省数值。
63.实施例三
64.本实施例将整套装置按照图1所示结构连接，传输供电接口28接入井下监控系统，保压装置21启动。
65.点击触控屏上的“封孔”进入封孔模式，在封孔模式下，当触控屏26显示胶囊内压力p
胶囊
＜p1(第一阈值)时，第一电磁阀38打开，第二电磁阀37闭合，此时由第一注液口22注入高压水，高压水依次通过第一接口30、开启的第一电磁阀38、第一连通管36、胶囊注压三通阀34、第二连通管25、第三注液管19、第三管接头16、第二液压胶囊13、第二管接头11、第一注液管9、第一管接头9、第一液压胶囊5。胶囊内压力逐步升高至p
胶囊
≥p1时，第一电磁阀38闭合；此时第一液压胶囊5、第二液压胶囊13鼓起，封孔段8形成密闭空间。
66.到达预定时间后t后，第二电磁阀37开启，由第二注液口23注入高压液体，高压液体依次通过第三接口29、开启的第二电磁阀37、第三连通管35、封孔段注压三通阀33、第四连接管24、第四注液管20、第一弯头15、第二注液管14、第二弯头12，进入封孔段8。随着封孔段内压力逐步升高，当触控屏26显示p
封孔段
≥p2(第二阈值)时，第二电磁阀37闭合；完成封孔，点击“保压”，进入“保压模式”。
67.封孔结束后，首管10接矿井抽采管路。在抽采管路负压作用下，钻孔内瓦斯气体依次通过尾管3、首管10、抽采管18抽出到矿井抽采管路。
68.在保压“保压模式”下，p
胶囊
≥p1且p
封孔段
≥p2时，第二电磁阀37闭合、第一电磁阀38闭合。
69.在“保压模式”下，抽采一段时间后，如果当第一液压胶囊5或第二液压胶囊13出现松动，胶囊内压力p
胶囊
＜p1且p
封孔段
＜p2时，第一电磁阀38打开，第二电磁阀37闭合，高压水再次由第一注液口22注入，再次进入第一液压胶囊5、第二液压胶囊13。当胶囊内压力升高至p
胶囊
≥p1时，第一电磁阀38闭合，到达预定时间t后，第二电磁阀37开启，高压液体再次由第二注液口23注入，进入封孔段8，封孔段内压力上升至p
封孔段
≥p2，第一电磁阀38闭合，到达预定时间t后第二电磁阀37闭合，完成保压过程。
70.在“保压模式”下，如果当封孔段8发生渗漏，封孔段内p
封孔段
＜p2而p
胶囊
≥p1时，第一电磁阀38闭合，第二电磁阀37开启，高压液体再次由第二注液口23注入，进入封孔段8，封孔段内压力上升至p
封孔段
≥p2，第一电磁阀38闭合，到达预定时间t后第二电磁阀37闭合。完成保压过程。
71.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。