CN102425446A - 一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，包括一粉尘瓦斯捕捉筒、一水气渣分离箱，粉尘瓦斯捕捉筒上设有排渣口和喷雾进水孔，水气渣分离箱设有瓦斯回收孔、出渣口和放水口，粉尘瓦斯捕捉筒包括一部分长度伸入钻孔内的内筒，内筒的外壁通过密封装置与钻孔内壁形成密封连接，内筒的外端通过轴承座内设有的轴承同轴转动连接一转动头，转动头上设有一可穿过钻杆的通孔，通孔与内筒的管孔同轴线，通孔直径小于内筒的管孔直径；排渣口和喷雾进水孔设在内筒上；转动头为分体结构；所述内筒上还设有插板阀，插板阀可封堵内筒位于排渣口外端的出口。本发明的有益效果是，避免了因瓦斯气早期泄漏带来的安全隐患，其除尘效果好、使用寿命长，且结构简单、制造成本低。

Description

一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯抽采技术领域，特别是一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置。

背景技术

在高瓦斯煤矿井下施钻时，时常出现瓦斯喷钻、超限等安全事故。随着矿井数量的不断增加，瓦斯治理显得尤为重要，抽放钻孔作为区域治理的手段显得越来越重要。而目前很多矿井在钻孔施工过程中，过煤层喷钻严重，造成瓦斯“双高”现象越来越严重，极大地威胁着井下的安全生产。为此，重庆松藻煤电有限责任公司曾于2011年4月15日申请了“一种煤矿用瓦斯粉尘捕捉器”的实用新型专利，其申请号为201120111827.1，该申请已于2011年10月5日被授予了专利权。该捕捉器主要由构成粉尘捕捉部分的套筒和瓦斯粉尘捕捉箱，以及构成气渣分离部分的分流箱组成，其中套筒伸入钻孔孔内，瓦斯粉尘捕捉箱和分流箱设在孔外，瓦斯粉尘捕捉箱连接有防尘喷雾水管，分流箱的瓦斯气出口与具有负压环境的瓦斯抽排管连通，钻孔时含有粉尘的瓦斯混合气从套筒进入瓦斯粉尘捕捉箱，粉尘经喷雾加湿后与瓦斯一起在负压作用下进入分流箱，加湿后粉尘受重力作用自然下沉从分流箱的排渣口排出，水从排水口排出，瓦斯在负压作用下进入瓦斯抽排管被收集，从而实现煤矿井下钻孔的区域治理。该捕捉器成功解决了施工钻孔时，回风侧粉尘浓度大的问题，有效减少了施工钻孔穿煤层时瓦斯超限的次数。但由于该捕捉器伸入钻孔的套筒需要外套一水囊或气囊使其与钻孔孔壁形成密封，在钻孔过程中，钻杆容易带动套筒转动或者挤压套筒，造成水囊或气囊早期损坏，使套筒与孔壁之间形成缝隙，瓦斯气及粉尘容易从套筒与孔壁之间的缝隙漏出，特别是在钻孔喷孔较严重时，瓦斯气及粉尘甚至从套筒与孔壁之间的缝隙涌出，从而造成瓦斯超限或粉尘超标，对施钻人员构成安全威胁。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种钻孔无瓦斯早期泄漏安全隐患、使用寿命长的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，包括一粉尘瓦斯捕捉筒、一水气渣分离箱，粉尘瓦斯捕捉筒上设有排渣口和喷雾进水孔，水气渣分离箱设有瓦斯回收孔、出渣口和放水口，所述粉尘瓦斯捕捉筒包括一部分长度伸入钻孔内的内筒，内筒的外壁通过密封装置与钻孔内壁形成密封连接，内筒的外端通过轴承座内设有的轴承同轴转动连接一转动头，转动头上设有一可穿过钻杆的通孔，通孔与内筒的管孔同轴线，通孔直径小于内筒的管孔直径；所述排渣口和喷雾进水孔设在内筒上。

采用上述方案的本发明，在用于煤矿井下钻孔抽排粉尘及瓦斯混合气时，密封装置使粉尘瓦斯捕捉筒的内筒与钻孔内壁形成密封连接，粉尘及瓦斯气从内筒管孔的管壁与钻杆之间的间隙涌出，并通过粉尘瓦斯捕捉筒的喷雾进水孔喷水加湿后负压吸入分流箱分离成渣、水和瓦斯气，渣和水分别从分流箱的排渣口和放水口排出，瓦斯气进入瓦斯抽排管被收集。由于粉尘瓦斯捕捉筒的内筒通过轴承同轴转动连接一转动头，且转动头上设有一可穿过钻杆的通孔，通孔与内筒的管孔同轴线，通孔直径小于内筒的管孔直径，钻孔时钻杆只可能带动转动头而不会带动内筒转动，因此，设在内筒与钻孔之间的密封装置不会因内筒转动而造成早期损坏，从而延长了使用寿命，避免了因瓦斯气的早期泄漏而带来的安全隐患。所述密封装置可以是水囊、气囊或者是设在内筒外的密封结构。

本方案的转动头可以是整体结构，也可以是分体结构，设置成分体结构时，分体结构在易损件磨损后便于更换，以降低使用成本。所述转动头由通过螺栓相互固定连接的转动套和压环组成，转动套与轴承的内圈紧配，转动套内孔大于钻杆直径；所述压环位于转动套外端，压环内孔构成所述转动头的通孔。

优选的技术方案，所述密封装置是设在内筒外的密封结构，包括套接在内筒一部分长度外周上的外筒，外筒前端固定连接有弹性材料制成的密封套，外筒与内筒之间设有螺纹调节结构，螺纹调节结构可使外筒沿内筒轴向移动；所述内筒前端还设有喇叭口锥管，喇叭口锥管位于密封套内，喇叭口锥管前部大端直径大于密封套内径。通过螺纹调节结构使外筒沿内筒向前移动直至密封套前端被喇叭口锥管阻挡，继续移动外筒使密封套被轴向压缩并产生径向膨胀变形，形成内筒外壁与钻孔内壁的密封。需要拆下时，使外筒反向移动即可。从而不需在内筒外壁上加设水囊或气囊，其操作方便，且密封套可以比水囊或气囊的壁厚支座得更厚，以提高使用寿命。

进一步优选的技术方案，所述螺纹调节结构包括分别固定连接在内筒和外筒外周上的至少两个圆周均布的第一连接耳和第二连接耳，第一连接耳通过其设有的螺纹通孔配合有螺杆，螺杆设有前端杆部和后端螺纹杆部，前端杆部直径小于后端螺纹杆部直径；所述第二连接耳设有用于穿过螺杆前端杆部的穿孔，穿孔直径小于后端螺纹杆部直径，前端杆部穿过穿孔的部分固定连接有挡环，挡环直径大于穿孔直径，挡环与第二连接耳的相向面间设有间隙。转动螺杆可使外筒按设定方向移动，其结构简单、制造成本低。第一连接耳和第二连接耳的数量根据挂耳强度和内筒直径大小确定，可以是两个，也可以是两个以上的多个。

所述前端杆部与后端螺纹杆部可以是整体结构，也可以是分体结构，采用整体结构时，前端杆部可一部分或全部制成螺杆状，所述挡环为与前端杆部的螺纹配合的螺母。前端杆部全部制成螺纹时，挡环应由两个螺母组成，两个螺母相互锁紧。前端杆部一部分制成螺纹时，光杆部分的长度应大于第二连接耳的厚度，以使螺母与第二连接耳的相向面间具有间隙，确保螺杆与穿孔之间形成活动连接。采用分体结构时，前端杆部由通过螺纹固定在后端螺纹杆部前端的螺栓构成，螺栓头部形成所述挡环。

优选的技术方案，所述内筒上还设有插板阀，插板阀可封堵内筒位于排渣口外端的出口。以便在钻杆退出后，本气渣分离一体化临抽装置还可继续用于瓦斯气的抽采，拓宽了适用范围。

进一步优选的技术方案，所述插板阀包括插板、阀体，阀体固定连接在内筒上，插板上固定连接有一手柄，手柄一端伸出阀体外，插板可通过手柄在阀体的阀腔内移动。闸板阀结构简单、操作方便；所述阀腔可以是矩形也可以是腰形结构，在插板具有相同封堵面积和相同移动距离时，腰形结构尺寸较小，可节省材料，降低制造成本。

更进一步优选的技术方案，所述阀体呈分体结构，包括第一腰形法兰和第二腰形法兰，第一腰形法兰和第二腰形法兰之间形成有用于插板滑动的腰形阀腔，插板与滑槽位于排渣口的结合面形成密封连接，第一腰形法兰和第二腰形法兰的结合面之间还设有位于插板外部的密封元件；所述插板呈圆盘状；所述内筒呈两段分体结构，两段内筒的对应端分别与第一腰形法兰和第二腰形法兰焊接固定，两段内筒的内孔均与阀腔连通，第一腰形法兰和第二腰形法兰由螺纹紧固件固定连接。便于闸板阀维护和维修，以延长使用寿命。

优选的技术方案，所述粉尘瓦斯捕捉筒上还设有第二排渣口，第二排渣口位于排渣口外端，第二排渣口与水气渣分离箱的进口端通过软管连通；确保在喷钻较严重时，瓦斯气及粉尘不涌出，进一步降低泄漏安全隐患。

本方案的轴承应最好选用防尘轴承，进一步还在可轴承外部设置对轴承进行防尘的防尘结构。以防止轴承因粉尘污染卡滞现象，延长使用寿命。

本发明与现有技术相比的有益效果是，避免了因瓦斯气早期泄漏带来的安全隐患，其除尘效果好、使用寿命长，且结构简单、制造成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中的粉尘瓦斯捕捉筒的结构示意图。

图3是本发明图2中的A—A剖视图。

图4是本发明图2中的B—B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1、图2、图3、图4，一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，包括一粉尘瓦斯捕捉筒1、一水气渣分离箱2，粉尘瓦斯捕捉筒1上设有排渣口11和喷雾进水孔12，水气渣分离箱2设有三个瓦斯回收孔21、出渣口22和放水口23，三个瓦斯回收孔21分别通过软管与瓦斯抽排管24接通，出渣口22连接有出渣管25，出渣管25上设有用于出渣时开启的出渣阀门26，放水口23连接有放水管27，放水管27上设有用于放水时开启的放水阀门28，放水管27出口端连接有U形放水器29；所述粉尘瓦斯捕捉筒1包括一部分长度伸入钻孔内的内筒3，内筒3的外壁通过密封装置与钻孔内壁形成密封连接，内筒3的外端通过轴承座4内设有的轴承41同轴转动连接一转动头5，转动头5上设有一可穿过钻杆的通孔5a，通孔5a与内筒3的管孔同轴线，通孔5a直径小于内筒3的管孔直径；所述排渣口11和喷雾进水孔12设在内筒3上。

所述密封装置包括套接在内筒3一部分长度外周上的外筒6，外筒6前端固定连接有弹性材料制成的密封套10，外筒6与内筒3之间设有螺纹调节结构，螺纹调节结构可使外筒6沿内筒3轴向移动；所述内筒3前端通过螺纹连接有喇叭口锥管7，喇叭口锥管7位于密封套10内，喇叭口锥管7前部大端直径大于密封套10内径。通过螺纹调节结构使外筒6沿内筒3向前移动，至密封套10前端被喇叭口锥管7阻挡，继续移动外筒6轴向压缩密封套10使其径向膨胀变形，形成内筒3外壁与钻孔内壁的密封。

所述螺纹调节结构包括分别固定连接在内筒3和外筒6外周上的两个圆周均布的第一连接耳31和第二连接耳61，第一连接耳31通过其设有的螺纹通孔配合有螺杆32，螺杆32设有前端杆部32a和后端螺纹杆部32b，前端杆部32a直径小于后端螺纹杆部32b直径；所述第二连接耳61设有用于穿过螺杆32前端杆部32a的穿孔61a，穿孔61a直径小于后端螺纹杆部32b直径，前端杆部32a穿过穿孔61a的部分固定连接有挡环8，挡环8直径大于穿孔61a直径。

所述前端杆部32a由通过螺纹固定在后端螺纹杆部32b前端的螺栓构成，螺栓头部形成所述挡环8。

所述内筒3上还设有插板阀9，插板阀9可封堵内筒3位于排渣口11外端的出口。

所述插板阀9包括插板91、阀体92，阀体92固定连接在内筒3上，插板91上固定连接有一手柄91a，手柄91a一端伸出阀体92外，插板91可通过手柄91a在阀体92的阀腔内移动。

所述阀体92呈分体结构，包括第一腰形法兰92a和第二腰形法兰92b，第一腰形法兰92a和第二腰形法兰92b之间形成有用于插板91滑动的腰形阀腔，插板91与滑槽位于排渣口11的结合面形成密封连接，第一腰形法兰92a和第二腰形法兰92b的结合面之间还设有位于插板91外部的密封元件93；所述插板91呈圆盘状；所述内筒3呈两段分体结构，两段内筒3的对应端分别与第一腰形法兰92a和第二腰形法兰92b焊接固定，两段内筒3的内孔均与阀腔连通，第一腰形法兰92a和第二腰形法兰92b由螺纹紧固件固定连接。

所述转动头5由通过螺栓相互固定连接的转动套51和压环52组成，转动套51与轴承41的内圈紧配，转动套51内孔大于钻杆直径；所述压环52位于转动套51外端，压环52内孔构成所述转动头5的通孔5a。

所述粉尘瓦斯捕捉筒1上还设有第二排渣口13，第二排渣口13位于排渣口11外端，第二排渣口13与水气渣分离箱2的进口端通过软管连通。

所述轴承41两端还设有用于轴承41防尘的防尘结构，防尘结构包括位于轴承41一端外部的密封环42和位于轴承41另一端外部的透盖43，密封环42设在轴承座4内，透盖43通过螺栓固定在轴承座4的轴承孔口部；透盖43与转动头5用于安装轴承41的转动套51轴颈相向面之间设有防尘圈44，以使轴承41位于密封环42、轴承座4、透盖43及防尘圈44形成的密闭环形空腔内，以此实现对轴承41的包裹形防尘。

所述轴承41为防尘轴承。

本实施例的前端杆部32a可与后端螺纹杆部32b呈整体结构，前端杆部32a可一部分或全部制成螺杆状，所述挡环8为与前端杆部32a的螺纹配合的螺母。前端杆部32a全部制成螺纹时，挡环8应由两个螺母组成，两个螺母相互锁紧。前端杆部32a一部分制成螺纹时，光杆部分的长度应大于第二连接耳61的厚度，以使螺母与第二连接耳61相向面间具有间隙，确保螺杆32与穿孔61a之间形成活动连接。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (11)

1.一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，包括一粉尘瓦斯捕捉筒（1）、一水气渣分离箱（2），粉尘瓦斯捕捉筒（1）上设有排渣口（11）和喷雾进水孔（12），水气渣分离箱（2）设有瓦斯回收孔（21）、出渣口（22）和放水口（23），其特征在于：所述粉尘瓦斯捕捉筒（1）包括一部分长度伸入钻孔内的内筒（3），内筒（3）的外壁通过密封装置与钻孔内壁形成密封连接，内筒（3）的外端通过轴承座（4）内设有的轴承（41）同轴转动连接一转动头（5），转动头（5）上设有一可穿过钻杆的通孔（5a），通孔（5a）与内筒（3）的管孔同轴线，通孔（5a）直径小于内筒（3）的管孔直径；所述排渣口（11）和喷雾进水孔（12）设在内筒（3）上。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述密封装置包括套接在内筒（3）一部分长度外周上的外筒（6），外筒（6）前端固定连接有弹性材料制成的密封套（10），外筒（6）与内筒（3）之间设有螺纹调节结构，螺纹调节结构可使外筒（6）沿内筒（3）轴向移动；所述内筒（3）前端还设有喇叭口锥管（7），喇叭口锥管（7）位于密封套（10）内，喇叭口锥管（7）前部大端直径大于密封套（10）内径。

3.根据权利要求2所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述螺纹调节结构包括分别固定连接在内筒（3）和外筒（6）外周上的至少两个圆周均布的第一连接耳（31）和第二连接耳（61），第一连接耳（31）通过其设有的螺纹通孔配合有螺杆（32），螺杆（32）设有前端杆部（32a）和后端螺纹杆部（32b），前端杆部（32a）直径小于后端螺纹杆部（32b）直径；所述第二连接耳（61）设有用于穿过螺杆（32）前端杆部（32a）的穿孔（61a），穿孔（61a）直径小于后端螺纹杆部（32b）直径，前端杆部（32a）穿过穿孔（61a）的部分固定连接有挡环（8），挡环（8）直径大于穿孔（61a）直径，挡环（8）与第二连接耳（61）的相向面间设有间隙。

4.根据权利要求3所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述前端杆部（32a）由通过螺纹固定在后端螺纹杆部（32b）前端的螺栓构成，螺栓头部形成所述挡环（8）。

5.根据权利要求1所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述内筒（3）上还设有插板阀（9），插板阀（9）可封堵内筒（3）位于排渣口（11）外端的出口。

6.根据权利要求5所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述插板阀（9）包括插板（91）、阀体（92），阀体（92）固定连接在内筒（3）上，插板（91）上固定连接有一手柄（91a），手柄（91a）一端伸出阀体（92）外，插板（91）可通过手柄（91a）在阀体（92）的阀腔内移动。

7.根据权利要求6所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述阀体（92）呈分体结构，包括第一腰形法兰（92a）和第二腰形法兰（92b），第一腰形法兰（92a）和第二腰形法兰（92b）之间形成有用于插板（91）滑动的腰形阀腔，插板（91）与滑槽位于排渣口（11）的结合面形成密封连接，第一腰形法兰（92a）和第二腰形法兰（92b）的结合面之间还设有位于插板（91）外部的密封元件（93）；所述插板（91）呈圆盘状；所述内筒（3）呈两段分体结构，两段内筒（3）的对应端分别与第一腰形法兰（92a）和第二腰形法兰（92b）焊接固定，两段内筒（3）的内孔均与阀腔连通，第一腰形法兰（92a）和第二腰形法兰（92b）由螺纹紧固件固定连接。

8.根据权利要求1所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述转动头（5）由通过螺栓相互固定连接的转动套（51）和压环（52）组成，转动套（51）与轴承（41）的内圈紧配，转动套（51）内孔大于钻杆直径；所述压环（52）位于转动套（51）外端，压环（52）内孔构成所述转动头（5）的通孔（5a）。

9.根据权利要求1～8中任意一项权利要求所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述内筒（3）上还设有第二排渣口（13），第二排渣口（13）位于排渣口（11）外端，第二排渣口（13）与水气渣分离箱（2）的进口端连通。

10.根据权利要求1～8中任意一项权利要求所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述轴承（41）两端设有用于轴承（41）防尘的防尘结构。

11.根据权利要求10所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离一体化临抽装置，其特征在于：所述防尘结构包括位于轴承（41）一端外部的密封环（42）和位于轴承（41）另一端外部的透盖（43），密封环（42）设在轴承座（4）内，透盖（43）通过螺栓固定在轴承座（4）的轴承孔口部；透盖（43）与转动头（5）用于安装轴承（41）的轴颈相向面之间设有防尘圈（44）。

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