CN108049912A - 瓦斯抽采钻孔立式电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电动智能排渣放水器及其使用方法，包括电机、传动装置、放水器壳体、支架，电机与传动装置连接，用于控制传动装置上下运动，实现放水器积渣蓄水和排渣放水，传动装置安装于放水器壳体内部，支架安装在放水器壳体底部，用于支撑放水器，本发明主要应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔管路积渣积水的排放。其使用方法：首先确定放水器放水时间间隔；通过电机设置积渣蓄水、放水时间；将放水器与抽采管路连接。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放水，克服了传统放水器易堵塞、放水效率低等问题。

Description

瓦斯抽采钻孔立式电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电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电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：瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，包括电机、传动装置、放水器壳体、支架组成，所述的电机与传动装置连接，用于控制传动装置上下运动，实现放水器积渣蓄水和排渣放水；传动装置安装于放水器壳体内部；支架安装在放水器壳体底部，用于支撑放水器。

瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，所述电机固定在放水器壳体外部或放水器壳体内部，电机与放水器壳体的连接部位设有通气孔，用于放水时保障放水器壳体内腔与大气连通。

瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，所述传动装置由上导向筒、上导向滑块、上螺杆、上导向密封环、传动杆、下导向筒、下导向滑块、下螺杆、下导向密封环组成；上导向筒与放水器壳体连接，其内壁设置导向槽；上导向滑块由滑片、导向筒组成，滑片能够在上导向筒的导向槽内滑动，导向筒内设置与上螺杆相配合的螺纹结构；上螺杆安装于电机上，电机旋转带动上螺杆旋转，上螺杆带动与之配合的上导向滑块上下运动；上导向密封环与上导向滑块连接，并与之同步上下运动，实现放水器与外部大气环境的连通与关闭；传动杆安装于上螺杆和下螺杆之间；下导向筒安装于放水器壳体底部，其内壁设置导向槽；下导向滑块由滑片、导向筒组成，滑片能够在下导向筒的导向槽内滑动，导向筒内设置与下螺杆相配合的螺纹结构；下螺杆与传动杆连接，电机旋转带动上螺杆旋转，通过传动杆，下螺杆与上螺杆同步旋转，下螺杆带动与之配合的下导向滑块上下运动；下导向密封环与下导向滑块连接，并与之同步上下运动，实现放水器排水口的打开与关闭；上导向密封环、下导向密封环上设置密封圈。

瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，所述放水器壳体由进水口、排水口、抽气口组成。

瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器的使用方法，采用瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，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. 用于放水时，传动杆设计为圆柱状；用于排渣并放水时，传动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；

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，电机启动打开排水口开始放水，放水时间为5 s～20 s。

采用上述技术方案，通过设计一种新型结构放水器，通过电机智能控制阀设置积渣蓄水、排渣放水时间段，利用螺杆传动原理将电机旋转运动转化为直线运动，控制传动装置上下运动，实现放水器积渣蓄水、排渣放水工作状态的切换安全可靠，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电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蓄水工作状态的结构剖视图；

图2是本发明实施例一放水器蓄水工作状态的三维结构示意图

图3是本发明实施例一放水器放水工作状态的结构剖视图；

图4是本发明实施例一放水器放水工作状态的三维结构示意图；

图5是本发明实施例一上导向筒的剖视图；

图6是本发明实施例一上导向筒的俯视图；

图7是本发明实施例一上导向滑块的剖视图；

图8是本发明实施例一上导向滑块的俯视图；

图9是抽采管路正常抽采工作状态原理图；

图10是本发明实施例二放水器蓄水工作状态的结构剖视图；

图11是本发明实施例二放水器蓄水工作状态的三维结构示意图

图12是本发明实施例二放水器放水工作状态的结构剖视图；

图13是本发明实施例二放水器放水工作状态的三维结构示意图；

图14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15是本发明实施例三放水器积渣蓄水工作状态的三维结构示意图

图16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17是本发明实施例三放水器排渣放水工作状态的三维结构示意图；

图18是本发明实施例四放水器积渣蓄水工作状态的结构剖视图；

图19是本发明实施例四放水器积渣蓄水工作状态的三维结构示意图

图20是本发明实施例四放水器排渣放水工作状态的结构剖视图；

图21是本发明实施例四放水器排渣放水工作状态的三维结构示意图；

图22是本发明实施例五放水器积渣蓄水工作状态的结构剖视图；

图23是本发明实施例五放水器排渣放水工作状态的结构剖视图。

具体实施方式

实施例一：如图1～图9所示，瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，包括电机1、传动装置2、放水器壳体3、支架4组成，电机1与传动装置2连接，用于控制传动装置2上下运动，实现放水器积水和放水；传动装置2安装于放水器壳体3内部；支架4安装在放水器壳体3底部，用于支撑放水器。电机1固定在放水器壳体3外部或放水器壳体3内部，电机1与放水器壳体3的连接部位设有通气孔5，用于放水时保障放水器壳体3内腔与大气连通。传动装置2由上导向筒201、上导向滑块202、上螺杆203、上导向密封环204、传动杆205、下导向筒206、下导向滑块207、下螺杆208、下导向密封环209组成；上导向筒201与放水器壳体3连接，其内壁设置导向槽2011；上导向滑块202由滑片2021、导向筒2022组成，滑片2022能够在上导向筒201的导向槽内2011滑动，导向筒2022内设置与上螺杆203相配合的螺纹结构2023；上螺杆203安装于电机1上，电机1旋转带动上螺杆203旋转，上螺杆203带动与之配合的上导向滑块202上下运动；上导向密封环204与上导向滑块202连接，并与之同步上下运动，实现放水器与外部大气环境的连通与关闭；传动杆205安装于上螺杆203和下螺杆208之间；下导向筒206安装于放水器壳体3底部，其内壁设置导向槽2011；下导向滑块207由滑片2021、导向筒2022组成，滑片2021能够在下导向筒206的导向槽2011内滑动，导向筒2022内设置与下螺杆208相配合的螺纹结构2023；下螺杆208与传动杆205连接，电机1旋转带动上螺杆203旋转，通过传动杆205，下螺杆208与上螺杆203同步旋转，下螺杆208带动与之配合的下导向滑块207上下运动；下导向密封环209与下导向滑块207连接，并与之同步上下运动，实现放水器排水口32的打开与关闭；上导向密封环204、下导向密封环209上设置密封圈210。放水器壳体3由进水口31、排水口32、抽气口33组成。

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

①. 基于施工地点煤层抽采钻孔排水量Q，确定放水器蓄水时间。当施工地点抽采钻孔8排水量为1 m³/h≥Q＞0.5 m³/h时，放水器蓄水时间为1 min～3 min；抽采钻孔8排水量为0.5 m³/h≥Q＞0.1 m³/h时，放水器蓄水时间为3 min～15 min；抽采钻孔8排水量为0.1 m³/h≥Q＞0.05 m³/h时，放水器蓄水时间为15 min～30 min；抽采钻孔8排水量为0.05 m³/h≥Q＞0.01 m³/h时，放水器蓄水时间为30 min～150 min；抽采钻孔8排水量为0.01 m³/h≥Q＞0.005 m³/h时，放水器蓄水时间为150 min～300 min；抽采钻孔8排水量为0.005 m³/h≥Q＞0 m³/h时，放水器蓄水时间大于300 min；

②. 用于放水时，传动杆205设计为圆柱状；

③. 将3-10个煤层抽采钻孔8通过联孔装置9连接起来并连接到放水器7的进水口31，放水器抽气口33通过瓦斯抽采支管10与巷道瓦斯抽采主管11连接；

④. 当放水器7达到积渣蓄水时间后，电机1启动打开排水口32开始放水，放水时间为5s～20 s。

下面介绍一下本发明实施例一瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器应用原理：

如图1所示，放水器7处于蓄水工作状态，此时，上导向滑块202、上导向密封环204、下导向筒206、下导向滑块207处于图1状态，保障了放水器7处于良好的密封状态，抽采系统处于正常抽采工作状态；放水时，电机1启动，带动上螺杆203、下螺杆208同步旋转，上螺杆203带动与之配合的上导向滑块202和上导向密封环204向下运动，下螺杆208带动与之配合的下导向滑块207和下导向密封环209向下运动，处于图2状态，此时，电机1与放水器壳体3的连接部位的通气孔5与大气连通，排水口32处于打开状态，保障了放水器7的正常放水。

如图9所示为抽采管路正常抽采工作状态原理图，煤层抽采钻孔9经联孔装置9连接起来并通过管件连接到放水器7进水口31，抽气口33与瓦斯抽采支管10连接，煤层抽采钻孔9中的水经抽采管件汇集到放水器7排出；煤层抽采钻孔9流出的瓦斯经联孔装置9、放水器7、瓦斯抽采支管10汇集到巷道瓦斯抽采主管11，最终抽到地面并加以利用，在瓦斯抽采支管11上设置孔板流量计12用于计量本组抽采钻孔抽出的瓦斯总流量。

实施例二：如图10、图11、图12、图13所示，与实施例一不同的在于，电机1固定在放水器壳体3内部，增加了内置固定套6，电机1安装在内置固定套6内部，上导向筒201连接在内置固定套6下部。

如图10所示，放水器7处于蓄水工作状态，此时，上导向滑块202、上导向密封环204、下导向筒206、下导向滑块207处于图10状态，保障了放水器7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7处于放水工作状态，电机1启动，带动上螺杆203、下螺杆208同步旋转，上螺杆203带动与之配合的上导向滑块202和上导向密封环204向下运动，下螺杆208带动与之配合的下导向滑块207和下导向密封环209向下运动，处于图12状态，使上导向筒201、排水口32处于打开状态，上导向筒201通过上通气孔51、内置固定套6与电机1之间的通道52、导向筒通气孔53与大气连接，保障了放水器7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，但由于将电机1设计到放水器壳体3内部，保障了电机1不受外界环境影响，且容易搬运和安装。

实施例三：如图14、图15、图16、图17所示，与实施例一不同的在于，传动杆205上设置了螺旋叶片2051，能够将积聚在放水器壳体3底部的煤泥快速排出，解决了煤泥堵塞放水器的问题。

实施例四：如图18、图19、图20、图21所示，与实施例三不同的在于，将电机1固定在放水器壳体3内部，增加了内置固定套6，电机1安装在内置固定套6内部。

实施例五：如图22、图23所示，与实施例四不同的在于，当抽采钻孔9内的出渣量较多，煤渣在放水器底部聚集并造成排出困难时，为了提升排渣效率，在传动杆205上设置了螺旋叶片2051，同时，在传动杆205上设置增排导杆2052，有利于快速将积聚在放水器壳体3底部的煤泥排出。

Claims (5)

1.瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，包括电机、传动装置、放水器壳体、支架组成，其特征在于：所述的电机与传动装置连接，用于控制传动装置上下运动，实现放水器积渣蓄水和排渣放水；传动装置安装于放水器壳体内部；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电动智能排渣放水器，其特征在于：所述电机固定在放水器壳体外部或放水器壳体内部，电机与放水器壳体的连接部位设有通气孔，用于放水时保障放水器壳体内腔与大气连通。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，其特征在于：所述传动装置由上导向筒、上导向滑块、上螺杆、上导向密封环、传动杆、下导向筒、下导向滑块、下螺杆、下导向密封环组成；上导向筒与放水器壳体连接，其内壁设置导向槽；上导向滑块由滑片、导向筒组成，滑片能够在上导向筒的导向槽内滑动，导向筒内设置与上螺杆相配合的螺纹结构；上螺杆安装于电机上，电机旋转带动上螺杆旋转，上螺杆带动与之配合的上导向滑块上下运动；上导向密封环与上导向滑块连接，并与之同步上下运动，实现放水器与外部大气环境的连通与关闭；传动杆安装于上螺杆和下螺杆之间；下导向筒安装于放水器壳体底部，其内壁设置导向槽；下导向滑块由滑片、导向筒组成，滑片能够在下导向筒的导向槽内滑动，导向筒内设置与下螺杆相配合的螺纹结构；下螺杆与传动杆连接，电机旋转带动上螺杆旋转，通过传动杆，下螺杆与上螺杆同步旋转，下螺杆带动与之配合的下导向滑块上下运动；下导向密封环与下导向滑块连接，并与之同步上下运动，实现放水器排水口的打开与关闭；上导向密封环、下导向密封环上设置密封圈。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔立式电动智能排渣放水器，其特征在于：所述放水器壳体由进水口、排水口、抽气口组成。

5.瓦斯抽采钻孔立式电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电动智能排渣放水器，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. 用于放水时，传动杆设计为圆柱状；用于排渣并放水时，传动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；

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，电机启动打开排水口开始放水，放水时间为5 s～20 s。