一種快速袋式濾壓封孔裝置及方法與流程

2023-06-15 19:01:22

本發明涉及一種煤層瓦斯氣抽採技術，特別是一種快速袋式濾壓封孔裝置及方法。

背景技術：

煤層瓦斯是一種潔淨能源，但對煤礦生產而言更是一種災害源。因此，在含瓦斯的煤層開採前必須進行瓦斯抽採由於我國的煤炭賦存地質條件複雜，煤層鬆軟程度、埋深等不同，目前主要依靠地下開採。現有採煤工作面瓦斯抽採是分別通過運輸巷和迴風巷內在本煤層中打順層鑽孔進行抽採，對於透氣性較差的煤層通常還需在進行水力壓裂增透後再行抽採。煤層瓦斯抽採由瓦斯抽採系統通過眾多抽採孔進行，即使對於壓裂增透並將壓裂孔作為抽採孔用的煤層，其僅作為抽採用的途抽採孔也佔據絕大多數。抽採孔在鑽孔、插抽採管後需要進行封孔處理，以防止瓦斯洩漏。現有抽採孔的封孔方法較多，最常用的方法是注漿封孔法，該方法通過注漿管在封孔段注漿，以待漿料固化後形成具有一定承壓能力的封孔段。由於抽採封孔的承壓要求與壓裂封孔的承壓要求相比相對較低，採用對濾壓袋注漿的方式由填充有漿料的濾壓袋與鑽孔孔壁和抽採管外壁之間形成封孔段的封孔方法經濟實用。該方法的裝置包括濾壓袋和注漿管，而最為經濟的是注漿管採用軟管，但現有技術中不能在注漿後將注漿管從濾壓袋上卸下，造成封孔後的注漿管被白白浪費。而對於需封過鬆動圈影響或較深煤層的抽採鑽孔，由於封孔段距孔口距離較遠，這種浪費現象尤為明顯。為此，需要對現有封孔裝置及方法進行改進。

技術實現要素：

本發明的第一目的是針對現有技術的不足，提供一種快速濾壓封孔裝置，該封孔裝置將注漿管設置為通過具有遠程操控結構的卸管器連接的兩段，在注漿完成後，通過遠程操控將卸管器從與濾壓袋連接的管段上拆下，從而使卸管器和與注漿泵連接的注漿管管段具有可再利用特性，避免造成注漿管被白白浪費，降低封孔成本和抽採成本。且結構簡單、製造方便，使用成本低。本發明的第二目的是提供一種利用第一發明目的所述的裝置進行封孔的方法，以節省封孔材料，降低封孔成本。

為實現第一目的，本發明採用如下技術方案。

一種快速袋式濾壓封孔裝置，包括設在抽採管上的濾壓袋，濾壓袋通過注漿管與注漿泵接通，注漿管伸入濾壓袋內的管段上連接有單向閥，所述注漿管由第一管段和第二管段組成，第一管段和第二管段通過卸管器接通；第一管段連接在注漿泵上，第二管段連接在所述濾壓袋上，第二管段長度遠小於第一管段長度；所述單向閥連接在第二管段上，且第二管段通過卸管器上的彈性快插接口與卸管器形成彈性快插型連接，卸管器上設有圓周均布的至少兩根拉索，以在第二管段被固定後，通過至少兩根拉索拉拽卸管器的按鈕回退，使第二管段與卸管器脫離。

採用前述技術方案的本發明，在用於煤層瓦斯抽採的抽採孔的濾壓袋式封孔時，通過注漿泵、第一管段、卸管器和第二管段等對濾壓袋完成注漿，濾壓袋通過單向閥保壓，濾壓袋與鑽孔之間的膨脹壓力使濾壓袋被固定，相應與濾壓袋連接的第二管段被固定不動，此時，通過至少兩根拉索拉拽卸管器的按鈕回退，使第二管段與卸管器脫離，達到卸管器與第二管段脫離的目的。以便重複利用構成注漿管的第一管段，減少注漿管消耗，降低瓦斯抽採成本，且結構簡單、製造和操作方便，使用成本低。多個圓周均布的拉索，以便拉拽力均勻作用在管狀主體的圓周上，減少無效勞動，提高拉拽效率。其中，拉索可直接固定在按鈕上，也可固定在第三構件上，第三構件與按鈕固定，或者第三構件形成對按鈕的推壓等。

優選的，所述卸管器包括管狀主體，管狀主體內設有彈性快插接頭；所述彈性快插接口設在彈性快插接頭的一端，並與所述第二管段插接，彈性快插接口前端設有滑套，滑套滑動配合在所述管狀主體內，滑套的中孔用於穿過所述第二管段；所述拉索通過前端與所述滑套固定連接，以通過滑套拉動所述按鈕回退。使用時，彈性快插接口與固定連接在濾壓袋上的第二管段形成彈性快速插接，彈性快插接頭另一端或管狀主體的對應端通過第一管段與注漿泵連通。在通過注漿泵、第一管段、卸管器和第二管段等對濾壓袋完成注漿後，濾壓袋通過保壓裝置保壓，利用濾壓袋與鑽孔之間的膨脹擠壓力形成濾壓袋的支撐固定，相應與濾壓袋連接的第二管段被固定，通過拉索拉拽滑套，滑套頂壓按鈕，達到第二管段脫離彈性快插接口，從而實現與卸管器脫離連接關係的目的。以便再次利用注漿管的第一管段，減少注漿管消耗，降低瓦斯抽採成本，且結構簡單、製造和操作方便，使用成本低。

本方案中，彈性快插接口在直接與軟管連接時，採用軟管型快插接口結構；當軟管通過如金屬類的硬質接頭過渡後與彈性快插接口連接時，彈性快插接口採用與過渡接頭連接的剛性接頭快插接口結構。現有技術中，軟管型快插接口結構的接頭包括管狀接頭體，接頭體內套裝有管形按鈕，按鈕外端露出接頭體外端，按鈕裡端形成圓周分布的多個彈性結構的卡爪，卡爪內側形成有卡齒，按鈕內孔用於穿過軟管，並通過卡爪和卡齒形成對軟管的抱夾，卡爪遠端外側向外凸起；接頭體內形成接納卡爪遠端的環形槽，環形槽的外端面臺階用以阻止按鈕脫出，環形槽還具有容納卡爪外張的空間，環形槽位於卡爪遠端的內臺階端面呈錐臺面結構。使用時，現將按鈕向內按壓到設定位置，軟管穿過按鈕並插入接頭體管孔的裡端，通過密封圈與接頭體形成密封連接，鬆開按鈕後，按鈕抱夾在軟管上，按鈕由環形槽限制而不能脫出，從而實現軟管與接頭的快速插接。當需要卸下軟管時，將按鈕向內按壓，卡爪由遠端與錐臺面抵接，以使卡爪外張，從而鬆開軟管，在通過拉拽的方式卸下軟管。現有技術中與接頭插接的快插接頭，按鈕環套在接頭體端部，按鈕由壓縮彈簧向外端頂推，按鈕內壁上形成有錐面，接頭體通過管壁上的徑向孔設有多個鋼球，鋼球通過錐面推壓向軸心方向移動，以使鋼球的一部分卡入剛性接頭的卡槽內。使用時，向內按壓按鈕，插入硬質或剛性管接頭，管接頭與接頭體的內孔裡端通過密封圈形成密封連接，鬆開按鈕，使管接頭與接頭體通過鋼球卡合而防止脫出。當需要卸下管接頭時，再次按下按鈕，使鋼球具有徑向外移空間而脫出卡槽，實現卸下的目的。

進一步優選的，所述彈性快插接頭為軟管型，該彈性快插接頭通過接頭主體可滑動的配合在所述管狀主體內，該彈性快插接頭在管狀主體進口端方向的極限位置被限制；所述滑套滑動配合在管狀主體的管孔內，軟管型彈性快插接頭和滑套由透蓋限制脫出。以適應如前述的應用場所，使用時，第二管段依次穿過通過透蓋、滑套和鈕式快插型軟管接頭的按鈕插入接頭主體的管孔裡端，第二管段由按鈕自由端的多個彈性卡爪和卡齒抱夾固定在按鈕上，並通過密封圈與管狀主體形成密封連接。在封孔注漿完成後，第二管段通過濾壓袋固定，通過拉索拉拽滑套朝按鈕移動，以形成對按鈕的按壓，從而達到將卸管器從第二管段上卸下的目的。

再進一步優選的，所述軟管型彈性快插接頭的進口端形成有另一彈性快插接口，該另一彈性快插接口用於接插所述第一管段；該另一彈性快插接口的按鈕與所述接頭主體之間設有彈性擋圈，該彈性擋圈用於阻止在該按鈕被按壓時產生軸向位移。軟管型彈性快插接頭形成直通型結構，便於直接採購市場上銷售的直通型按鈕式快插接頭商品，在第一管段側的按鈕與接頭主體之間加裝彈性擋圈，阻止按鈕被推壓、按壓後移位。降低製造難度和成本，同時，可確保接插口與軟管之間的連接密封性。

進一步優選的，所述管狀主體通過拉索孔穿設所述拉索。以通過限制拉索擺動幅度，確保多根拉索形成對滑套的同步拉拽，減少或消除滑套因拉拽不均而出現卡滯。

進一步優選的，所述透蓋與管狀主體呈螺合連接關係。提高裝拆方便性，進而提升第二管段連接的操作效率。

優選的，所述管狀主體進口端外側還設有抱箍。以通過抱箍將管狀主體固定在進口端的管段上，以避免二者之間軸向竄動，提高連接可靠性和拆卸方便性；還可利用第一管段與拉索一起共同形成對卸管器的拉拽，以在卸下第二管段後將卸管器拖出鑽孔孔口。

為實現第二目的，本發明採用如下技術方案。

一種快速濾壓袋式封孔方法，包括在抽採鑽孔內設置封孔裝置和壓力注漿的步驟，該方法利用實現本發明第一目的的所述封孔裝置實施，並在注漿完成後的漿料凝固前，拉拽拉索，使所述卸管器與第二管段脫離。

利用前述封孔裝置進行封孔，其卸管器可重複使用，特別是現有技術中被浪費的注漿管也可再利用，可充分降低注漿管的管材消耗，降低封孔和抽採成本。

優選的，在所述設置封孔裝置的步驟前，還包括將第一管段和第二管段通過卸管器連接，並在第一管段與卸管器的彈性快插接頭對應接口插接後，在該接口部的按鈕與接頭主體之間設置彈性擋圈，以防止該按鈕在被按壓時產生軸向位移。以確保第一管段在與彈性快插接頭插接後，只能在彈性擋圈拆下後，第一管段才能從卸管器上拔掉。

本發明與現有技術相比的有益效果是，封孔裝置的注漿管可回收再利用，結構簡單、製造方便，使用成本低；使用本封孔方法的封孔成本低，相應降低抽採成本。

附圖說明

圖1是本發明封孔裝置的結構示意圖。

圖2是本發明中實施例1的卸管器的結構示意圖。

圖3是本發明圖2的A—A剖視圖。

圖4是本發明中實施例1中卸管器組合結構管狀本體的結構示意圖。

圖5是本發明中實施例2的部分結構示意圖。

上述附圖還用於說明本發明的方法。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明，但並不因此將本發明限制在所述的實施範圍之中。

實施例1，參見圖1、圖2、圖3，一種快速袋式濾壓封孔裝置，包括設在抽採管13上的濾壓袋11，濾壓袋11通過注漿管與注漿泵接通，注漿管伸入濾壓袋11內的管段上連接有單向閥12，其特徵在於，所述注漿管由第一管段2和第二管段3組成，第一管段2和第二管段3通過卸管器接通；第一管段2連接在注漿泵上，第二管段3連接在所述濾壓袋11上，第二管段3長度遠小於第一管段2長度；所述單向閥12連接在第二管段3上，且第二管段3通過卸管器上的彈性快插接口與卸管器形成彈性快插型連接，卸管器上設有圓周均布的至少兩根拉索4，以在第二管段3被固定後，通過至少兩根拉索4拉拽卸管器的按鈕9回退，使第二管段3與卸管器脫離。

其中，卸管器包括管狀主體1，管狀主體1內部滑動配合有直通結構的軟管型彈性快插接頭，該直通結構的軟管型彈性快插接頭通過接頭主體5可滑動的配合在所述管狀主體1內部，直通結構的軟管型彈性快插接頭在管狀主體1進口端方向的極限位置被限制；直通結構的軟管型彈性快插接頭兩端接口均呈軟管型彈性快插接口結構，直通結構的軟管型彈性快插接頭進口端的軟管型彈性快插接口插接有第一管段2，該端軟管型彈性快插接口的按鈕9與接頭主體5之間設有彈性擋圈10，該彈性擋圈10用於阻止該按鈕9在被按壓時產生軸向位移，避免在進端接口的按鈕9被按壓時，已插入的第一管段2與直通結構的軟管型彈性快插接頭脫離；直通結構的軟管型彈性快插接頭出口端的彈性快插接口插接有第二管段3，通過按壓出口端彈性快插接口的按鈕9能夠卸下插接的第二管段3，出口端彈性快插接口前端設有滑套6，滑套6滑動配合在管狀主體1的管孔內，滑套6的中孔用於穿過第二管段3；管狀主體1上通過拉索孔軸向穿設有圓周均布的兩根拉索4，拉索4前端與滑套6固定連接，以在通過出口端彈性快插接口插接的第二管段3被固定時，通過兩根拉索4拉拽滑套6使通過第一彈性快插接口插接的第二管段3脫出，直通結構的軟管型彈性快插接頭和滑套6由透蓋7限制脫出。

其中，透蓋7與管狀主體1呈螺合連接關係；管狀主體1進口端外側還設有抱箍8，該抱箍8被固定連接在管狀主體1上。

參見圖4，本實施中的管狀主體1呈由管頭1a和管體1b組焊在一起的組合結構，管頭1a用於穿設第一管段2，並由其內端面形成對直通結構的軟管型彈性快插接頭在管狀主體1進口端方向極限位置的限定，拉索孔的出口段部分形成在管頭1a上；管體1b內部用於裝設直通結構的軟管型彈性快插接頭和滑套6；管體1b的出口端用於與透蓋7螺合連接。

本實施例中，當第二管段3通過剛性的軟管接頭與彈性快插接頭連接時，該接頭採用鋼珠卡合的結構形式。拉索4的數量也可以是多於兩根的自然數多根。

本實施例中，直通結構的軟管型彈性快插接頭也可採用接頭主體5與管狀主體1固定連接的方案。

實施例2，參見圖5，管狀主體1的進口端呈箍扎型軟管接頭構成，該軟管接頭插接部外壁呈波紋狀，管狀主體1的該軟管接頭插入第一管段2的管孔內，並通過抱箍8固定。其中，抱箍8與管狀主體1呈分離狀態；軟管型彈性快插接頭僅在出口端具有軟管型彈性快插接口。

本實施例的其餘結構與實施例1相同，在此不再贅述。

實施例3，參見圖1～5，一種快速濾壓袋式封孔方法，包括在抽採鑽孔內設置封孔裝置和壓力注漿的步驟，該方法利用本發明實施例1或2所述封孔裝置實施，並在注漿完成後的漿料凝固前，拉拽拉索4，使所述卸管器與第二管段3脫離。

其中，在設置封孔裝置前，還包括將第一管段2和第二管段3通過卸管器連接，並在第一管段2與卸管器的彈性快插接頭對應接口插接後，在該接口部的按鈕9與接頭主體5之間設置彈性擋圈10，以防止該按鈕9在被按壓時產生軸向位移。

本方法的注漿管連接過程中，首先通過管狀主體1進口端穿設第一管段2，並將第一管段2插入直通結構的彈性快插接頭的進口端接口後設置彈性擋圈10，將直通結構的彈性快插接頭抵接在管狀主體1的管孔底部，在通過抱箍8將管狀主體1與第一管段2固定；在插入第二管段3後，完成注漿管的連接。需要更換第一管段2時，在卸掉第二管段3情形下，旋下透蓋7，並將滑套6拉出到管狀主體1的管孔外，並在解除管狀主體1與第一管段2的固定連接狀態後，將插有第一管段2的直通結構的彈性快插接頭拖出到管狀主體1的管孔外，再拆掉彈性擋圈10，按壓該插接口的按鈕9到位後，拔出第一管段2即可。

以上雖然結合了附圖描述了本發明的實施方式，但本領域的普通技術人員也可以意識到對所附權利要求的範圍內作出各種變化或修改，這些修改和變化應理解為是在本發明的範圍和意圖之內的。