CN103216201B - 矿用气水渣敛集及分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用气水渣敛集及分离装置，包括用于气水渣敛集的套筒，套筒内部容纳有钻杆，套筒外圆周上安装有固定法兰盘，套筒下部的外壁上还设置有水渣分离管和排气管；所述的水渣分离管的出口倾斜向下，水渣分离管包括同轴的内管和管，内管一端与套筒连通，内管管壁上设有过滤孔，外管上设置有与外管连通的排水管；所述的排气管上安装有抽气装置用以将瓦斯气体从排气管排出。本发明装置适用于煤炭开采钻孔施工中，对钻孔内喷出的气水渣进行敛集和有效分离，可避免钻区瓦斯超限以及钻渣和废水混合物在巷道大量堆积带来的安全隐患。

Description

矿用气水渣敛集及分离装置

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，尤其涉及一种矿用气水渣敛集及分离装置。

背景技术

煤矿瓦斯、粉尘事故是井下的重大灾害之一，对工人的生命安全造成重大威胁。造成这种现象的根本原因是，在开采保护层煤层之前，必须在煤层巷道顶部浅钻场或中深钻场对突出煤层的卸压瓦斯进行穿层抽放；施钻在穿煤层时，煤层中的高压瓦斯在钻机的搅动下，顺着钻孔瞬间大量涌出，而局部通风的有限风量很难在瓦斯瞬间喷出时有效稀释瓦斯，从而导致钻场区域瓦斯含量频繁超限。

因此，非常有必要针对瓦斯抽放孔的钻孔过程出现的超限问题研制一种气水渣分离装置，将钻孔过程产生的瓦斯、钻渣和水有效分离，然后将瓦斯收集储存，从而避免瓦斯外泄导致的超限，以及钻渣和废水大量堆积带来的危害。

公告号为CN102337920A、名称为瓦斯粉尘敛集器的中国专利公开了一种可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的瓦斯粉尘敛集器，该敛集器采用胶囊膨胀进行封孔，胶囊固定件繁多，从而导致装置笨重，而且，该敛集器只能对粉尘和瓦斯进行敛集而不能分离，在实际应用中十分不便。

公告号为CN202250163U、名称为瓦斯抽放气水渣分离器的中国专利公开了一种主要用于将钻孔排出的气水渣进行分离的瓦斯抽放气水渣分离器，但该分离器没有气水渣敛集功能，必须和气水渣敛集器配合使用，从而导致使用不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种可靠有效的、结构简单的、集气水渣敛集与分离一体的矿用气水渣敛集及分离装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种矿用气水渣敛集及分离装置，包括用于气水渣敛集的套筒，套筒的一端开口，另一端半封闭，套筒的半封闭端上开设有与钻杆直径匹配的通孔，钻杆穿过所述的通孔被套筒容纳；套筒外圆周上安装有固定法兰盘用以将本装置固定在钻孔内；套筒外壁上还设置有相对的水渣分离管和排气管；所述的水渣分离管包括同轴的内管和管，内管一端与套筒连通，内管管壁上设有过滤孔，外管两端封闭，外管上还设置有与外管连通的排水管；所述的排气管上安装有抽气装置用以将瓦斯气体从排气管排出。

为了确保钻渣能在套筒内顺畅下滑至水渣分离管，在套筒内部还容纳有用于排渣的螺旋形排渣组件，螺旋形排渣组件位于套筒内壁和钻杆外壁形成的空间内且环绕钻杆，螺旋形排渣组件的一端固定在钻杆上。

所述的螺旋形排渣组件为螺旋形铁丝，其直径为套筒和钻杆半径之差的一半。

所述的螺旋形排渣组件套筒的半封闭端至开口端逐渐贴近套筒内壁直至与套筒内壁接触。

为了防止钻孔内气水渣的外泄，保证气水渣能进入套筒而不会由钻孔进入巷道，在上述固定法兰盘的朝向套筒开口端的面上设置有紧密围绕套筒的弹性封孔组件，用来使得钻孔内形成密闭空间。

所述的弹性封孔组件为中空的圆锥形，套筒可以正好从弹性封孔组件的中空部分穿过与，套筒外壁与弹性封孔组件紧密接触。

上述抽气装置为抽吸式泵。

上述套筒内部的半封闭端固定有与钻杆紧密接触的密封圈，用以防止气水渣从套筒底端进入巷道。

本发明装置的工作原理如下：

在钻孔施工过程中，钻渣、废水和瓦斯气体由钻孔喷出时，由于套筒外壁与钻孔壁接触，且由于弹性封孔组件的封孔作用，气水渣进入套筒而不会由钻孔进入巷道。钻杆的转动带动螺旋形排渣组件转动，钻渣在螺旋形排渣组件的转动下顺畅下滑。当气水渣到达套筒底部时，安装在排气管上的抽气装置将瓦斯气体由排气管排出进入巷道内的瓦斯管道；水渣进入水渣分离管，废水从内管管壁上的过滤孔流至进入外管，并通过排水管排出，保留在内管内的钻渣通过外管排出。由钻孔喷出的气水渣从而被有效分离。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、本发明将气水渣的敛集和分离合二为一，适用于煤炭开采钻孔施工中对钻孔内喷出的气水渣进行敛集和有效分离，可避免钻孔施工中由钻孔喷出的瓦斯、钻渣和废水造成的瓦斯超限和粉尘危害，以及钻渣和废水大量堆积对巷道环境的污染，能极大满足煤矿安全开采的要求。

2、本发明采用固定法兰盘作为固定组件，具有结构简单、重量轻等优点。

3、本发明采用在套筒内部设置螺旋形排渣组件，钻杆转动时带动螺旋形排渣组件转动，钻渣在螺旋形排渣组件的转动下可以顺畅下滑至水渣分离管，防止钻渣聚集在套筒内。

附图说明

图1是本具体实施的正视图；

图2是本具体实施的剖视图；

图3是本具体实施的水渣分离管的局部放大图。

图中，1-套筒，2-弹性封孔组件，3-固定法兰盘，4-水渣分离管，5-内管，6-排水管，7-排气管，8-抽气装置，9-通孔，10-螺旋形排渣组件，11-螺旋形排渣组件下端，12-钻杆，13-外管，14-过滤孔，15-弹性封孔组件，16-排渣口，17-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

见图1-3，本发明装置主要包括套筒1、弹性封孔组件2、固定法兰盘3、水渣分离管4、排气管7和螺旋形排渣组件10。本具体实施中，弹性封孔组件2为中空的圆锥形橡胶，套筒1可以正好从该圆锥形橡胶的中空部分穿过；螺旋形排渣组件10为螺旋形铁丝，其直径为套筒1和钻杆12半径之差的一半。

见图1~2，套筒1上端开口，下端半封闭，半封闭端上开设有正好供钻杆穿过的通过。套筒1的中下部安装有固定法兰盘3，固定法兰盘3上有四个通孔9，将膨胀螺栓穿入通孔9可将本装置固定在岩壁上。在固定法兰盘3上方设置有紧密围绕套筒1的中空圆锥形橡胶。见图2，中空圆锥形橡胶通过螺钉15固定在套筒1上，以保证圆锥形橡胶2与套筒1牢固连接。

套筒1下部的外壁设置有相对的水渣分离管4和排气管7，即，当水渣分离管的出口向下时，排气管的出口向上。排气管7上安装有抽气装置8，用于在套筒1内形成负压，使钻孔喷出的瓦斯气体抽吸至排气管7，防止瓦斯气体进入水渣分离管4。本具体实施中的抽气装置8为抽吸泵。

套筒1内部还容纳有环绕钻杆的螺旋形排渣组件10，本具体实施中的螺旋形排渣组件10为螺旋形铁丝。螺旋形铁丝下端形成一直径略小于钻杆12的圆，从而可将螺旋形铁丝下端卡在钻杆上，保证钻杆旋转时能带动螺旋形铁丝转动。螺旋形铁丝从下端到上端逐渐贴近套筒1内壁，螺旋形铁丝上部分与套筒内壁接触。钻杆旋转钻孔时可带动螺旋形铁丝转动，从而确保套筒内的钻渣能顺畅下滑，防止水渣聚集在筒内壁。

套筒1内部的底部设有密封圈17，本具体实施中的密封圈7为橡胶密封圈，钻杆12穿过密封圈17插入套筒，且钻杆12外壁与密封圈17紧密接触，用以防止气水渣从套筒底端进入巷道。

见图3，水渣分离管4主要由同轴的内管5和外管13组成，外管13的两端口封闭；内管5的一端与套筒1相通，另一端为倾斜向下的出口。内管5处于外管13内部的部分管壁上设置有过滤孔14，水渣进入水渣分离管4，废水从内管5管壁上的过滤孔14流至外管13，然后由设置在外管13上的排水口6排出，而钻渣由内管5滑出并通过排渣口16排出。

本装置的使用方法如下：

首先，在岩壁上钻出比套筒外径稍大的钻孔；然后，将装入钻杆的套筒塞入钻孔，使弹性封孔组件与钻孔内壁紧密接触形成；接着，根据固定法兰盘上通孔的位置在岩壁上钻出对应的四个孔，采用膨胀螺栓通过通孔将装置固定在岩壁上；最后，转动套筒，使得水渣分离管的出口向下，排气管的出口向上，并分别将排气管口、排水管口和排渣口用软管连接到需要排放处。

以上所述为本发明的最佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种矿用气水渣敛集及分离装置，其特征在于：

包括一端开口、一端半封闭的套筒，套筒的半封闭端开设有与钻杆直径匹配的通孔，钻杆穿过所述的通孔被套筒容纳；套筒外圆周上安装有固定法兰盘；套筒外壁上还设置有相对的水渣分离管和排气管，所述的水渣分离管包括同轴的内管和外管，内管一端与套筒连通，内管管壁上设有过滤孔，外管两端封闭，外管上还设置有与外管连通的排水管，所述的排气管上安装有抽气装置用以将瓦斯气体从排气管排出；

所述的套筒内部还容纳有环绕钻杆的螺旋形排渣组件，螺旋形排渣组件的一端固定在钻杆上，螺旋形排渣组件从套筒的半封闭端至开口端逐渐贴近套筒内壁直至与套筒内壁接触，所述的螺旋形排渣组件为螺旋形铁丝；

所述的固定法兰盘朝向套筒开口端的面上设置有紧密围绕套筒的弹性封孔组件，弹性封孔组件为中空的圆锥形，套筒正好从弹性封孔组件的中空部分穿过；

所述的套筒内部的半封闭端固定有与钻杆紧密接触的密封圈。

2.如权利要求1所述的矿用气水渣敛集及分离装置，其特征在于：

所述的螺旋形铁丝的直径为套筒和钻杆半径之差的一半。