CN101832148A - 一种煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置 - Google Patents

Abstract

一种煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，适用于煤矿地面钻孔灭火，它包括一端设在钻孔壁内的变径钢管，变径钢管的入口管壁上设有倒扣槽，其弯头拐角处设有气体、温度采集口；变径钢管进入钻孔的入口处设有定位调节装置；变径钢管的下部为呈喇叭状的锥柱筒，锥柱筒的外径上套装橡胶套管，锥柱筒的下部连接有外螺纹出口管。通过锥柱体部位的上移，利用橡胶管的伸缩性，驱使橡胶套管沿径向扩展，使得橡胶套管外粗糙面紧贴钻孔壁，阻止灭火介质从孔口溢出。其结构简单、使用方便、封孔快捷、安装时间短，单一钻孔安装时间不超过2min，可快速与外部灌注系统连接，并可重复使用。

Description

一种煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置

技术领域

本发明涉及一种灭火介质灌注装置，尤其是一种适用于煤矿地面钻孔用的灭火介质灌注装置。

背景技术

我国新疆、宁夏存在大面积煤田火灾，内蒙、山西、东北等浅埋藏煤层井工开采和露天开采过程中也存在煤层自燃，每年因此而损失的煤量达1000万吨。这类自燃灾害火源点距地表较近，普遍采用地表施工钻孔，然后封管灌注黄泥浆、凝胶、三相泡沫等灭火介质进行治理。灌注过程中为增加灭火介质的扩散范围、防止灭火介质沿钻孔溢出地面，提高灭火效果，需对钻孔内灌注管进行封孔。目前，采用的封孔方法有水泥砂浆或有机树脂等，这类方法利用水泥砂浆或有机树脂的凝固性将钻孔内的灌注管与钻孔壁凝结成一个整体以防止灭火介质的溢出。这种方法在实际施工过程中存在以下问题：(1)水泥砂浆或有机树脂等材料封孔时首先需在距钻孔一定深度的位置放置隔离器，然后在钻孔和灌注管之间灌注水泥或有机树脂。该方法施工周期较长，正常情况一次封孔需5～10min。此外，常出现因隔离器放置不好导致封孔失败需二次封孔。再者还需等封孔材料完全凝固后才能灌注，延误治理时间。(2)煤自燃过程中产生大量有毒有害气体，封孔时如不对钻孔进行快速封堵，有毒有害气体会沿钻孔窜至地表，钻孔周围有害气体浓度较高，人长时间处在高浓度有害气体环境下对身心伤害很大。(3)灭火钻孔在使用水泥砂浆或有机树脂封孔后，因水泥砂浆或有机树脂凝结固化，导致钻孔内的灭火介质灌注管无法回收、重复使用；浅地表煤层自燃灾害治理过程中一般施工钻孔较多，这就造成了极大的资源浪费；(4)灾害治理过程中观察治理效果是关键，目前钻孔灌注治理过程中治理效果的观察通常通过拆卸管路，再取气样和温度测试分析，测试过程繁琐。当前，浅地表煤层自燃治理中还没有一种专门针对地面钻孔灭火治理的操作简单、使用便捷、可重复使用并且易于采集温度和气体的灭火介质灌注装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种结构简单，安装、拆卸方便，使用便捷，可重复使用的煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置。

技术方案：本发明的煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，它包括呈L形弯头的变径钢管，变径钢管的入口端外径上设有倒扣槽，变径钢管的弯头拐角处设有气体、温度采集口；变径钢管的直管段上设有定位调节装置；定位调节装置由设在钻孔壁孔口内的套管，与套管相连、设在钻孔壁孔口外的工字形托架，设在工字形托架上与变径钢管螺纹配合的旋转手柄构成；变径钢管的下部为呈喇叭状的锥柱筒，锥柱筒的外径上套装有橡胶套管，锥柱筒的下部设有外螺纹出口管；套管与柱橡胶管的长度之和与呈喇叭状的锥柱筒的长度相等。

所述的套管的底端设有挡住橡胶套管的挡圈；所述的气体、温度采集口处设有控制阀门；所述的橡胶套管的长度在50-70cm之间。

有益效果：本发明使用方便，只需将灭火介质灌注装置插入钻孔，通过定位调节装置的工字形托架将整个灌注装置支撑于孔口，调整好灌注装置的入口方向，同时利用工字形托架底部的圆形托盘盖住灭火钻孔孔口，防止钻孔内有毒有害气体涌出伤害施工人员；变径钢管可上下调整，根据现场实际情况，通过转动旋转手柄带动变径钢管整体上下移，通过锥柱体部位的上移动，利用橡胶管优越的伸缩性驱使橡胶套管沿径向扩展，使得橡胶套管外粗糙面紧贴钻孔壁，阻止灭火介质从孔口溢出，减少了常规水泥砂浆或有机树脂等材料封孔时先放隔离器再在钻孔和灌注管之间灌注水泥或有机树脂的繁琐过程，同时可避免一次封孔失败的现象，节约了灌注水泥或有机树脂后等待凝固的时间，安装时间短、单一钻孔安装时间不超过2min。灭火介质灌注一段时间后开启温度气体采集口阀门对钻孔内的温度、气体进行采集，考查灌注效果，无需拆卸管路进行测温、取气。灌注完毕后反向转动旋转手柄使变径钢管下移，橡胶套管收缩恢复原状，取出灌注装置用于下一灭火钻孔使用，实现了灌注装置的重复使用，节约了经济成本。其结构简单，使用方便，封孔快速，可重复使用，具有广泛的实用性。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

其中，1-倒扣槽，2-变径钢管，3-温度、气体采集口，4-控制阀门，5-旋转手柄，6-外螺纹，7-工字形托架，8-钻孔壁，9-套管，10-橡胶套管，11-锥柱体，12-外螺纹出口管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详述：

本发明的煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，主要由呈L形弯头的变径钢管2、旋转手柄5、工字形托架7和橡胶套管10组成。变径钢管2的入口端外径上设有倒扣槽1，便于与外接输浆管的快速连接；呈L形弯头的变径钢管2的弯头拐角顶部垂直入口方向设有温度、气体采集口3，气体、温度采集口3处装有控制阀门4；变径钢管2进入钻孔壁8的直管段上加工有外螺纹6，并套装有固定于钻孔内的定位调节装置，定位调节装置由设在钻孔壁8孔口内的套管9，与套管9相连、设在钻孔壁8孔口外的工字形托架7，设在工字形托架7上与变径钢管2螺纹配合的旋转手柄5构成；变径钢管2的下部为呈喇叭状的锥柱筒11，锥柱筒11的外径上套装有橡胶套管10，橡胶套管10内部为光滑锥柱形，由耐高温、径向高伸缩性橡胶材质制成，套装于光滑的锥柱筒11外部；橡胶套管10外部为粗糙面以增加摩擦力，其外径大于外螺纹出口管12的外径2～4mm。锥柱筒11的下部连接有外螺纹出口管12，便于连接延伸钢管。工字形托架7上部与旋转手柄5轴承连接；工字形托架7底部的圆形托盘直径大于钻孔孔径，起支撑作用，同时能有效防止安装时有害气体溢出造成人员伤害；工字形托架7底部的圆形托盘与套管9焊为一体，套管9的底部连有档圈，挡圈外径与橡胶套管10外径相同，用以阻止橡胶套管10上移；套管9与柱橡胶管10的长度之和等于变径钢管锥柱体的长度，橡胶套管10的长度在50-70cm之间。旋转手柄5、工字形托架7通过内螺纹与变径钢管2的外螺纹6连接。

工作原理：在需要灭火的煤矿地面钻孔内安装灭火介质灌注装置，利用工字形托架7的圆形托盘将灌注装置支撑于灭火钻孔孔口，固定住工字形托架7的圆形托盘，转动旋转手柄5带动变径钢管2的锥柱体11上移，通过套管9底部挡圈在轴向的阻挡和橡胶管的高伸缩性，驱使橡胶套管10整体沿径向膨胀，使其相糙外表面贴紧钻孔壁8。橡胶套管10粗糙外表面与钻孔壁8的摩擦力以及套管9底部挡圈的轴向阻挡有效控制了橡胶套管10的轴向移动，对钻孔起到很好的密封作用。灭火介质灌注过程中通过温度、气体采集口3的控制阀门4的开启利用测温装置或气体采样器对钻孔内温度、气体进行采集分析，考查治理效果。治理完毕后，反向转动旋转手柄5带动变径钢管2的锥柱体11下移，使得橡胶套管10径向收缩恢复原状，取出灌注装置，用于下一灭火钻孔。

Claims (4)

1.一种煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，其特征在于：它包括呈L形弯头的变径钢管(2)，变径钢管(2)的入口端外径上设有倒扣槽(1)，变径钢管(2)的弯头拐角处设有气体、温度采集口(3)；变径钢管(2)的直管段上设有定位调节装置；定位调节装置由设在钻孔壁(8)孔口内的套管(9)，与套管(9)相连、设在钻孔壁(8)孔口外的工字形托架(7)，设在工字形托架(7)上与变径钢管(2)螺纹配合的旋转手柄(5)构成；变径钢管(2)的下部为呈喇叭状的锥柱筒(11)，锥柱筒(11)的外径上套装有橡胶套管(10)，锥柱筒(11)的下部设有外螺纹出口管(12)；套管(9)与柱橡胶管(10)的长度之和与呈喇叭状的锥柱筒(11)的长度相等。

2.根据权利要求1所述的煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，其特征在于：所述的套管(9)的底端设有挡住橡胶套管(10)的挡圈。

3.根据权利要求1所述的煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，其特征在于：所述的气体、温度采集口(3)处设有控制阀门(4)。

4.根据权利要求1所述的煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置，其特征在于：所述的橡胶套管(10)的长度在50-70cm之间。

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