CN104975867A - 一种用于煤矿瓦斯抽采管路的过滤抑火系统 - Google Patents

一种用于煤矿瓦斯抽采管路的过滤抑火系统 Download PDF

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陈爱和
李连刚
刘宜平
张朝举
纵峰
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Abstract

本发明提供一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，包括设于高位钻场内的汇流管，所述汇流管通过过滤抑火器与抽采管路连接；所述过滤抑火器包括装有过滤水的罐体，所述过滤水的液面上方水平设有阻隔铜网，位于阻隔铜网上方的罐体侧部开设有加水均压口；所述罐体的底部设有放水除渣口，罐体的一侧设有进气管、另一侧设有出气管，所述进气管的出气端口弯曲向下并没入过滤水中，所述出气管的进气端口弯曲朝上。气源通过过滤抑火器的过滤水、阻隔铜网后，将气源中混杂的粉尘和碎矸过滤并消除火灾隐患作用，极大的提高了抽采系统的安全性和抽采效率。

Description

一种用于煤矿瓦斯抽采管路的过滤抑火系统
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统。
背景技术
煤矿井下瓦斯抽采方法按抽采机理可分为：煤层瓦斯预抽、卸压煤层瓦斯抽采和采空区瓦斯抽采。抽采过程中，由于各点间温差不同、煤岩体本身含水或裂隙导水，造成瓦斯抽采系统中积存冷凝水和渗流水，影响抽采系统正常运行，增加瓦斯抽采阻力，降低瓦斯抽采效果。另外因钻孔、采掘等煤岩体扰动施工，通过钻孔负压抽采或碎矸、粉尘自重作用，钻孔周围部分碎矸、粉尘进入瓦斯抽采管路中，在管路闸阀、监控子系统、拐弯和抽采流速变小处堆积，造成瓦斯抽采系统阻力增加，导致瓦斯抽采效果降低。第三在钻孔施工或封孔过程中，由于钻具与煤层摩擦或煤层封孔材料反应过热，可能导致煤层高温氧化或燃烧，抽采容易自燃或自燃煤层瓦斯时，常因钻孔漏气，抽采时间较长，存在抽采煤层高温氧化或自燃隐患，易引起采空区煤层自燃或瓦斯爆炸事故，上述抽采地点，可能会将高温气源、火星抽入瓦斯抽采系统内，引起管路中瓦斯大范围燃烧、爆炸，造成瓦斯抽采系统瘫痪，甚至引起全矿范围内瓦斯超限。所以需要对瓦斯抽采管路进行过滤、抑火。
现有用于瓦斯抽采管路的过滤、抑火装置，多是将过滤和抑火功能分开，分别在管路端口安装过滤网除渣，再在管道低洼处或每隔一段距离分出支管安装放水装置，并在主、干管路安装抑火装置。这种方式主要有三点不足：①阻力大。直接安装在抽采管路上的抑火装置和过滤网，除本身增加抽采系统阻力外，过滤网上拦截的碎矸、粉尘会大幅增加抽采系统阻力；②效率低。放水器多是从抽采管路上分出支路，依靠水的自重流进放水器内，但多数气水混合物因惯性随气流被抽走，在管道内流动或在某处积存；③投入大。用于瓦斯抽采管路的抑火装置单价高达20万元人民币，矿井抽采系统需安装地点较多，经济投入大；因管道滤渣、放水和抑火装置独立，维护投入人力较多。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种过滤效率高、结构简单、工作稳定、操作简便、经济实用的用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统。
本发明设计技术方案为：
一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，包括设于高位钻场内的汇流管，所述汇流管通过过滤抑火器与抽采管路连接；所述过滤抑火器包括装有过滤水的罐体，所述过滤水的液面上方水平设有阻隔铜网，位于阻隔铜网上方的罐体侧部开设有加水均压口；所述罐体的底部设有放水除渣口，罐体的一侧设有进气管、另一侧设有出气管，所述进气管的出气端口弯曲向下并没入过滤水中，所述出气管的进气端口弯曲朝上。
进一步方案，所述汇流管的出气端通过负压进管与过滤抑火器的进气管连接，过滤抑火器的出气管依次通过负压出管、闸阀与抽采管路连接。
所述负压进管与进气管之间、出气管与负压出管之间均通过管路法兰连接。
所述汇流管的进气端设有多个用于收集高位钻孔内气体的支管。
所述进气管的出气端口没入过滤水中20-50cm。
所述罐体的顶端开口处设有泄爆盖，所述泄爆盖通过上盖法兰用固定螺栓固定在罐体的开口处。
所述罐体的底部固设有支撑架，所述放水除渣口设有闷盖，所述加水均压口设有进水阀。
所述罐体的侧部设有液位器。
本发明的系统将各个高位钻孔的抽采气体通过支管汇集到汇流管中，再通过负压进管输送到过滤抑火器过滤中进行过滤、抑火处理，即气体经过滤抑火器的进气管导入过滤水中，依次经过过滤水和阻隔铜网的过滤，除去气体中夹杂的碎矸、粉尘等，并将高温气体或火苗进行冷却、窒息作用达到降温、消除火源目的，然后气体再向上运行进入出气管中，通过负压出管、闸阀进入瓦斯抽采管路中。
抽采气体在过滤抑火器运行过程中，抽采气体中夹杂的碎矸、粉尘通过过滤水期间，由于重力、湿润作用，落于过滤抑火器的底部，可通过放水除渣口进行定期清除沉积其底部的淤泥、碎矸；如果气源侧发生火灾时，进气管进入的气体呈高温状态或夹带火苗，通过过滤水时则会起到冷却、窒息作用达到降温、消除火源目的，残余火苗通过气泡冒出水面时，再次被阻隔铜网进行打碎而冷却灭火，从而消除火灾隐患；如火灾爆轰波过大，过滤抑火器顶端的泄爆盖可被动泄压，防止爆炸压力过大冲坏抽采系统。
所以本发明的系统具有过滤效率高、结构简单、操作简便、工作稳定、经济实用等特点，可应用于瓦斯抽采钻场汇流管出气端、瓦斯抽采支管、干管等处，装置规格可依照现场条件制作。
本发明中罐体底部的支架用于支撑罐体，并给放水除渣操作留足空间。
过滤抑火器的进气管的出气端口弯曲向下并没入过滤水中，使输送过来的含有杂质或高温的抽采气体直接进入过滤水进行过滤或冷却；而出气管的进气端口设计成弯曲朝上，使过滤和冷却后的气体上行一段距离后继续降温，且气体中少是的粉尘进行一步由于重力而下落后进行出气管，从而达到对气体的进一步过滤和冷却作用。
进气管的出气端口没入过滤水中20-50cm，保证了抽采气体全部进入水中进行过滤，避免其溢出水面达不到过滤、冷却的作用。
过滤抑火器中过滤水的水量控制是通过液位器进行观测，然后通过控制进水阀来进行补水。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明中过滤抑火器的结构示意图。
图中：1-支管，2-汇流管，3-负压进管，4-管路法兰，5-过滤抑火器，6-负压出管，7-闸阀，8-抽采管路；
501-进气管，502-罐体，503-泄爆盖，504-固定螺栓，505-上盖法兰，506-出气管，507-加水均压口，508-进水阀，509-液位器，510-支撑架，511-闷盖，512-放水除渣口，513-过滤水，514-阻隔铜网。
具体实施方式
结合技术方案和附图详细叙述本发明专利的具体实施方式。
如图1所示，一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，包括设于高位钻场内的汇流管2，汇流管2的进气端设有多个用于收集高位钻孔内气体的支管1；汇流管2的出气端通过负压进管3与过滤抑火器5的进气管连接，过滤抑火器5的出气管依次通过负压出管6、闸阀7与抽采管路8连接。
进一步方案，负压进管3与进气管之间、出气管与负压出管6之间均通过管路法兰4连接。
如图2所示，过滤抑火器5包括装有过滤水513的罐体502，所述过滤水513的液面上方水平设有阻隔铜网514，位于阻隔铜网514上方的罐体502侧部开设有加水均压口507；所述罐体502的底部设有放水除渣口512，罐体502的一侧设有进气管501、另一侧设有出气管506，所述进气管501的出气端口弯曲向下并没入过滤水513中，所述出气管506的进气端口弯曲朝上。
所述进气管501的出气端口没入过滤水513中20-50cm。
所述罐体502的顶端开口处设有泄爆盖503，所述泄爆盖503通过上盖法兰505用固定螺栓504固定在罐体502的开口处。所述罐体502的底部固设有支撑架510，方便对其进行放水除渣操作；罐体502的侧部设有液位器509，方便观测罐体内过滤水的水位。
所述放水除渣口512设有闷盖511，所述加水均压口507设有进水阀508。
将各个高位钻孔的抽采气体通过支管汇集到汇流管中，再通过负压进管输送到过滤抑火器过滤中进行过滤、抑火处理，即气体经过滤抑火器的进气管导入过滤水中，依次经过过滤水和阻隔铜网的过滤，除去气体中夹杂的碎矸、粉尘等，并将高温气体或火苗进行冷却、窒息作用达到降温、消除火源目的，然后气体再向上运行进入出气管中，通过负压出管、闸阀进入瓦斯抽采管路中。
其主要作用如下：
过滤：抽采气源通过支管1进入汇流管2中汇总，通过负压进管3进入过滤抑火器5的罐体502内的过滤水513内，抽采气源中混杂的粉尘和碎矸，由于重力和湿润作用，落于罐体502的底部，打开闷盖511通过放水除渣口512进行清除，干净的气源通过出气管506和进入负压出管6、闸阀7输送到抽采管路8中。
抑火：高温气源、火星或火苗通过支管1进入汇流管2中汇总，通过负压进管3进入过滤抑火器5的罐体502内的过滤水513内，从而被冷却降温窒息灭火，残余火苗通过气泡冒出水面时，又被设于过滤水513水面上的阻隔铜网514打碎冷却灭火，从而消除火灾隐患。如火灾爆轰波过大，则可打开罐体502顶端的泄爆盖503进行被动泄压，防止爆轰波过大冲坏抽采系统。
经实验与现场测试，过滤抑火效果显著，极大的提高了抽采系统的安全性和抽采效率，减小了经济投资和人力投入，并且在使用中性能稳定，可靠性强。
以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：包括设于高位钻场内的汇流管(2)，所述汇流管(2)通过过滤抑火器(5)与抽采管路(8)连接；所述过滤抑火器(5)包括装有过滤水(513)的罐体(502)，所述过滤水(513)的液面上方水平设有阻隔铜网(514)，位于阻隔铜网(514)上方的罐体(502)侧部开设有加水均压口(507)；所述罐体(502)的底部设有放水除渣口(512)，罐体(502)的一侧设有进气管(501)、另一侧设有出气管(506)，所述进气管(501)的出气端口弯曲向下并没入过滤水(513)中，所述出气管(506)的进气端口弯曲朝上。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述汇流管(2)的出气端通过负压进管(3)与过滤抑火器(5)的进气管(501)连接，过滤抑火器(5)的出气管(506)依次通过负压出管(6)、闸阀(7)与抽采管路(8)连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述负压进管(3)与进气管(501)之间、出气管(506)与负压出管(6)之间均通过管路法兰(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述汇流管(2)的进气端设有多个用于收集高位钻孔内气体的支管(1)。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述进气管(501)的出气端口没入过滤水(513)中20-50cm。
6.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述罐体(502)的顶端开口处设有泄爆盖(503)，所述泄爆盖(503)通过上盖法兰(505)用固定螺栓(504)固定在罐体(502)的开口处。
7.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述罐体(502)的底部固设有支撑架(510)，所述放水除渣口(512)设有闷盖(511)，所述加水均压口(507)设有进水阀(508)。
8.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采管路过滤抑火系统，其特征在于：所述罐体(502)的侧部设有液位器(509)。
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