《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》是河南理工大學於2014年2月14日申請的專利，該專利的申請號為2014100510061，公布號為CN103790546A，授權公布日為2014年5月14日，發明人是李輝、魏建平。
《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》公開了一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，首先利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加水泥和白乳膠攪拌製成細煤混合料，該細煤混合料各成分的重量百分比成分為：細煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%；再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5。該發明利用細煤漿代替水泥漿，進行封孔，煤漿與煤體結合緊密，無收縮，對煤體沒有污染。細煤粉作為封孔材料，可以就地取材，降低開採成本，調配簡單方便，經過多次試驗確定封孔效果非常好。而且在開採煤層後不會殘留太多水泥砂石等雜物，開採純度高，開採效率高，非常適合推廣實施。
2018年12月20日，《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法
- 公告號：CN103790546A
- 授權日：2014年5月14日
- 申請號：2014100510061
- 申請日：2014年2月14日
- 申請人：河南理工大學
- 地址：河南省鄭州市高新區世紀大道2001號
- 發明人：李輝
- Int.Cl.：E21B33/10(2006.01)I; E21F7/00(2006.01)I
- 代理機構：鄭州市華翔專利代理事務所（普通合夥）
- 代理人：王明朗
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,發明專利,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著煤炭工業及煤礦生產機械化的高速發展，煤礦生產中的塵害問題依然嚴峻，煤礦工人塵肺病發病率較高，煤塵爆炸時有發生，瓦斯突出是煤礦井下一種嚴重的自然災害，嚴重製約煤礦的安全生產。標準的採煤過程需要先對煤層抽放瓦斯，由於煤層深埋地下，煤層之間壓力大，需要在煤層打孔後插入瓦斯抽放管，將煤層深處瓦斯氣體抽出。抽放瓦斯過程需要對抽放管進行密封，傳統簡便方法是直接採用水泥砂漿封孔，將瓦斯抽放管插入鑽孔的封孔段底部用木楔或棉紗堵住然後將水泥封孔。待水泥石漿凝固後便可抽氣。用水泥砂漿封孔注水耗費時間長，密封效果欠佳，承受氣壓能力不強，而且耗費材料多、操作不方便。
另外，截至2014年2月14日的利用水泥漿與煤體結合部緊密，水泥漿凝固後有微小收縮，密封效果差，還會污染煤體，造成煤的灰份增加。
發明內容
發明專利
《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》的目的是提供一種可以有效防止噴孔的多段囊袋封孔器。
技術方案
一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，
（1）利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；
（2）將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加水泥和白乳膠攪拌製成細煤混合料，該細煤混合料各成分的重量百分比成分為：細煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%；
（3）再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5；
（4）利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、後囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前後分別固定有前後囊袋，在各囊袋內貫穿連線有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內腔連通，並在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設定有爆破閥。所述細煤混合料各成分重量百分比優選：細煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳膠5～6%，進一步優選：細煤粉68%，水泥27%，白乳膠5%。水與細煤混合料比例為0.4。在各囊袋外側至少設定一個約束套圈。所述瓦斯抽放管最內端設定有集氣段，在該集氣段上分布有條形或圓形透氣孔。
細煤粉或水泥採用定量加料裝置被輸入攪拌器中，所述定量加料裝置包括一個橫臥的筒狀料倉和一個橫臥安裝於該筒狀料倉內的轉筒，筒狀料倉的上、下分別設定有進料口和出料口，轉筒的側壁上設定有葉片，各葉片的外輪廓與筒狀料倉內壁匹配。由於葉片間隙為定量間隙，通過設定不同型號的定量加料裝置可以確保每次釋放特定的物料。
所述定量加料裝置通過手動驅動轉軸旋轉；或者將轉筒的轉軸與動力機構傳動連線。動力機構的輸出軸與轉筒的轉軸連線，設定有改變動力機構轉速的控制機構。
另一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，（1）利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；（2）將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加白乳膠攪拌製成細煤混合料，該細煤混合料各成分的重量百分比成分為：細煤粉80～92%，白乳膠8～20%，攪拌製成細煤混合料；（3）再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5；攪拌製成細煤漿；（4）利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、後囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前後分別固定有前後囊袋，在各囊袋內貫穿連線有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內腔連通，並在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設定有爆破閥。所述細煤混合料各成分重量百分比優選：細煤粉90%，白乳膠10%。
有益效果
《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》利用細煤粉作為封孔材料，可以就地取材，降低開採成本，調配簡單方便，經過多次試驗確定封孔效果非常好。《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》利用細煤漿代替水泥漿，進行封孔，煤漿與煤體結合緊密，無收縮，對煤體沒有污染。而且在開採煤層後不會殘留太多水泥砂石等雜物，開採純度高，開採效率高，非常適合推廣實施。
附圖說明
圖1是《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》封孔方法的流程示意圖之一；
圖2是《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》封孔方法的流程示意圖之二；
圖3是《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》中注漿封孔裝置的外觀結構示意圖；
圖4是圖3的剖面結構示意圖；
圖5是《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》中定量加料裝置的結構示意圖。
圖中標號1為瓦斯抽放管，2為囊袋，3為約束套圈，4為注漿管，5為爆破閥，6為集氣段，7為單向閥，8為攪拌器，9為注漿泵，10為閥門，11為橫臥的筒狀料倉，12為進料口，13為出料口，14為轉筒，15為轉軸，16為葉片。
技術領域
《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》涉及煤礦技術領域中的封孔技術，具體涉及一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法。
權利要求
1.一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：
（1）利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；
（2）將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加水泥和白乳膠攪拌製成細煤混合料，該細煤混合料各成分的重量百分比成分為：細煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%；
（3）再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5，攪拌製成細煤漿；
（4）利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、後囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前後分別固定有前後囊袋，在各囊袋內貫穿連線有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內腔連通，並在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設定有爆破閥。
2.根據權利要求1所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：所述細煤混合料各成分重量百分比為：細煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳膠5～6%。
3.根據權利要求2所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：細煤粉68%，水泥27%，白乳膠5%；水與細煤混合料比例為0.4。
4.根據權利要求1所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：在各囊袋外側至少設定一個約束套圈。
5.根據權利要求1所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：所述瓦斯抽放管最內端設定有集氣段，在該集氣段上分布有條形或圓形透氣孔。
6.根據權利要求1所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：細煤粉或水泥採用定量加料裝置被輸入攪拌器中，所述定量加料裝置包括一個橫臥的筒狀料倉和一個橫臥安裝於該筒狀料倉內的轉筒，筒狀料倉的上、下分別設定有進料口和出料口，轉筒的側壁上設定有葉片，各葉片的外輪廓與筒狀料倉內壁匹配。
7.根據權利要求6所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：所述定量加料裝置通過手動驅動轉軸旋轉；或者將轉筒的轉軸與動力機構傳動連線。
8.根據權利要求7所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：動力機構的輸出軸與轉筒的轉軸連線，設定有改變動力機構轉速的控制機構。
9.一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：（1）利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；（2）將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加白乳膠攪拌製成細煤混合料，該細煤混合料各成分的重量百分比成分為：細煤粉80～92%，白乳膠8～20%，攪拌製成細煤混合料；（3）再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5；攪拌製成細煤漿；（4）利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、後囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前後分別固定有前後囊袋，在各囊袋內貫穿連線有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內腔連通，並在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設定有爆破閥。
10.根據權利要求9所述的瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，其特徵是：所述細煤混合料各成分重量百分比優選：細煤粉90%，白乳膠10%。
實施方式
- 實施例1
一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，參見圖1，在利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；然後，將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加水泥和白乳膠攪拌製成細煤混合料。
製成細煤粉混合料的各原料可以採用定量加料裝置或者定量加液裝置。其中定量加液體裝置可以採用閥門控制，而定量加料裝置可以採用如圖5所述的結構。圖5中，定量加料裝置包括一個橫臥的筒狀料倉11和一個橫臥安裝於該筒狀料倉內的轉筒14，筒狀料倉11的上、下分別設定有進料口12和出料口13，轉筒14的側壁上設定有葉片16，各葉片16的外輪廓與筒狀料倉11內壁匹配。由於葉片間隙為定量間隙，通過設定不同型號的定量加料裝置可以確保每次釋放特定的物料。
所述定量加料裝置可以通過手動驅動轉軸15旋轉；也可以將其變成可控定量加料裝置，即將轉筒14的轉軸15與動力機構傳動連線。動力機構的輸出軸與轉筒的轉軸15連線，設定有改變動力機構轉速的控制機構。
細煤混合料各成分的重量百分比成分：向圖3中的攪拌器8中添加以下重量百分比成分：細煤粉60～70%，水泥25～35%，白乳膠4～6%，攪拌製成細煤混合料；再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5。
如圖3和圖4，利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口。在瓦斯抽放管1的管體上依次固定有前、後囊袋2，位於瓦斯抽放管1兩端的囊袋2之間相隔為3米~15米間距。在各囊袋2內貫穿連線有注漿管4，所述注漿管4通過支管與囊袋2內腔連通，並在支管上安裝有單向閥7，注漿管4末端固定密封在後側的囊袋2內；在相鄰兩囊袋2之間的注漿管壁上設定有爆破閥5；在各囊袋2外側各套裝兩個具有約束力的約束套圈3。在相鄰兩囊袋2之間注漿管壁上的爆破閥5，注漿壓力增加到0.5兆帕時即刻爆破，擋中間的兩個爆破閥5爆破後，漿液進入前後囊袋2之間的空間，進行加壓封孔。另外，瓦斯抽放管4最內端設定有集氣段6，在該集氣段6上分布有條形或圓形透氣孔。
- 實施例2
內容與實施例1基本相同，相同之處不重述，不同的是：細煤混合料各成分重量百分比：細煤粉65～70%，水泥27～30%，白乳膠5～6%。再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.4～0.5。
- 實施例3
內容與實施例2基本相同，相同之處不重述，不同的是：細煤粉68%，水泥27%，白乳膠5%。再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.4。
- 實施例4
另一種瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法，參見圖2，在利用鑽具對煤層鑽孔的同時，對煤粉進行收集並過濾或粉碎過濾，保持煤粉粒徑不大於1毫米；然後，將過濾後的細煤粉輸入攪拌器中並添加水泥和白乳膠攪拌製成細煤混合料。
製成細煤粉混合料的各原料可以採用定量加料裝置或者定量加液裝置。其中定量加液體裝置可以採用閥門控制，而定量加料裝置可以採用如圖5所述的結構。圖5中，定量加料裝置包括一個橫臥的筒狀料倉11和一個橫臥安裝於該筒狀料倉內的轉筒14，筒狀料倉11的上、下分別設定有進料口12和出料口13，轉筒14的側壁上設定有葉片16，各葉片16的外輪廓與筒狀料倉11內壁匹配。由於葉片間隙為定量間隙，通過設定不同型號的定量加料裝置可以確保每次釋放特定的物料。
所述定量加料裝置可以通過手動驅動轉軸15旋轉；也可以將其變成可控定量加料裝置，即將轉筒14的轉軸15與動力機構傳動連線。動力機構的輸出軸與轉筒的轉軸15連線，設定有改變動力機構轉速的控制機構。
細煤混合料各成分的重量百分比成分：向圖3中的攪拌器8中添加以下重量百分比成分：細煤粉80～92%，白乳膠8～20%，攪拌製成細煤混合料；再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.3～0.5。
如圖3和圖4，利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口。在瓦斯抽放管1的管體上依次固定有前、後囊袋2，位於瓦斯抽放管1兩端的囊袋2之間相隔為3米~15米間距。在各囊袋2內貫穿連線有注漿管4，所述注漿管4通過支管與囊袋2內腔連通，並在支管上安裝有單向閥7，注漿管4末端固定密封在後側的囊袋2內；在相鄰兩囊袋2之間的注漿管壁上設定有爆破閥5；在各囊袋2外側各套裝兩個具有約束力的約束套圈3。在相鄰兩囊袋2之間注漿管壁上的爆破閥5，注漿壓力增加到0.5兆帕時即刻爆破，擋中間的兩個爆破閥5爆破後，漿液進入前後囊袋2之間的空間，進行加壓封孔。另外，瓦斯抽放管4最內端設定有集氣段6，在該集氣段6上分布有條形或圓形透氣孔。
利用注漿泵將細煤漿輸送壓入注漿封孔裝置的注漿口，所述注漿封孔裝置包括瓦斯抽放管和前、後囊袋及注漿管，在瓦斯抽放管的管體前後分別固定有前後囊袋，在各囊袋內貫穿連線有注漿管，所述注漿管通過支管與囊袋內腔連通，並在支管上安裝有單向閥；在相鄰兩囊袋之間的注漿管壁上設定有爆破閥。
- 實施例5
內容與實施例4基本相同，相同之處不重述，不同的是：細煤混合料各成分重量百分比優選：細煤粉90%，白乳膠10%。再加入水繼續攪拌，使水與細煤混合料比例為0.4。
榮譽表彰
2018年12月20日，《瓦斯預抽鑽孔煤屑回填封孔方法》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
