CN102337920B - 瓦斯粉尘敛集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及瓦斯粉尘敛集器，包括依次连接的封孔组件、敛集组件和底座组件，所述封孔组件和敛集组件为中空结构用以容纳钻杆。所述封孔组件包括封孔筒、封孔胶囊、胶囊内侧固定件、胶囊外侧固定件、封孔法兰盘、盘内管道、外接管道和封孔端盖；所述敛集组件包括敛集筒、防尘水管、气水渣出口管和固定法兰盘。所述底座组件包括底座、密封圈座、密封圈端盖、衬套和组合密封圈。本发明的有益效果：避免了钻孔内喷出的瓦斯或钻渣、粉尘进入坑道造成瓦斯超限或工作环境持续恶化。

Description

瓦斯粉尘敛集器

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，特别涉及对抽采钻孔施工过程中钻孔内喷出的瓦斯和压风排粉粉尘进行有效敛集，防止施钻出现瓦斯超限和粉尘危害的煤矿专用设备。

背景技术

煤矿瓦斯、粉尘事故是井下的重大灾害之一，若发生瓦斯、粉尘事故，不仅会严重破坏生产环境，而且会造成人员伤亡，给人民、企业、国家造成巨大的损失，因此，消除瓦斯超限和粉尘是预防瓦斯、粉尘事故的前提条件，也是矿井安全生产的重要保障之一。

由于地质沉积作用，煤层中积压了大量的瓦斯等有毒有害气体，为了实现安全采掘，通常情况下，采掘前首先要布置专用瓦斯抽采坑道，采用坑道钻机施工抽采钻孔提前实施瓦斯抽采，待抽采达标后，方能开始采掘煤炭。然而在施工抽采钻孔过程中，特别是许多矿井进入深部水平后，煤层瓦斯含量、压力都将增大，施钻喷孔、甚至钻孔延时喷孔造成的瓦斯超限不安全问题，钻孔垮孔问题也越来越突出，为了克服垮孔和瓦斯超限问题，不得不采取压风排粉施工工艺，然而粉尘危害又成了新的难题。

但是，在现有技术中，并没有针对这一严重问题的专用瓦斯、粉尘处理设备，因此施钻过程中大量瓦斯、粉尘仍然会被释放在坑道中，造成严重的瓦斯超限、粉尘超标安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决在坑道内施工抽采钻孔过程中钻孔内喷出的瓦斯造成瓦斯超限或采用压风排粉施工工艺粉尘危害问题，提出了瓦斯粉尘敛集器。

本发明的技术方案是：瓦斯粉尘敛集器，包括依次连接的封孔组件、敛集组件和底座组件，所述封孔组件和敛集组件为中空结构用以容纳钻杆；

所述封孔组件包括封孔筒、封孔胶囊、胶囊内侧固定件、胶囊外侧固定件、封孔法兰盘、盘内管道、外接管道和封孔端盖，所述封孔胶囊通过嵌入到两端的胶囊内侧固定件和胶囊外侧固定件中固定在封孔筒的外圆周上，所述封孔筒的外圆周的一端套装有与一端的胶囊外侧固定件啮合的封孔端盖，所述封孔筒的外圆周的另一端套装有与一端的胶囊外侧固定件啮合的封孔法兰盘，所述封孔筒的外圆周两端的封孔法兰盘和封孔端盖，中间的胶囊内侧固定件、胶囊外侧固定件和封孔胶囊组成一个胶胶囊结构将封孔筒包裹住；所述封孔法兰盘上还具有与伸出胶囊结构外部的外接管道联通的盘内管道，所述外接管道用以输入外部的水或气体，所述封孔法兰盘一侧的胶囊内侧固定件在外接管道输入的外部的水或气压作用下轴向移动以使封孔胶囊沿径向膨胀；

所述敛集组件包括敛集筒、防尘水管、气水渣出口管和固定法兰盘，所述敛集筒的上部口径与封孔筒口径一致以便通过安装在敛集筒上部外圆周上的固定法兰盘与封孔组件的封孔法兰盘固定连接，敛集筒的下部具有比上部更大的口径以便容纳更多的气水渣，所述敛集筒下部的外圆周上具有防尘水管用以防尘并输入水量混合气渣，所述敛集筒下部的外圆周上同时具有一气水渣出口管用以输出在敛集筒内充分混合后的气水渣，所述敛集筒下部的端部外圆周上固定有固定法兰盘用以和底座组件固定连接；

所述底座组件包括底座、密封圈座、密封圈端盖、衬套和组合密封圈，所述底座和敛集组件的固定法兰盘固定连接用以将底座组件和敛集组件固定，所述密封圈座与底座固定连接，所述密封圈端盖与密封圈座固定连接后在两者之间形成一密闭腔，所述密闭腔内安装有衬套和组合密封圈用以保持在封孔组件和敛集组件内旋转运动的钻杆与底座组件的良好密封。

上述底座组件还包括防喷插板，所述防喷插板活动安装在底座和固定法兰盘之间用以在撤除钻杆离开封孔组件和敛集组件后可以通过抽插防喷插板保持底座组件的快速密封。

上述封孔组件、敛集组件和底座组件连接部位处还可以嵌入密封圈以保持连接部位的密封性。

上述封孔组件、敛集组件和底座组件之间通过螺栓连接方式固定连接。

本发明的有益效果是：由于钻杆钻探到煤层是，其工作空间被本发明的封孔组件、敛集组件和底座组件组成的密闭空间包裹住，特别是将加入外部的水或气压后，封孔组件的封孔胶囊径向膨胀进一步的保持了钻杆工作空间的密闭性，因此钻杆工作过程中产生的废渣、煤层中的瓦斯气体均被敛集并在外部注入大量防尘水的情况下形成水气渣充分混合体进入外部的分离装置进一步处理和分离；因此避免了钻孔内喷出的瓦斯或钻渣、粉尘进入坑道造成瓦斯超限或工作环境持续恶化。

附图说明

图1是本发明轴向的剖视结构示意图。

图2是本发明底面径向的结构示意图。

图3是本发明图2中A-A方向的轴向的剖视结构示意图。

封孔组件1、封孔筒11、封孔胶囊12、胶囊内侧固定件13、胶囊外侧固定件14、封孔法兰盘15、盘内管道16、外接管道17、封孔端盖18、密封圈19、敛集组件2、敛集筒21、防尘水管22、气水渣出口管23、固定法兰盘24、密封圈25、底座组件3、底座31、密封圈座32、密封圈端盖33、衬套34、组合密封圈35、防喷插板36、螺栓37、钻杆4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，瓦斯粉尘敛集器，包括依次连接的封孔组件1、敛集组件2和底座组件3，所述封孔组件1和敛集组件2为中空结构用以容纳钻杆4。

所述封孔组件1包括封孔筒11、封孔胶囊12、胶囊内侧固定件13、胶囊外侧固定件14、封孔法兰盘15、盘内管道16、外接管道17和封孔端盖18，所述封孔胶囊12通过嵌入到两端的胶囊内侧固定件13和胶囊外侧固定件14中固定在封孔筒11的外圆周上，所述封孔筒11的外圆周的一端套装有与一端的胶囊外侧固定件14啮合的封孔端盖18，所述封孔筒11的外圆周的另一端套装有与一端的胶囊外侧固定件14啮合的封孔法兰盘15，所述封孔筒11的外圆周两端的封孔法兰盘15和封孔端盖18，中间的胶囊内侧固定件13、胶囊外侧固定件14和封孔胶囊12组成一个胶胶囊结构将封孔筒11包裹住；所述封孔法兰盘15上还具有与伸出胶胶囊结构外部的外接管道17联通的盘内管道16，所述外接管道17用以输入外部的水压或气压，所述封孔法兰盘15一侧的胶囊内侧固定件13在外接管道17输入的外部的水压或气压作用下轴向移动以使封孔胶囊12沿径向膨胀。

上述封孔筒11、封孔法兰盘15、盘内管道16和外接管道17的材料可采用Q235普通碳素结构钢，内外表面铸塑。

封孔胶囊12采用高压胶管和高压扣压制作而成，利用了这种材料的高强度、高抗压、特性才具有良好的径向运动的膨胀变形及弹性变形的能力。

所述敛集组件2包括敛集筒21、防尘水管22、气水渣出口管23和固定法兰盘24，所述敛集筒21的上部口径与封孔筒11口径一致以便通过安装在敛集筒21上部外圆周上的固定法兰盘24与封孔组件1的封孔法兰盘15固定连接，敛集筒21的下部具有比上部更大的口径以便容纳更多的气水渣，所述敛集筒21下部的外圆周上有2根防尘水管22用以输入一定水量形成混合气水渣，所述敛集筒21下部的外圆周上同时具有一气水渣出口管23用以输出在敛集筒21内充分混合后的气水渣，所述敛集筒21下部的端部外圆周上固定有固定法兰盘24用以和底座组件3固定连接；

上述敛集筒21、防尘水管22、气水渣出口管23和固定法兰盘24的材料可采用Q235普通碳素结构钢，内外表面铸塑。

所述底座组件3包括底座31、密封圈座32、密封圈端盖33、衬套34和组合密封圈35，所述底座31和敛集组件2的固定法兰盘24固定连接用以将底座组件和敛集组件2固定，所述密封圈座32与底座31固定连接，所述密封圈端盖33与密封圈座32固定连接后在两者之间形成一密闭腔，所述密闭腔内安装有衬套34和组合密封圈35用以保持在封孔组件1和敛集组件2内旋转运动的钻杆4与底座组件3的良好密封。

上述底座31、密封圈座32、密封圈端盖33的材料可采用Q235普通碳素结构钢，内外表面铸塑。

衬套34采用聚四氟乙烯，组合密封圈35采用橡胶。

如图2和图3所示，上述底座组件3还包括防喷插板36，所述防喷插板36活动安装在底座31和固定法兰盘24之间用以在撤除钻杆4离开封孔组件1和敛集组件2后可以通过抽插插板36保持底座组件3的密封。钻孔施工完成后，立即关闭插板36并将出渣口管与抽采管道连接进行抽采，实现临抽一体化，可以最大限度解决延时喷孔瓦斯超限问题。插板36为本可选部件，主要是用于解决延时喷孔瓦斯超限问题，进一步提高施钻的安全性。

上述插板36的材料可采用Q235普通碳素结构钢，内外表面铸塑。

本实施实例中，封孔组件1、敛集组件2和底座组件3连接部位处还可以嵌入密封圈19、25以保持连接部位的密封性。

上述密封圈19、25的材料采用橡胶。

本实施例中，封孔组件1、敛集组件2和底座组件3之间通过螺栓连接方式固定连接，当然，也可以采用其他如焊接或铆接的方式将三者连接，为了轻便安装，螺栓连接方式为优选方案。

本实施例的瓦斯粉尘敛集器的工作过程和原理是：工作开始时，首先将瓦斯粉尘敛集器的封孔组件1放入提前施工好的钻孔中，输入外部的水或气体压到封孔组件1的盘内管道16中，所述封孔胶囊12在水或气压的作用下径向膨胀后与钻孔紧密配合，一方面使得钻孔内部形成密闭空间，防止钻孔时瓦斯和粉尘的外泄；另一方面可以将瓦斯粉尘敛集器悬置固定在钻孔内，其原理类似膨胀螺栓。然后，抽出敛集组件2的插板36放入钻杆4，钻杆工作工程中，不断产生的钻渣、煤层中的瓦斯气体以及少量水均被封孔器组件1收集到敛集组件2中，在敛集组件2通过防尘水管22注入大量的水体后形成水气渣充分混合体后通过气水渣出口管23进入外部的分离装置进一步处理和分离，因此避免了瓦斯或钻渣、粉尘进入坑道造成瓦斯超限或工作环境的恶化。最后，工作完成后，将钻杆4从瓦斯粉尘敛集器中空的腔体中抽离，然后插入插板36仍然保持瓦斯粉尘敛集器中空的腔体的密闭，有效的防止了延时喷孔瓦斯超限问题。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.瓦斯粉尘敛集器，其特征在于，包括依次连接的封孔组件（1）、敛集组件（2）和底座组件（3），所述封孔组件（1）和敛集组件（2）为中空结构用以容纳钻杆（4）；

所述封孔组件（1）包括封孔筒（11）、封孔胶囊（12）、胶囊内侧固定件（13）、胶囊外侧固定件（14）、封孔法兰盘（15）、盘内管道（16）、外接管道（17）和封孔端盖（18），所述封孔胶囊（12）通过嵌入到两端的胶囊内侧固定件（13）和胶囊外侧固定件（14）中固定在封孔筒（11）的外圆周上，所述封孔筒（11）的外圆周的一端套装有与一端的胶囊外侧固定件（14）啮合的封孔端盖（18），所述封孔筒（11）的外圆周的另一端套装有与一端的胶囊外侧固定件（14）啮合的封孔法兰盘（15），所述封孔筒（11）的外圆周两端的封孔法兰盘（15）和封孔端盖（18），中间的胶囊内侧固定件（13）、胶囊外侧固定件（14）和封孔胶囊（12）组成囊状结构将封孔筒（11）包裹住；所述封孔法兰盘（15）上还具有与伸出胶囊结构外部的外接管道（17）联通的盘内管道（16），所述外接管道（17）用以输入外部的水或气体，所述封孔法兰盘（15）一侧的胶囊内侧固定件（13）在外接管道（17）输入的外部的水或气压作用下轴向移动以使封孔胶囊（12）沿径向膨胀；

所述敛集组件（2）包括敛集筒（21）、防尘水管（22）、气水渣出口管（23）和固定法兰盘（24），所述敛集筒（21）的上部口径与封孔筒（11）口径一致以便通过安装在敛集筒（21）上部外圆周上的固定法兰盘（24）与封孔组件（1）的封孔法兰盘（15）固定连接，敛集筒（21）的下部具有比上部更大的口径以便容纳更多的气水渣，所述敛集筒（21）下部的外圆周上具有防尘水管（22）用以防尘和使气水渣混合，所述敛集筒（21）下部的外圆周上同时具有一气水渣出口管（23）用以输出在敛集筒（21）内充分混合后的气水渣，所述敛集筒（21）下部的端部外圆周上固定有固定法兰盘（24）用以和底座组件（3）固定连接；

所述底座组件（3）包括底座（31）、密封圈座（32）、密封圈端盖（33）、衬套(34)和组合密封圈(35)，所述底座（31）和敛集组件（2）的固定法兰盘（24）固定连接用以将底座组件和敛集组件（2）固定，所述密封圈座（32）与底座（31）固定连接，所述密封圈端盖（33）与密封圈座（32）固定连接后在两者之间形成一密闭腔，所述密闭腔内安装有衬套(34)和组合密封圈(35)用以保持在封孔组件（1）和敛集组件（2）内旋转运动的钻杆（4）与底座组件（3）的良好密封。

2.根据权利要求1所述的瓦斯粉尘敛集器，其特征在于，上述底座组件（3）还包括防喷插板(36)，所述防喷插板(36)活动安装在底座（31）和固定法兰盘（24）之间用以在撤除钻杆（4）离开封孔组件（1）和敛集组件（2）后通过抽插防喷插板(36)保持底座组件（3）的快速密封。

3.根据权利要求1所述的瓦斯粉尘敛集器，其特征在于，上述封孔组件（1）、敛集组件（2）和底座组件（3）连接部位处嵌有密封圈(19、25)以保持连接部位的密封性。

4.根据权利要求1所述的瓦斯粉尘敛集器，其特征在于，上述封孔组件（1）、敛集组件（2）和底座组件（3）之间通过螺栓连接方式固定连接。

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