CN103225484B - 瓦斯含量定点取样方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种瓦斯含量定点取样方法和装置，利用抽风机构不断地对中空钻杆抽风过程中，经过一个抽风箱，在抽风箱内放置采样杯，利用抽风箱内的煤层颗粒作为煤层深处的样品对煤层进行分析。本发明不仅可以使抽风排尘效果大为改善，而且可将抽风钻获取的深层煤颗粒收集到采样杯中进行研究和分析，操作方式简单，采样准确率高。抽风箱可以将尘埃过滤，避免尘埃直接进入抽风机构，积累的尘埃可以定期排放掉，使工作环境无粉尘的产生，确保工人身体健康，非常利于推广实施。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿开采用领域中钻具改进技术，特别是涉及一种能够对瓦斯含量定的取样的方法和装置。
背景技术
由于瓦斯威胁煤炭开采的安全，煤矿井下巷道壁面抽排煤层中的瓦斯成为煤炭开采前的一道重要环节。对一些松软煤层，只能干法钻孔，采用压缩空气吹尘工艺，使钻孔时产生的煤粉和压缩空气一道沿钻杆和孔壁之间的间隙喷出。吹尘工艺采用的压缩空气具有很大冲击能量（冲击力太小起不到吹尘效果），形成的气流冲击力强，带尘量高达3000mg／m3，导致工作面的环境十分恶劣，严重威胁作业人员的身体健康。因煤矿管理不严和矿工图省事，经常不带佩戴防尘面罩，对工人身体健康造成严重侵害，很多煤矿工人因此得了尘肺病。同时，喷出气流瓦斯浓度高，遇到高温、静电、明火等条件有煤尘爆炸的危险。为提高安全生产要求，吹尘产生的巨大粉尘量必须降尘处理，而降尘时禁止风机抽气，降尘方法受到限制造成降尘效果欠佳的问题。为了改善干法钻孔中的严重环境污染问题，目前的做法是在干法钻孔的孔口设置钻杆套管的孔口集尘器，小套管深入煤层，大套管贴近巷道壁面，压缩空气的吹尘沿滑钻杆和小套管之间的间隙喷出进入大套管，在大套管内喷雾降尘，除尘效率在50％～60％之间，虽然降尘效果明显，但难以达到工作环境卫生标准。针对吹气法钻孔存在的诸多问题，公开号为CN102168534A一种抽风钻，该抽风钻欲达到吸风抽尘的目的，然而该申请存在较多问题而无法应用实施，其问题之一是：该钻杆与驱动部分为一体，而实际使用时钻杆需要不断向前自动行进，煤矿开采领域中的钻孔深大数十米甚至上百米，钻杆需要不断补充延长才能继续向前深入，该申请中必须依靠人力推动整个驱动箱与钻杆一起前行，不利于钻杆更换，工作时需要反复推移钻杆驱动箱，可行性很差。其问题之二是：由于中空钻头在钻动过程会将粉尘颗粒向后推移，而抽风的力度不同于吹风，该申请在实施时抽风仅限于中空钻头前方的粉尘颗粒，钻杆侧壁存在更多的粉尘颗粒无法抽走，导致钻取工作经常被中断，无法有效实施，以至于发明人提出了新的改进方案。另外，目前还没有特别有效的针对预开采煤矿深层定点取样的工具。
发明内容
为克服现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种可以有效实施于煤矿领域对煤层钻进工作，并可以有效瓦斯含量定点取样方法和装置。
技术方案：一种瓦斯含量定点取样方法，利用液压钻机将中空钻杆携带中空钻头钻入煤层深度位置，利用抽风机构不断地对中空钻杆抽风，在抽风过程中，将经过中空钻杆的空气和煤层颗粒经过一个抽风箱后再与抽风机构连接，抽风箱内分为颗粒沉积室和抽风室，两者底部连通，在达到采样层前，将抽风箱内的煤层颗粒全部排空并密封，在采样层钻进过程中或钻进过程后，将颗粒沉积室的煤层颗粒作为煤层深处的样品对煤层进行分析。
不仅在中空钻头内设置抽气口，同时在中空钻杆上位于中空钻头后侧均布设置有抽气口，还在中空钻头与抽气口之间设置有与轴向平行的翼板。
将抽风箱的进风口和出风口分别设置在颗粒沉积室和抽风室上侧，并在颗粒沉积室的下方设置有排灰通道，排灰通道上密封安装有排灰挡板。
一种瓦斯含量定点取样装置，包括中空钻杆、中空钻头、液压钻机、支架、以及抽放系统，中空钻杆安装在支架上并与液压钻机传动连接，其中，在中空钻头内设置抽气口，同时在中空钻杆上位于中空钻头后侧均布设置有抽气口，在中空钻头与抽气口之间设置有与轴向平行的翼板，中空钻杆后端通过旋转连接装置与抽尘管路连接，抽尘管路与一个抽风箱上端的进风口连接，抽风箱上端同时设置有出风口，出风口通过抽风管与抽风机构连接，抽风箱内进风口与出风口之间设置有隔板，隔板将抽风箱分为颗粒沉积室和抽风室，颗粒沉积室和抽风室底部连通，在所述颗粒沉积室的下方设置有排灰通道，排灰通道上密封安装有排灰挡板，在所述排灰挡板上侧设置有采样杯；所述抽风机构的出风口通过出风管路与抽放系统连接。
所述排灰通道是在抽风箱底板上设置通孔，排灰挡板的一侧铰接在通孔的一侧，排灰挡板另一侧与底板之间设置锁紧旋钮；在排灰挡板上侧设置有格栅，所述采样杯位于格栅上，同时在抽风箱底部的侧壁上设置有门。
所述门的一侧与抽风箱侧壁铰接而格栅固定在抽风箱底板的通孔上，或者所述门与格栅固定为一体形成抽拉式结构。
在所述抽风箱下侧设置有支架，支架上设置有横梁，在横梁上同时铰接支撑杆一和支撑杆二，两支撑杆平行且两支撑杆上端分别铰接在排灰挡板的两侧，所述采样杯位于放置于排灰挡板上。
在支撑杆一或者支撑杆二上设置有与支架连接的回位弹簧。
抽风箱的出风口上还安装有滤网，或者在抽气机构的出风口套装有滤袋，滤袋上设置有透气微孔。
还可以在抽风箱的抽风室顶部设置有喷雾装置。
本发明的有益效果：
1、本发明的吸风钻，不仅可以通过中空钻头前方的中心孔进行抽风，还可以通过中空钻杆侧壁的抽气口进行抽风，中空钻杆侧壁的抽气口承担了大部分的尘埃排放任务，使抽风排尘效果大为改善。同时在抽气口前端设置了翼板，翼板可以将大块煤矿打碎并导流进入抽气口内，从而防止大块煤块可能堵塞钻孔内腔的问题，而且使抽尘流量更加顺畅，提高了排尘功效。
2、本发明在抽风箱内设置了采样机构，可将抽风钻获取的深层煤颗粒收集到采样杯中进行研究和分析，操作方式简单，采样准确率高。
3、本发明设置的抽风箱可以将尘埃过滤，避免尘埃直接进入抽风机构，积累的尘埃可以定期排放掉。
4、本发明结构简单合理，容易加工制造，可行性强，排尘效果好，使工作环境无粉尘的产生，确保工人身体健康，非常利于推广实施。
附图说明
图1是本发明瓦斯含量定点取样装置的结构示意图；
图2是图1中抽风箱的另一种结构示意图。
图中标号1为中空钻头，2为翼板，3为抽气口，4为中空钻杆，5为液压钻机及支架，6为旋转连接装置，7为抽尘管，8为抽风箱，9为隔板，10为排灰挡板，11为锁紧旋钮，12为抽风管，13为出风管路，14为负压室，15为动力机，18为抽放系统，19为门，20为采样杯，21为支撑杆一，22为支撑杆二，23为回位弹簧，24为格栅，25为支架，26为横梁。
具体实施方式
实施例1：一种瓦斯含量定点取样方法，利用液压钻机将中空钻杆携带中空钻头钻入煤层深度位置，利用抽风机构不断地对中空钻杆抽风，不仅在中空钻头内设置抽气口，同时在中空钻杆上位于中空钻头后侧均布设置有抽气口，还在中空钻头与抽气口之间设置有与轴向平行的翼板。在抽风过程中，将经过中空钻杆的空气和煤层颗粒经过一个抽风箱后再与抽风机构连接，抽风箱内分为颗粒沉积室和抽风室，两者底部连通，在达到采样层前，将抽风箱内的煤层颗粒全部排空并密封，在采样层钻进过程中或钻进过程后，将颗粒沉积室的煤层颗粒作为煤层深处的样品对煤层进行分析。抽风箱的进风口和出风口分别设置在颗粒沉积室和抽风室上侧，并在颗粒沉积室的下方设置有排灰通道，排灰通道上密封安装有排灰挡板。
实施例2：参见图1，一种瓦斯含量定点取样装置，由中空钻杆4、中空钻头1、液压钻机及支架5，抽风机构和抽放系统18等组成。其中，中空钻杆4横卧安装在支架上并与液压钻机传动连接。中空钻头1安装在中空钻杆4的前端，在中空钻头内设置抽气口，同时中空钻杆4靠前一段（位于中空钻头后侧）的侧壁上设置有抽气口3，中空钻头1与抽气口3之间的一段中空钻杆侧壁上均布设置有多片翼板2，翼板2与轴线平行且具有一定长度，翼板2也可以前后交错分布或者按高低交错分布，此处的翼板2起到打碎较大煤块和导流作用，以便抽气口3起到最佳抽粉尘的效果。
中空钻杆4后端通过旋转连接装置6与抽尘管7路连接，抽尘管7路与一个抽风箱8连通。
抽风箱8是一个密封的箱体，抽风箱8内上侧设置有隔板9，隔板9将抽风箱分为颗粒沉积室和抽风室，抽风箱8的进风口位于颗粒沉积室上方，抽风箱的出风口位于抽风室上方，在所述颗粒沉积室的下方设置有排灰通道，例如图2中所示铰接在箱体一侧的排灰挡板10和用于固定排灰挡板的锁紧旋钮11，排灰挡板或排尘口边缘可设置橡胶密封条。在排灰挡板10上侧设置有格栅24，采样杯20位于格栅上，同时在抽风箱底部的侧壁上设置有门19, 门的一侧与抽风箱侧壁铰接而格栅固定在抽风箱底板的通孔上。
抽风箱8上端的出风口通过抽风管12与抽风机构连接，可以在抽风箱8的出风口上还安装有滤网。抽风机构包括负压室14和动力机15，动力机15驱动负压室内蜗轮旋转产生负压抽风作用。所述抽风机构的出风口与抽放系统连接，还可以在抽风箱的抽风室顶部设置有喷雾装置。
实施例3：附图未画，内容与实施例2基本相同，相同之处不重述，不同的是：抽风箱底部的侧壁的门与抽风箱侧壁铰接的同时，又与格栅固定在一起形成抽拉式结构。
实施例4：参见图2，内容与实施例2基本相同，相同之处不重述，不同的是：在所述抽风箱8下侧设置有支架25，支架25上设置有横梁26，在横梁26上同时铰接支撑杆一21和支撑杆二22，两支撑杆平行且两支撑杆上端分别铰接在排灰挡板10的两侧，所述采样杯20放置于排灰挡板10上。在支撑杆一21或者支撑杆二22上设置有与支架连接的回位弹簧23。当释放旋紧按钮11时，可以驱动支撑杆21或支撑杆22使排灰挡板10平行向下移动，从而带动采样杯20移出除尘箱之外。
Claims (10)
1.一种瓦斯含量定点取样方法，其特征是：利用液压钻机将中空钻杆携带中空钻头钻入煤层深度位置，利用抽风机构不断地对中空钻杆抽风，在抽风过程中，将经过中空钻杆的空气和煤层颗粒经过一个抽风箱后再与抽风机构连接，抽风箱内分为颗粒沉积室和抽风室，两者底部连通，在达到采样层前，将抽风箱内的煤层颗粒全部排空并密封，在采样层钻进过程中或钻进过程后，将颗粒沉积室的煤层颗粒作为煤层深处的样品对煤层进行分析。
2.根据权利要求1所述的瓦斯含量定点取样方法，其特征是：不仅在中空钻头内设置抽气口，同时在中空钻杆上位于中空钻头后侧均布设置有抽气口，还在中空钻头与抽气口之间设置有与轴向平行的翼板。
3.根据权利要求1所述的瓦斯含量定点取样方法，其特征是：将抽风箱的进风口和出风口分别设置在颗粒沉积室和抽风室上侧，并在颗粒沉积室的下方设置有排灰通道，排灰通道上密封安装有排灰挡板。
4.一种瓦斯含量定点取样装置，其特征是：包括中空钻杆、中空钻头、液压钻机、支架、以及抽放系统，中空钻杆安装在支架上并与液压钻机传动连接，其中，在中空钻头内设置抽气口，同时在中空钻杆上位于中空钻头后侧均布设置有抽气口，在中空钻头与抽气口之间设置有与轴向平行的翼板，中空钻杆后端通过旋转连接装置与抽尘管路连接，抽尘管路与一个抽风箱上端的进风口连接，抽风箱上端同时设置有出风口，出风口通过抽风管与抽风机构连接，抽风箱内进风口与出风口之间设置有隔板，隔板将抽风箱分为颗粒沉积室和抽风室，颗粒沉积室和抽风室底部连通，在所述颗粒沉积室的下方设置有排灰通道，排灰通道上密封安装有排灰挡板，在所述排灰挡板上侧设置有采样杯；所述抽风机构的出风口通过出风管路与抽放系统连接。
5.根据权利要求4所述的瓦斯含量定点取样装置，其特征是：所述排灰通道是在抽风箱底板上设置通孔，排灰挡板的一侧铰接在通孔的一侧，排灰挡板另一侧与底板之间设置锁紧旋钮；在排灰挡板上侧设置有格栅，所述采样杯位于格栅上，同时在抽风箱底部的侧壁上设置有门。
6.根据权利要求5所述的瓦斯含量定点取样装置，其特征是：所述门的一侧与抽风箱侧壁铰接而格栅固定在抽风箱底板的通孔上，或者所述门与格栅固定为一体形成抽拉式结构。
7.根据权利要求4所述的瓦斯含量定点取样装置，其特征是：在所述抽风箱下侧设置有支架，支架上设置有横梁，在横梁上同时铰接支撑杆一和支撑杆二，两支撑杆平行且两支撑杆上端分别铰接在排灰挡板的两侧，所述采样杯位于放置于排灰挡板上。
8.根据权利要求7所述的瓦斯含量定点取样装置，其特征是：在支撑杆一或者支撑杆二上设置有与支架连接的回位弹簧。
9.根据权利要求4所述的瓦斯含量定点取样装置，其特征是：抽风箱的出风口上还安装有滤网，或者抽风机构的出风口套装有滤袋，滤袋上设置有透气微孔。
10.根据权利要求4所述的瓦斯含量定点取样装置，其特征是：在抽风箱的抽风室顶部设置有喷雾装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160914 Termination date: 20170415 |