封孔測壓裝置的製作方法

2023-07-31 01:36:16 1

專利名稱：封孔測壓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種封孔測壓技術，尤其涉及一種在煤礦井下測定煤 層瓦斯壓力的封孔測壓裝置，屬於煤炭生產技術領域。
背景技術：
煤層的瓦斯壓力是礦井瓦斯基本參數之一 ，它對於確定煤層瓦斯含 量，進行礦井瓦斯湧出治理，瓦斯抽放以及煤與瓦斯突出的防治等工作均 具有十分重要的意義。在治理礦井瓦斯的長期實踐中，已開發出了許多井 下煤層瓦斯壓力的測定裝置，但其中大多數測定裝置存在測定準確度低、 可靠性差的缺點。
具體地，在煤礦井下進行煤層瓦斯壓力測定時，需要在煤體(或巖體) 中施以不同孔深、孔徑的鑽孔，並安裝測壓管及壓力表等測壓裝置。由於 煤礦掘進過程中產生的震動、地壓沖擊等外界因素，會使煤體(或巖體) 產生大量的裂隙，為了保證測得瓦斯壓力的準確性，就必須對這些裂隙進 行封堵。進一步地，在使用普通的封孔裝置測定瓦斯壓力時，若注漿壓力 過小，會導致煤體(或巖體)的裂隙封堵不嚴密，不能準確測出煤層瓦斯
壓力；若注漿壓力過大，漿液可能擊穿測壓室擋板周圍的煤體並流入測壓 室內，進而不能準確測出煤層瓦斯壓力。迄今為止，如何準確測定出煤層 瓦斯壓力仍然是煤礦瓦斯治理方面有待解決的問題之一 。
況且， 一般為了對測壓鑽孔有效地進行封孔，都需要對測壓鑽孔注滿 注漿材料，而在實際中由於只是靠主觀經驗來判斷測壓鑽孔內注漿材料是 否注滿，往往會使注漿材料外溢，造成了注漿材料的浪費。
實用新型內容
本實用新型的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種封孔測壓裝置，具 有測定準確度和可靠性高的優點。
為實現上述目的，本實用新型提供了一種封孔測壓裝置，包括壓力表，
其中還包括
前置擋板，在前置擋板上表面設置有一膨脹材料；
第一後置擋板和第二後置擋板，在所述第一後置擋板和第二後置擋板之 間設置有另一膨脹材料；
測壓管，依次貫穿於所述一膨脹材料、前置擋板、第一後置擋板、另一 膨脹材料和第二後置擋板，所述測壓管露出所述第二後置擋板的封閉部分設 有進氣孔，所述測壓管露出所述一膨脹材料的開口部分連接所述壓力表；
注漿管和回漿管，依次貫穿於所述一膨脹材料、前置擋板， 一端露在所 述一膨脹材料外，另一端置於所述前置擋板和所述第一後置擋板之間。
進一步地，本實用新型的一種封孔測壓裝置還包括三通閥，所述三通閥 一端連接排水洩壓閥，另一端連接所述壓力表，又一端連接所述測壓氣管露 出所述一膨脹材料的開口部分。
由上述技術方案可知，本實用新型另一膨脹材料的膨脹減少了測壓氣室 內的瓦斯從另 一膨脹材料與煤層之間空隙的洩露，在前置擋板和第一後置擋 板之間注滿注漿材料避免了瓦斯通過洩露到外界空氣中，再由一膨脹材料的 膨脹避免了注漿室的注漿材料溢出的結構，實現了對測壓鑽孔的有效封孔， 達到了準確測定瓦斯壓力的目的，在避免注漿材料汙染環境的同時，實現了 節省注漿材料的目的。


圖1為本實用新型封孔測壓裝置第一實施例的結構示意圖； 圖2為本實用新型封孔測壓裝置第二實施例的結構示意圖；圖3為本實用新型第二實施例的封孔測壓裝置安裝在現場測定瓦斯壓
力的示意圖。
附圖標記i兌明 1-前置擋才反 4-第二後置擋斧反 7-注漿管 10-壓力表 13-測壓氣室
2-—膨脹材料
5-另一膨脹材料
8-回漿管
11-4非水洩壓閥
14-注漿室
3-第一後置擋板 6-測壓管 9-三通閥 12-煤層
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。 圖1為本實用新型封孔測壓裝置第一實施例的結構示意圖。如圖1所 示，本實用新型的封孔測壓裝置主要包括前置擋板1、第一後置擋板3、第 二後置擋板4、測壓管6、注漿管7和回漿管8，其中一膨脹材料2設置在前 置擋板1的上表面，另一膨脹材料5設置在第一後置擋板3和第二後置擋板 4之間，測壓管6依次貫穿一膨脹材料2、前置擋板l、第一後置擋板3、另 一膨脹材料5和第二後置擋板4，並且在露出第二後置擋板4的測壓管6的 封閉部分設有進氣孔，測壓管6露出一膨脹材料2的開口部分可連接壓力表 10;注漿管7和回漿管8依次貫穿於一膨脹材料2、前置擋板l,其中一端露 在一膨脹材料2外，另一端置於前置擋板1和第一後置擋板3之間，這兩端 都為開口。前置擋板l、第一後置擋板3和第二後置擋板4，均為至少3mm厚 的圓形鋼板，在實際應用中其直徑略小於測壓鑽孔的直徑。測壓管6、注漿 管7和回漿管8，均為直徑為4英分(即工業標準為DN15 )的鍍鋅鐵管，在 實際應用中其長度根據測壓鑽孔的實際深度決定，但注漿管7要比回漿管8 長，用來在注漿過程中，若有注漿材料從回漿管8溢出，判斷注漿基本已滿。 進一步地，在上述測壓管6依次貫穿一膨脹材料2、前置擋板l、第一後置擋板3、另一膨脹材料5和第二後置擋板4中，前置擋板l、第一後置擋板3和 第二後置擋板4通過焊接與測壓管6固定；同理，在注漿管7和回漿管8依 次貫穿於一膨脹材料2、前置擋板1中，前置擋板1通過焊接與注漿管7和 回裝管8固定。 一膨脹材料2和另一膨脹材料5的選用，可以根據測壓鑽孔 內的含水量進行選擇，當測壓鑽孔內的含水量較小時可以選用發泡聚氨酯作 為膨脹材料，當測壓鑽孔內的含水量較多時(多見於井筒施工過程)可以選 用食用海帶作為膨脹材料。這裡需要說明的是，在實際工作中，在對測壓鑽 孔沒有完全封孔即沒有注滿注漿材料之前，測壓管6露出一膨脹材料2的開 口部分一直處於不連接壓力表10,以用來保持測壓鑽孔內與外界環境的氣壓 平衡，並且以測壓管6為通道在測壓鑽孔內需要排水時排除測壓鑽孔內的積 水，在對測壓鑽孔完全封孔即已注滿注漿材料之後，測壓管6露出一膨脹材 料2的開口部分再連接壓力表10，以測壓管6為通道來測定測壓鑽孔內的瓦 斯壓力。進一步地，瓦斯在測壓鑽孔內需要積聚較長的時間才能達到煤層內 固有的瓦斯壓力，在這段時間內，測壓鑽孔會由煤層內滲出的水填滿，此時 測壓鑽孔內具體為水和瓦斯氣體的混合壓力，為了保證壓力表10測得煤層瓦 斯壓力的準確性，需要取下壓力表10，進行放水操作，再接上壓力表10以 準確測定煤層瓦斯的壓力。
在本實施例上述方案中，本實用新型另 一膨脹材料的膨脹減少了測壓氣 室內的瓦斯從另 一膨脹材料與煤層之間空隙的洩露，在前置擋板和第一後置 擋板之間注滿注漿材料避免了瓦斯通過洩露到外界空氣中，再由一膨脹材料 的膨脹避免了注漿室的注漿材料溢出的結構，能夠對測壓鑽孔進行有效地封 孔，實現了準確地測定煤層的瓦斯壓力的目的，使該裝置具備結構簡單，成 本低、易安裝的特點。
圖2為本實用新型封孔測壓裝置第二實施例的結構示意圖。在前述第 一實施例的基礎上，本實施例的封孔測壓裝置還包括三通閥9，其一端連 接排水洩壓閥ll,另一端連接壓力表IO,又一端在對測壓鑽孔完全封孔的前後， 一直都連接測壓管6露出一膨脹材^l"2的開口部分，排水洩壓閥11在測 壓鑽孔完全封孔前處於打開狀態，用來保持測壓鑽孔內與外界環境的氣壓平 衡，並且以測壓管6為通道在測壓鑽孔內需要排水時排除測壓鑽孔內的積水， 排水洩壓閥11在測壓鑽孔完全封孔後處於關閉狀態，並用壓力表10以測壓 管6為通道來測定測壓鑽孔內的瓦斯壓力。根據前述實施例中的描述，同理， 瓦斯在測壓鑽孔內需要積聚較長的時間才能達到煤層內固有的瓦斯壓力，在 這段時間內，測壓鑽孔會由煤層內滲出的水填滿，此時測壓鑽孔內具體為水 和瓦斯氣體的混合壓力，為了保證壓力表10測得煤層瓦斯壓力的準確性，需 要打開三通閥9 一端所連接的排水洩壓閥11，進行放水操作，待水放幹後， 關閉三通閥9 一端所連接的排水洩壓閥11，三通閥9另一端所連接的壓力表 10準確測定煤層瓦斯的壓力。
在本實施例上述方案中，除上述實施例的優點外，利用了三通閥，省去 了在對測壓鑽孔完全封孔即已注滿注漿材料之後，測壓管露出 一膨脹材料的 開口部分再連接壓力表的步驟，可直接以測壓管為通道通過三通閥另一端連 接壓力表用來測定測壓鑽孔內的瓦斯壓力。
圖3為本實用新型第二實施例的封孔測壓裝置安裝在現場測定瓦斯壓 力的示意圖。如圖3所示，將上述第二實施例的封孔測壓裝置放置在現場 的測壓鑽孔內，測壓鑽孔設置在煤層12中，根據具體作業情況所述測壓鑽孔 設置也可以設置在巖層中，測壓鑽孔一般為斜上或斜下設置在煤層12或巖層 中，其中第二後置擋板4與煤層12構成了測壓氣室13，前置擋板l、第一後 置擋板3和煤層12構成了注漿室14。結合上述實施例中對封孔測壓裝置的 描述，進一步地，所述封孔測壓裝置根據功能可視為多段結構，其中另一 膨脹材料5部分對應第一膨脹材料封孔段，減少了測壓氣室13內的瓦斯從另 一膨脹材料5與煤層12之間空隙的洩露；前置擋板1與第一後置擋板3之 間的部分對應注漿材料封孔段，在注漿室14注滿注漿材料，所述注漿材料 可為加了水玻璃或速凝劑的水泥砂漿，進一步避免了測壓氣室13內的瓦斯通過注漿室14洩露到外界空氣中，達到了良好的封孔目的； 一膨脹材料2對 應第二膨脹材料封孔段，由於測壓鑽孔一般為斜上或斜下設置在煤層12或巖 層中，在加上前置擋板l,避免了注漿室14的注漿材料由於重力作用的流出。
在實際工程應用中，要使封孔測壓裝置在測壓鑽孔內準確地測定瓦斯 壓力，就必須利用封孔測壓裝置對測壓鑽孔進行有效地封孔，下面以第二實 施例的封孔測壓裝置來具體說明對測壓鑽孔封孔的工作過程。在封孔測壓裝 置置於現場的測壓鑽孔前，需用銅錘或其他工具將測壓管6前端壓扁，以防 止測壓鑽孔內的煤屑或其他雜質將進氣孔堵死，影響瓦斯的流通；在封孔測 壓裝置放置於現場的測壓鑽孔後，利用封孔測壓裝置從下至上對測壓鑽孔 進行封孔，以測定煤層12的瓦斯壓力在第一膨脹材料封孔段，置於第一後 置擋板3和第二後置擋板4之間的另一膨脹材料5遇到測壓鑽孔內的水而迅 速膨脹，由於第一後置擋板3和第二後置擋板4之間的距離固定，因此另一 膨脹材料5隻能向周圍的煤層12膨脹，此時另一膨脹材料5的與煤層12緊 密接觸，減少了測壓氣室13內的瓦斯從另一膨脹材料5與煤層12之間空隙 的洩露，在注漿材料封孔段，利用注漿泵將注漿材料經注漿管7注入注漿室 14，其中，首先先注入少量注漿材料，待這部分注漿材料在第一後置擋板3 上基本固化後，這一過程一般需要兩到三個小時，接著再繼續注漿，當有注 漿材料從回漿管8溢出時，說明注漿室14已基本被注漿材料注滿，此時可以 放緩注漿速度，兩到三分鐘後，再進行緩慢加壓注漿，如此重複一到兩次， 便可認為注漿室14已完全被注漿材料注滿，可停止注漿，在第二膨脹材料封 孔段，同理， 一膨脹材料2遇到注漿材料的水分而迅速膨脹，封住了測壓鑽 孔的上端，避免了注漿室14的注漿材料溢出，由此便完成了對測壓鑽孔的有 效封孔，為準確測定煤層的瓦斯壓力創造了條件。測壓氣室13內的瓦斯可通 過測壓管6前段的進氣孔進入測壓管6的內部，並由通過三通閥9另一端連 接的壓力表10測定瓦斯的壓力。
在上述封孔過程中，還有幾點需要強調第一，在測壓鑽孔施工完後，先用鑽機的壓風將鑽屑吹出，以保證測壓鑽孔內的清潔，便於封孔；第二， 必須保證另一膨脹材料5充分膨脹後，才能往注漿室14內注入注漿材料， 以防止注漿材料經另一膨脹材料5進入測壓氣室13，影響瓦斯壓力的測 定。第三，在注漿室14的注漿材料沒有完全固化之前，三通閥9一端連接 的'排水洩壓閥11 一直處於打開狀態，以避免測壓氣室13內的瓦斯迅速積 聚，而導致由於瓦斯壓力升高造成的瓦斯噴湧，在還沒有完全固化的注漿 材料內部留下氣孔，導致測壓封孔的失敗。
在本實施例上述方案中，通過另 一膨脹材料的膨脹減少了測壓氣室內的 瓦斯從另 一膨脹材料與煤層之間空隙的洩露、注漿室注滿注漿材料避免了測 壓氣室內的瓦斯通過注漿室洩露到外界空氣中，再者通過一膨脹材料的膨脹 避免了注漿室的注漿材料溢出，實現了對測壓鑽孔的有效封孔，達到了準確 測定瓦斯壓力的目的，在避免注漿材料注滿溢出的同時，實現了節省注漿材 料的目的。
如果以第一實施例的封孔測壓裝置來具體說明對測壓鑽孔封孔的工作 過程，在上述強調的第三點應為在注漿室的注漿材料沒有完全固化之前， 測壓管露出一膨脹材料的開口部分一直處於不連接壓力表的狀態，以避免測 壓氣室內的瓦斯迅速積聚，而導致由於瓦斯壓力升高造成的瓦斯噴湧，在 還沒有完全固化的注漿材料內部留下氣孔，導致測壓封孔的失敗。
最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對 其進行限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域 的普通技術人員應當理解其依然可以對本實用新型的技術方案進行修改或 者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改後的技術方案脫離本實 用新型技術方案的精神和範圍。
9
權利要求1、一種封孔測壓裝置，包括壓力表，其特徵在於，還包括前置擋板，在前置擋板上表面設置有一膨脹材料；第一後置擋板和第二後置擋板，在所述第一後置擋板和第二後置擋板之間設置有另一膨脹材料；測壓管，依次貫穿於所述一膨脹材料、前置擋板、第一後置擋板、另一膨脹材料和第二後置擋板，所述測壓管露出所述第二後置擋板的封閉部分設有進氣孔，所述測壓管露出所述一膨脹材料的開口部分連接所述壓力表；注漿管和回漿管，依次貫穿於所述一膨脹材料、前置擋板，一端露在所述一膨脹材料外，另一端置於所述前置擋板和所述第一後置擋板之間。
2、 根據權利要求1所述的封孔測壓裝置，其特徵在於，還包括三通閥， 所述三通閥一端連接排水洩壓閥，另一端連接所述壓力表，又一端連接所述 測壓氣管露出所述一膨脹材料的開口部分。
3、 根據權利要求1或2所述的封孔測壓裝置，其特徵在於，所述前置擋 板、第一後置擋板和第二後置擋板，均為至少3mm厚的圓形鋼板。
4、 根據權利要求1或2所述的封孔測壓裝置，其特徵在於，所述測壓管、 注漿管和回漿管，均為直徑為4英分的鍍鋅鐵管，所述注漿管比回漿管長。
5、 根據權利要求1或2所述的封孔測壓裝置，其特徵在於，所述一膨脹 材料和另一膨脹材料，均為發泡聚氨酯或食用海帶。
專利摘要本實用新型公開了一種封孔測壓裝置，包括壓力表，其中還包括前置擋板，在前置擋板上表面設置有一膨脹材料；第一後置擋板和第二後置擋板，在所述第一後置擋板和第二後置擋板之間設置有另一膨脹材料；測壓管，依次貫穿於所述一膨脹材料、前置擋板、第一後置擋板、另一膨脹材料和第二後置擋板，所述測壓管露出所述第二後置擋板的封閉部分設有進氣孔，所述測壓管露出所述一膨脹材料的開口部分連接所述壓力表；注漿管和回漿管，依次貫穿於所述一膨脹材料、前置擋板，一端露在所述一膨脹材料外，另一端置於所述前置擋板和所述第一後置擋板之間。本實用新型封孔測壓裝置能夠對測壓鑽孔進行有效地封孔，實現了準確測定煤層瓦斯壓力的目的。
文檔編號E21F7/00GK201381872SQ200920106178
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者何啟林, 偉 彭, 朱先龍, 李貴和, 白國基, 盛衛國, 章根發, 雷成祥 申請人:淮南礦業(集團)有限責任公司;安徽理工大學