CN105626144A - 一种下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水装置。该装置由排水管口自动控制阀、导气管、花管、钻孔封孔结构、测压管、压力表、压力表后阀、三通、压力表前阀和排水管组成。其中，排水管口自动控制阀由固定管、弹性膜片、密封垫、气腔和可调支架组成。利用弹性膜片两侧受力不等控制排水管的开闭，利用测压气室与钻孔外气体压力差和毛细管结构作为排水管的排水动力，利用毛细管的小管径控制排水速度，整个排水过程测压气室与排水管外始终处于水封状态，不发生测压气室气体泄漏，从而实现不需外在排水动力情况下的可靠连续缓慢排水。
Description
技术领域
本发明涉及矿井瓦斯防治技术领域，适用于煤矿井下下向测压钻孔排水方面。
背景技术
瓦斯压力是衡量煤层瓦斯赋存情况的重要参数，也是煤矿生产过程中必须掌握的基础参数之一。现场测试是获取瓦斯压力的基本方法，当测压钻孔内含水时，会导致测压结果不准确，下向测压钻孔由于难以获知测压气室内水量情况和测压管内是否含有水柱，往往导致实测压力误差大，甚至测压失败。下向测压钻孔消除水影响的主要方法是，用抽水装置抽除钻孔内积水，但抽采时机的控制较为关键，一旦误排测压气室内的气体，会导致测压过程延长，甚至测压失败。如何实现既能消除测压钻孔内积水的影响，又不影响测压进程和测压结果，是下向测压钻孔成功测压的关键，也是困扰煤矿安全生产技术与管理人员的主要难题。
发明内容
为实现下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水，本发明提出一种下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水装置。
该装置结构如图1所示，由排水管口自动控制阀1、导气管2、花管3、钻孔封孔结构4、测压管5、压力表6、压力表后阀7、三通8、压力表前阀9和排水管10组成。
装置结构中，根据导气管长度、下向钻孔的倾角以及弹性膜片受力变形特征，确定固定管管口与密封垫之间的间距。
测压钻孔内没有积水时，排水管口自动控制阀的弹性膜片处于初始状态，密封垫与固定管口紧密接触，封堵固定管口，排水管处于关闭状态。当钻孔壁发生渗水，水在测压气室内逐渐积聚，液面升高，并将排水管口自动控制阀淹没水下时，弹性膜片内外两侧受力发生变化，外侧压力逐渐大于内侧气腔气体压力，并导致膜片逐渐内凹，密封垫慢慢脱离排水管的固定管口，钻孔内积水进入排水管，在排水管内毛细管束组的毛细作用和测压气室内外的气压差作用下，积水经排水管逐渐排至钻孔外。随着气室内积水的慢慢排出，排水管口自动控制阀距离钻孔内积水液面的高差减小，弹性膜片外侧作用力减小，弹性膜片缓慢恢复，密封垫距离排水管固定管口的距离逐渐减小，以致完全接触并封堵排水管，排水管不再排水。随着钻孔内积水增多，排水管再次打开，如此往复，实现测压钻孔的连续缓慢排水。整个排水过程中，测压气室与排水管外始终处于水封状态，不会发生测压气室气体泄漏。
本发明利用弹性膜片两侧受力不等控制排水管的开闭，利用气体压力差和毛细管对水的毛细现象作为排水管的排水动力，利用毛细管的小管径控制排水速度，原理简单，可靠性高，且不需外在排水动力即可实现连续排水。
附图说明
图1为一种下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水装置。
图中标号：1—排水管口自动控制阀、2—导气管、3—花管、4—钻孔封孔结构、5—测压管、6—压力表、7—压力表后阀、8—三通、9—压力表前阀、10—排水管、11—测压气室、1-1—固定管、1-2—弹性膜片、1-3—密封垫、1-4—气腔、1-5—可调支架。
具体实施方式
如图1所示，一种下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水装置包括排水管口自动控制阀、导气管、花管、钻孔封孔结构、测压管、压力表、压力表后阀、三通、压力表前阀和排水管。其中，排水管口自动控制阀由固定管、弹性膜片、密封垫、气腔和可调支架组成。
下向测压钻孔成孔时，钻孔穿透煤层底板一段距离，在煤层底板形成积水和煤岩泥的沉积空间。
根据导气管长度、下向钻孔的倾角以及弹性膜片受力变形特征，确定固定管管口与密封垫之间的间距，安装测压钻孔自动排水装置。
测压钻孔内没有积水时，弹性膜片处于初始状态，密封垫与固定管口紧密接触，封堵固定管口，排水管处于关闭状态。当钻孔壁发生渗水时，水在测压气室内逐渐积聚，液面升高，并将排水管口自动控制阀淹没水下时，弹性膜片内外两侧受力发生变化，外侧压力逐渐大于内侧气腔气体压力，并导致膜片逐渐内凹，密封垫慢慢脱离排水管的固定管口，钻孔内积水进入排水管，在排水管内毛细管束组的毛细作用和测压气室内外的气压差作用下，积水经排水管逐渐排至钻孔外。
随着气室内积水的慢慢排出，排水管口自动控制阀距离钻孔内积水液面的高差减小，弹性膜片外侧作用力减小，弹性膜片缓慢恢复，密封垫距离排水管固定管口的距离逐渐减小，以致完全接触并封堵排水管，排水管不再排水。
随着钻孔内积水增多，排水管再次打开，如此往复，实现测压钻孔的连续缓慢排水。
Claims (5)
1.一种下向煤层瓦斯测压钻孔自动排水装置，其特征在于装置由：排水管口自动控制阀、导气管、花管、钻孔封孔结构、测压管、压力表、压力表后阀、三通、压力表前阀和排水管组成。
2.根据权利要求书1所述的排水管口自动控制阀，其特征在于由固定管、弹性膜片、密封垫、气腔和可调支架组成。
3.根据权利要求书1所述的排水管，其特征在于：排水管内为毛细管束组，一端连接排水管口自动控制阀的固定管，另一端至测压钻孔孔外。
4.根据权利要求书2所述的弹性膜片，其特征在于：弹性膜片外侧固定密封垫，当弹性膜片两侧受力不等时，发生形变，控制密封垫对固定管的开闭状态。
5.根据权利要求书2所述的可调支架，其特征在于：控制和定位固定管，调节固定管管口与密封垫之间的间距。
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