CN105673066B - 瓦斯收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓦斯收集装置，包括煤气水分离器，所述煤气水分离器包括气水分离腔、进口、排渣口和排气口，所述瓦斯收集装置还包括负压抽取瓦斯组件和瓦斯抽取管，所述瓦斯抽取管包括主管和从所述主管的上方延伸出的第一分支管、从所述主管的下方延伸出的第二分支管，所述主管与外部钻杆连通，所述第一分支管与所述负压抽取瓦斯组件连通，所述第二分支管与所述煤气水分离器的所述进口连通，所述煤气水分离器的所述排气口通过第一管路与所述负压抽取瓦斯组件连通。本发明能够在钻孔的同时快速、高效收集瓦斯，解决了长钻孔、高瓦斯煤层的施工过程中瓦斯喷出以及超限的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯防超限的技术领域，尤其涉及一种用于长钻孔施工中的瓦斯收集装置。
背景技术
瓦斯灾害是矿井五大灾害之一，目前，井下主要采取抽采瓦斯的方法来预防瓦斯灾害事故的发生。但是，在钻孔施工过程中，受井下复杂条件以及打钻技术的约束，孔内瓦斯涌出所造成的瓦斯喷出及钻场附近区域瓦斯超限问题时有发生。尤其是长钻孔、高瓦斯煤层的施工现场，瓦斯超限问题尤为突出，其结果严重影响了钻孔的施工进度和施工现场的安全保障。目前常采用瓦斯、煤、水分离装置来控制钻孔过程中的瓦斯喷出或超限，但是瓦斯逸出区域过多，仅用分离装置不能有效地分离收集瓦斯。因此，为了解决长钻孔、高瓦斯煤层的施工过程中瓦斯喷出以及超限的问题，有必要设计一种能够在钻孔的同时快速、高效收集瓦斯的瓦斯收集装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够在钻孔的同时快速、高效收集瓦斯的瓦斯收集装置。
本发明的技术方案提供一种瓦斯收集装置，包括煤气水分离器，所述煤气水分离器包括气水分离腔、进口、排渣口和排气口，所述进口与所述气水分离腔的上部连通，所述排渣口与所述气水分离腔的底部连通，所述排气口与所述气水分离腔的顶部连通，
所述瓦斯收集装置还包括负压抽取瓦斯组件和瓦斯抽取管，所述瓦斯抽取管包括主管和从所述主管的上方延伸出的第一分支管、从所述主管的下方延伸出的第二分支管，所述主管与外部钻杆连通，所述第一分支管与所述负压抽取瓦斯组件连通，所述第二分支管与所述煤气水分离器的所述进口连通，所述煤气水分离器的所述排气口通过第一管路与所述负压抽取瓦斯组件连通。
进一步地，所述瓦斯收集装置还包括第一瓦斯收集器，所述第一瓦斯收集器连通在所述第一分支管与所述负压抽取瓦斯组件之间。
进一步地，所述第一分支管通过第二管路直接与所述负压抽取瓦斯组件连通，所述第一分支管通过第三管路直接与所述第一瓦斯收集器连通。
进一步地，所述负压抽取瓦斯组件包括负压主管路、集管器、第一管路、第二管路和第三管路，所述集管器汇集所述第一管路、第二管路和第三管路后与所述负压主管路连通。
进一步地，所述负压抽取瓦斯组件还包括放水器，所述放水器与所述集管器连接。
进一步地，所述第一瓦斯收集器为气囊。
进一步地，所述煤气水分离器的所述排渣口处设有第二瓦斯收集器，所述第二瓦斯收集器通过第四管路与所述负压抽取瓦斯组件连通。
进一步地，所述煤气水分离器还包括沉淀池，所述排渣口与所述沉淀池连通。
进一步地，所述排渣口处还安装有逆止阀。
进一步地，所述排渣口包括弯头部，所述弯头部与所述气水分离腔的底部连接。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
本发明通过瓦斯抽取管与钻杆连通，将钻杆内的瓦斯通过瓦斯抽取管上方的第一分支管，在负压的作用下流入负压抽取瓦斯组件中，避免了钻孔过程中大量瓦斯从孔口喷出以及钻场瓦斯超限的问题；未经第一分支管排完的瓦斯，随煤和水一起进入到煤气水分离器中，在煤气水分离器中进一步分离出瓦斯，最终也在负压的作用下流入到负压抽取瓦斯组件中。本发明能够在钻孔的同时快速、高效收集瓦斯，解决了长钻孔、高瓦斯煤层的施工过程中瓦斯喷出以及超限的问题。
附图说明
图1是本发明一实施例中瓦斯收集装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例中瓦斯抽取管的局部结构示意图。
附图标记对照表：
1-煤气水分离器 2-负压抽取瓦斯组件 3-瓦斯抽取管
4-第一瓦斯收集器 5-第二瓦斯收集器
11-气水分离腔 12-进口 13-排渣口
14-排气口 15-沉淀池 16-逆止阀
21-负压主管路 22-集管器 23-第一管路
24-第二管路 25-第三管路 26-第四管路
27-放水器 31-主管 32-第一分支管
33-第二分支管 34-密封件 41-瓦斯检测仪
131-弯头部 100-外部钻杆 101-钻机
200-煤壁 201-孔口
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1-2所示，瓦斯收集装置，包括煤气水分离器1，煤气水分离器1包括气水分离腔11、进口12、排渣口13和排气口14，进口12与气水分离腔11的上部连通，排渣口12与气水分离腔11的底部连通，排气口14与气水分离腔11的顶部连通，瓦斯收集装置还包括负压抽取瓦斯组件2和瓦斯抽取管3，瓦斯抽取管3包括主管31和从主管31的上方延伸出的第一分支管32、从主管31的下方延伸出的第二分支管33，主管31与外部钻杆100连通，第一分支管32与负压抽取瓦斯组件2连通，第二分支管33与煤气水分离器1的进口12连通，煤气水分离器1的排气口14通过第一管路23与负压抽取瓦斯组件2连通。
其中，如图2所示，钻机101的钻杆100与瓦斯抽取管3连通。使用时，钻杆100插入到煤壁200中。钻杆100深入到煤层中，在钻孔的过程中，当遇到大量瓦斯从孔口喷出以及钻场瓦斯超限的问题。由于瓦斯为气体，相对重量较轻，大部分瓦斯流入到设置在主管31上方的第一分支管32中，由于第一分支管32与负压抽取瓦斯组件2连通，瓦斯在负压的作用下，迅速从第一分支管32被抽走。避免了钻孔过程中大量瓦斯从孔口喷出以及钻场瓦斯超限的问题。另外，未经第一分支管32排完的瓦斯，随煤和水一起进入到设置在主管31下方的第二分支管33中，由于第二分支管33与煤气水分离器1的进口12连通，瓦斯、煤、水的混合物进入到煤气水分离器1的气水分离腔11中，在气水分离腔11中进一步分离出瓦斯。具体为，瓦斯从气水分离腔11顶部的排气口14排除，在负压的作用下流入到负压抽取瓦斯组件2中。煤水的混合物进入到气水分离腔11底部的排渣口13中，实现了瓦斯与煤水的分离。
本发明至少包括了两条瓦斯收集路线，第一条为直接从瓦斯抽取管收集瓦斯，第二条通过煤气水分离器来收集瓦斯。尤其是对于长钻孔、高瓦斯煤层的施工来说，长钻孔时钻杆深入到煤层的深度可能达到1000米以上，瓦斯较多、喷孔现象严重，如果遇到高瓦斯煤层，瓦斯的量会更多。本发明能够在钻孔的同时快速、高效收集瓦斯，解决了长钻孔、高瓦斯煤层的施工过程中瓦斯喷出以及超限的问题。
本实施例中，如图1所示，瓦斯收集装置还包括第一瓦斯收集器4，第一瓦斯收集器4连通在第一分支管33与负压抽取瓦斯组件2之间。第一分支管32通过第二管路24直接与负压抽取瓦斯组件2连通，第一分支管32通过第三管路25直接与第一瓦斯收集器4连通。
当大量瓦斯喷出时，瓦斯在负压的作用下从第一分支管33，进入到第一瓦斯收集器4中，第一瓦斯收集器4起到了缓存大量瓦斯的作用。然后瓦斯再从第一瓦斯收集器4逐渐流入到负压抽取瓦斯组件2中；同时部分瓦斯通过第二管路24直接流向负压抽取瓦斯组件2。也就是说，在第一条瓦斯收集线路中又分出两条分支的瓦斯收集线路。由于负压抽取瓦斯组件2的负压的压力有限，当喷出的瓦斯量过大时，不能完全满足瓦斯的收集需求，第一瓦斯收集器4能够迅速将大量喷出的瓦斯缓冲存储在里面，当喷出的瓦斯量减少后，负压抽取瓦斯组件2再逐渐将瓦斯从第一瓦斯收集器4中抽走。而直接通过第二管路24流向负压抽取瓦斯组件2的瓦斯收集线路也为第一瓦斯收集器4分担了部分瓦斯抽取的任务。
较佳地，上面两条分支的瓦斯收集线路也可以只保留任意一种。
本实施例中，第一瓦斯收集器4为气囊。由于气囊具有一定的弹性，当大量瓦斯涌入时，气囊迅速胀大；当瓦斯被抽走后，气囊回缩。
本实施例中，如图1所示，第一瓦斯收集器4的附近还设有瓦斯检测仪41，该瓦斯检测仪41用于检测第一瓦斯收集器4是否有瓦斯泄漏的情况。能够及时发现因气囊过度膨胀导致的气囊破损、瓦斯泄漏，避免危险的发生。
较佳地，还可以在孔口201(参见图2)上方设置瓦斯检测仪，用于观测孔口201处的瓦斯情况，当瓦斯有升高的趋势时，增大负压抽取瓦斯组件2的负压压力。
本实施例中，如图1所示，负压抽取瓦斯组件2包括负压主管路21、集管器22、第一管路23、第二管路24、第三管路25和第四管路26，集管器22汇集所述第一管路23、第二管路24、第三管路25和第四管路26后与负压主管21路连通。
其中，第一管路23用于连通第二条瓦斯收集路线，第二管路24用于连通第一条的其中一条分支瓦斯收集路线，第三管路25用于连通第一条的另一条分支瓦斯收集路线，第四管路26用于连通第三条瓦斯收集路线。后面会详细介绍第三条瓦斯收集路线。
本实施例中，如图1所示，负压抽取瓦斯组件2还包括放水器27，放水器27与集管器22连接。由于负压抽取瓦斯组件2在抽取瓦斯的过程中，会有少量的水汽进入到第一管路23、第二管路24、第三管路25和第四管路26中，为了防止负压抽出的水阻塞主管路21，将放水器27连接在主管路21之前，放水器27提前将进入到集管器22中的水排走。
本实施例中，如图1所示，煤气水分离器1的排渣口13处设有第二瓦斯收集器5，第二瓦斯收集器5通过第四管路26与负压抽取瓦斯组件2连通。
由于排渣口13中排出的煤水混合物仍然含有一定浓度的瓦斯，在排渣口13处设有第二瓦斯收集器5，并且第二瓦斯收集器5与负压抽取瓦斯组件2连通，用于收集残留的瓦斯。形成了第三条瓦斯收集线路。
优选地，如图1所示，煤气水分离器1还包括沉淀池15，排渣口13与沉淀池15连通。
排渣口13排出的煤水混合物进入到沉淀池15中，在沉淀池15中将煤和水分离，煤渣在沉淀池15中经分级过滤沉淀后进行清理，有效地减少了污水对巷道的污染，减少清理水沟、水仓中积煤的次数，减少对排水管路的堵塞，减轻井下作业人员的工作量。
较佳地，如图1所示，排渣口13处还安装有逆止阀16。逆止阀16使煤气水分离器1停止钻孔施工后，在负压作用下保持封闭状态。
较佳地，如图1所示，排渣口13包括弯头部131，弯头部131与气水分离腔11的底部连接。弯头部131使排渣口13处于全封闭状态。
本发明在黄白茨煤矿等现场工业性试验表明，使用本瓦斯收集装置后，钻场瓦斯浓度0.15％～0.25％，远低于1％的瓦斯允许浓度，为顺层长钻孔的快速、高效、安全掘进提供保障。本发明通过多条瓦斯收集线路的巧妙布置，可以有效地预防长钻孔施工过程中瓦斯浓度超限问题的发生。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种瓦斯收集装置，包括煤气水分离器，所述煤气水分离器包括气水分离腔、进口、排渣口和排气口，所述进口与所述气水分离腔的上部连通，所述排渣口与所述气水分离腔的底部连通，所述排气口与所述气水分离腔的顶部连通，其特征在于，所述瓦斯收集装置还包括负压抽取瓦斯组件和瓦斯抽取管，所述瓦斯抽取管包括主管和从所述主管的上方延伸出的第一分支管、从所述主管的下方延伸出的第二分支管，所述主管与外部钻杆连通，所述第一分支管与所述负压抽取瓦斯组件连通，所述第二分支管与所述煤气水分离器的所述进口连通，所述煤气水分离器的所述排气口通过第一管路与所述负压抽取瓦斯组件连通；
所述瓦斯收集装置还包括第一瓦斯收集器，所述第一瓦斯收集器连通在所述第一分支管与所述负压抽取瓦斯组件之间；
所述煤气水分离器的所述排渣口处设有第二瓦斯收集器，所述第二瓦斯收集器通过第四管路与所述负压抽取瓦斯组件连通，所述第二瓦斯收集器用于收集所述排渣口处残留的瓦斯。
2.根据权利要求1所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述第一分支管通过第二管路直接与所述负压抽取瓦斯组件连通，所述第一分支管通过第三管路直接与所述第一瓦斯收集器连通。
3.根据权利要求2所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述负压抽取瓦斯组件包括负压主管路、集管器、第一管路、第二管路和第三管路，所述集管器汇集所述第一管路、第二管路和第三管路后与所述负压主管路连通。
4.根据权利要求3所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述负压抽取瓦斯组件还包括放水器，所述放水器与所述集管器连接。
5.根据权利要求1所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述第一瓦斯收集器为气囊。
6.根据权利要求1所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述煤气水分离器还包括沉淀池，所述排渣口与所述沉淀池连通。
7.根据权利要求6所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述排渣口处还安装有逆止阀。
8.根据权利要求6或7所述的瓦斯收集装置，其特征在于，所述排渣口包括弯头部，所述弯头部与所述气水分离腔的底部连接。
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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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |