CN107905840A - 瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器及其使用方法，包括进风管智能控制阀、气缸、气动马达、放水器壳体、密封传动装置、支架组成，进风管智能控制阀一端与井下供风管连接，另一端与气缸、气动马达连接，密封传动装置安装于放水器壳体内部并与气动马达连接，支架安装在放水器壳体底部，本发明主要应用于煤矿井下排放瓦斯抽采钻孔管路积渣和积水。其使用方法：首先确定放水器放水时间间隔；通过进风管智能控制阀设置积渣蓄水、放水时间；将放水器分别与巷道供风管、抽采管路连接。本发明设计新颖，通过结构创新，实现了瓦斯抽采管路的智能化高效排渣放水，克服了传统放水器易堵塞、排渣放水效率低等问题。

Description

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器及其使用方法

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器及其使用方法。

背景技术

煤层瓦斯抽采过程中，瓦斯抽采钻孔内的水流和气流会携带煤渣进入抽采管路，为了防止积水或积渣堵塞抽采管路，需要在瓦斯抽采管路上安装排渣放水器，及时将瓦斯抽采管路积水或积渣排出，否则将会影响抽采负压的有效发挥，甚至导致抽采管路完全堵塞。常用的排渣放水器分为手动排渣放水器和浮标式自动排渣放水器。手动排渣放水器，不仅劳动强度大，在钻孔水煤渣较多的情况下，经常因为不能及时排渣放水，而导致抽采管路被水柱堵塞，影响抽采负压的有效发挥，严重时会导致抽采喷孔和瓦斯超限事故。浮标式自动排渣放水器的设计原理是基于阿基米德定律，但抽采钻孔中排出的水含有较多煤泥时，放水器内部积水为多相介质，会造成浮标难以正常动作，导致放水器不能正常放水，浮标式自动排渣放水器在很多矿区难以正常使用，以至于很多矿区仍然被迫采用手动排渣放水器。因此，为了解决抽采系统自动排渣放水这一技术难题，应亟需开发一种可靠、安全的智能化高效排渣放水器。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，通过放水器结构创新，设计一种能够实现定时控制放水且放水可靠的放水器，克服传统放水器劳动强度高、易堵塞、放水效率低等问题，提供一种动力可靠、智能化、放水效率高的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器及使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，包括进风管智能控制阀、气缸、气动马达、放水器壳体、密封传动装置、支架组成，所述的进风管智能控制阀一端与井下供风管连接，另一端与气缸、气动马达连接；密封传动装置安装于放水器壳体内部并与气动马达连接；支架安装在放水器壳体底部，用于支撑放水器。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，所述进风管智能控制阀用于切换气缸、气动马达与井下供风管连接；井下供风管与气缸连通时，实现气缸带动密封传动装置上下运动；井下供风管与气动马达连通时，实现气动马达带动密封传动装置旋转运动。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，所述气缸固定在放水器壳体外部或放水器壳体内部，气缸与放水器壳体的连接部位设有通气孔，用于放水时放水器壳体内腔与大气连通。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，所述气动马达固定于气缸下部，气动马达设有马达通气孔，用于放水时形成与大气连通的通道。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，所述放水器壳体由上导向筒、下导向筒、进水口、排水口、抽气口组成，上导向筒与下导向筒同轴设置。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，所述密封传动装置由上导向密封环、下导向密封环、导渣杆组成，上导向密封环、下导向密封环上设置密封圈，上导向密封环、下导向密封环和导渣杆同轴设置，导渣杆的外圆周表面设置为螺旋凹槽和/或螺旋凸起和/或焊接金属杆件和/或焊接金属叶片。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器的使用方法，采用瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，包括以下步骤：

①. 基于施工地点煤层抽采钻孔排水量Q，确定放水器积渣蓄水时间；当施工地点抽采钻孔排水量为1 m³/h≥Q＞0.5 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为1 min～3 min；抽采钻孔排水量为0.5 m³/h≥Q＞0.1 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为3 min～15 min；抽采钻孔排水量为0.1 m³/h≥Q＞0.05 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为15 min～30 min；抽采钻孔排水量为0.05 m³/h≥Q＞0.01 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为30 min～150 min；抽采钻孔排水量为0.01 m³/h≥Q＞0.005 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为150 min～300 min；抽采钻孔排水量为0.005 m³/h≥Q＞0 m³/h时，放水器积渣蓄水时间大于300 min；

②. 将放水器上的进风管智能控制阀与井下供风管连接；

③. 将3-10个煤层抽采钻孔通过联孔装置连接起来并连接到放水器的进水口，放水器抽气口通过瓦斯抽采支管与巷道瓦斯抽采主管连接；

④. 当放水器达到积渣蓄水时间后，进风管智能控制阀控制气缸动作打开排水口，排水口打开后，进风管智能控制阀自动切换使井下供风管与气动马达连通并带动密封传动装置旋转进行排渣放水，排渣放水时间为10 s～30 s。

采用上述技术方案，通过设计一种新型结构放水器，利用煤矿井下供风管提供动力源，通过进风管智能控制阀设置积渣蓄水、放水时间段。进风管智能控制阀控制放水器积渣蓄水、放水工作状态的智能快速切换，克服了常规放水器劳动强度高、易堵塞、放水效率低等缺陷。可见，本发明瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器及其使用方法，形成了一种新型放水器，实现了瓦斯抽采管路的智能化高效排渣放水，克服了传统放水器易堵塞、放水效率低等问题。

附图说明

图1是本发明实施例一放水器积渣蓄水工作状态的结构剖视图；

图2是本发明实施例一的积渣蓄水工作状态三维结构示意图；

图3是本发明实施例一放水器排渣放水工作状态的结构剖视图；

图4是本发明实施例一的排渣放水工作状态三维结构示意图；

图5是抽采管路正常抽采工作状态原理图；

图6是本发明实施例二放水器积渣蓄水工作状态的结构剖视图；

图7是本发明实施例二的积渣蓄水工作状态三维结构示意图；

图8是本发明实施例二放水器排渣放水工作状态的结构剖视图；

图9是本发明实施例二的排渣放水工作状态三维结构示意图；

图10是本发明实施例三放水器积渣蓄水工作状态的结构剖视图；

图11是本发明实施例三的积渣蓄水工作状态三维结构示意图；

图12是本发明实施例三放水器排渣放水工作状态的结构剖视图；

图13是本发明实施例三的排渣放水工作状态三维结构示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1～图5所示，瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，包括进风管智能控制阀1、气缸2、气动马达3、放水器壳体4、密封传动装置5、支架6组成，进风管智能控制阀1一端与井下供风管10连接，另一端与气缸2、气动马达3连接；密封传动装置5安装于放水器壳体4内部并与气动马达3连接；支架6安装在放水器壳体4底部，用于支撑放水器。进风管智能控制阀1用于切换气缸2、气动马达3与井下供风管10连接；井下供风管10与气缸2连通时，实现气缸带动密封传动装置5上下运动；井下供风管10与气动马达3连通时，实现气动马达3带动密封传动装置5旋转运动。气缸2固定在放水器壳体4外部，气缸2与放水器壳体4的连接部位设有通气孔7，用于放水时放水器壳体4内腔与大气连通。气动马达3固定于气缸下部，气动马达3设有马达通气孔8，用于放水时形成与大气连通的通道。放水器壳体4由上导向筒41、下导向筒42、进水口43、排水口44、抽气口45组成，上导向筒41与下导向筒42同轴设置。密封传动装置5由上导向密封环51、下导向密封环52、导渣杆53组成，上导向密封环51、下导向密封环52上设置密封圈54，上导向密封环51、下导向密封环52和导渣杆53同轴设置，导渣杆53的外圆周表面设置为螺旋叶片55结构。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器的使用方法，采用瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，包括以下步骤：

①. 基于施工地点煤层抽采钻孔排水量Q，确定放水器积渣蓄水时间。当施工地点抽采钻孔排水量为1 m³/h≥Q＞0.5 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为1 min～3 min；抽采钻孔排水量为0.5 m³/h≥Q＞0.1 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为3 min～15 min；抽采钻孔排水量为0.1 m³/h≥Q＞0.05 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为15 min～30 min；抽采钻孔排水量为0.05 m³/h≥Q＞0.01 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为30 min～150 min；抽采钻孔排水量为0.01 m³/h≥Q＞0.005 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为150 min～300 min；抽采钻孔排水量为0.005 m³/h≥Q＞0 m³/h时，放水器积渣蓄水时间大于300 min。

②. 将放水器上的进风管智能控制阀1与井下供风管10连接；

③. 将3-10个煤层抽采钻孔11通过联孔装置12连接起来并连接到放水器9的进水口43，放水器抽气口45通过瓦斯抽采支管13与巷道瓦斯抽采主管14连接；

④. 当放水器达到积渣蓄水时间后，进风管智能控制阀1控制气缸2动作打开排水口44，排水口44打开后，进风管智能控制阀1自动切换使井下供风管10与气动马达3连通并带动密封传动装置5旋转进行排渣放水，排渣放水时间为10 s～30 s。

下面介绍一下本发明实施例一瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器应用原理：

通过放水器结构创新，充分利用煤矿井下供风管10，实现风力驱动放水器智能化工作。如图1所示，放水器9处于积渣蓄水工作状态，此时，气缸2处于图1状态，密封传动装置5的所处位置，保障了放水器9处于良好的密封状态，抽采系统处于正常抽采工作状态；如图3所示，放水器9处于放水工作状态，当到达进风管智能控制阀1放水时间段时，进风管智能控制阀1切换阀位，气缸2工作活塞处于图3所示位置，密封传动装置5的导渣杆53带动上导向密封环51和下导向密封环52移动，使上导向筒41、排水口44处于打开状态，同时，进风管智能控制阀1自动切换使井下供风管10与气动马达3连通并带动密封传动装置5旋转进行辅助排渣放水，导渣杆53的外圆周表面设置有螺旋叶片55，能够将积聚在放水器壳体4底部的煤泥快速排出，解决了煤泥堵塞放水器的问题。

实施例二：如图6～图9所示，与实施例一不同的在于，减小放水器壳体4底部锥角，放水器壳体4整体呈锥形，尽管放水器的储水量减小，但有利于放水，特别是抽采钻孔排出的水中含煤泥较多时，更有利于排渣放水。

实施例三：如图10～图13所示，与实施例一不同的在于，气缸2固定在放水器壳体4内部，增加了内置固定套17，气缸2安装在内置固定套17内部，上导向筒41连接在内置固定套17下部。

如图10所示，放水器9处于积渣蓄水工作状态，此时，气缸2处于图10状态，密封传动装置5的所处位置，保障了放水器9处于良好的密封状态，抽采系统处于正常抽采工作状态；如图12所示，放水器9处于放水工作状态，当到达进风管智能控制阀1放水时间段时，进风管智能控制阀1切换阀位，气缸2工作活塞处于图12所示位置，密封传动装置5的导渣杆53带动上导向密封环51和下导向密封环52移动，使上导向筒41、排水口44处于打开状态，上导向筒41通过马达通气孔8、气缸下通气孔71、气缸下通气孔72、顶盖通气孔73与大气连接，保障了放水器9内部负压环境下的正常放水工作状态。该结构设计尽管会占用放水器的内部空间，但由于将气缸2设计到放水器壳体4内部，保障了气缸2不受外界环境影响，且容易搬运和安装。

Claims (7)

1.瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，包括进风管智能控制阀、气缸、气动马达、放水器壳体、密封传动装置、支架组成，其特征在于：所述的进风管智能控制阀一端与井下供风管连接，另一端与气缸、气动马达连接；密封传动装置安装于放水器壳体内部并与气动马达连接；支架安装在放水器壳体底部，用于支撑放水器。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，其特征在于：所述进风管智能控制阀用于切换气缸、气动马达与井下供风管连接；井下供风管与气缸连通时，实现气缸带动密封传动装置上下运动；井下供风管与气动马达连通时，实现气动马达带动密封传动装置旋转运动。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，其特征在于：所述气缸固定在放水器壳体外部或放水器壳体内部，气缸与放水器壳体的连接部位设有通气孔，用于放水时放水器壳体内腔与大气连通。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，其特征在于：所述气动马达固定于气缸下部，气动马达设有马达通气孔，用于放水时形成与大气连通的通道。

5.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，其特征在于：所述放水器壳体由上导向筒、下导向筒、进水口、排水口、抽气口组成，上导向筒与下导向筒同轴设置。

6.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，其特征在于：所述密封传动装置由上导向密封环、下导向密封环、导渣杆组成，上导向密封环、下导向密封环上设置密封圈，上导向密封环、下导向密封环和导渣杆同轴设置，导渣杆的外圆周表面设置为螺旋凹槽和/或螺旋凸起和/或焊接金属杆件和/或焊接金属叶片。

7.瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器的使用方法，采用如权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式气动智能排渣放水器，其特征在于：包括以下步骤：

①. 基于施工地点煤层抽采钻孔排水量Q，确定放水器积渣蓄水时间；当施工地点抽采钻孔排水量为1 m³/h≥Q＞0.5 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为1 min～3 min；抽采钻孔排水量为0.5 m³/h≥Q＞0.1 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为3 min～15 min；抽采钻孔排水量为0.1 m³/h≥Q＞0.05 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为15 min～30 min；抽采钻孔排水量为0.05 m³/h≥Q＞0.01 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为30 min～150 min；抽采钻孔排水量为0.01 m³/h≥Q＞0.005 m³/h时，放水器积渣蓄水时间为150 min～300 min；抽采钻孔排水量为0.005 m³/h≥Q＞0 m³/h时，放水器积渣蓄水时间大于300 min；

②. 将放水器上的进风管智能控制阀与井下供风管连接；

③. 将3-10个煤层抽采钻孔通过联孔装置连接起来并连接到放水器的进水口，放水器抽气口通过瓦斯抽采支管与巷道瓦斯抽采主管连接；

④. 当放水器达到积渣蓄水时间后，进风管智能控制阀控制气缸动作打开排水口，排水口打开后，进风管智能控制阀自动切换使井下供风管与气动马达连通并带动密封传动装置旋转进行排渣放水，排渣放水时间为10 s～30 s。