CN108708685A - 一种煤层螺杆注水装置以及注水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层螺杆注水装置以及注水方法，壳体内布置有衬套，衬套内布置有能转动的注水螺杆，衬套在与注水螺杆对应处设置有螺纹腔，螺纹腔与注水螺杆相适配，壳体与一注水管相连接，壳体在衬套与注水管连接处的外周布置有膨胀封孔胶管，膨胀封孔胶管与供水管相连通，壳体在衬套的前端设置有单向溢流器，该单向溢流器与螺纹腔相连通，单向溢流器后方设置有用于定位的定位卡板。利用膨胀封孔胶管实现与注水钻孔间的密封，利用液压驱动注水螺杆运转吸液，推动水沿轴向均匀稳定地运移，持续地向煤层裂隙施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量，同时利用膨胀胶管封孔回收率高，注水完成后可将装置取出，实现了循环利用。

Description

一种煤层螺杆注水装置以及注水方法

技术领域

本发明涉及煤层注水领域，尤其涉及一种煤层螺杆注水装置以及注水方法。

背景技术

采煤过程中产生的煤尘不仅使长期处于该环境下工作的作业人员患上职业尘肺病，给作业人员及其家属带来沉重的经济负担和精神痛苦；而且高浓的煤尘还会发生或参与爆炸，对工人的人身安全及矿井安全构成极大的威胁。煤层注水预先湿润煤体使其在回采前达到较好的湿润状态是解决这一问题的有效技术措施。随着我国煤矿开采深度的加大，煤的变质程度增加，渗透性降低，煤层注水的难度也不断增加，现有的煤层注水方法和煤层注水泵已很难对低渗透性煤层实现注水。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种煤层螺杆注水装置以及注水方法，在提高低渗透性煤层的注水抑尘、防冲效率的同时，实现注水装置的循环利用。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种煤层螺杆注水装置，其包括壳体，其中，壳体内布置有衬套，衬套内布置有能转动的注水螺杆，衬套在与注水螺杆对应处设置有螺纹腔，螺纹腔与注水螺杆相适配，壳体与一注水管相连接，壳体在衬套与注水管连接处的外周布置有膨胀封孔胶管，膨胀封孔胶管与供水管相连通，壳体在衬套的前端设置有单向溢流器，该单向溢流器与螺纹腔相连通，单向溢流器后方设置有用于定位的定位卡板；向膨胀封孔胶管内供水使其膨胀封孔，注水螺杆沿衬套内表面的螺纹腔滚动形成密封腔，注水螺杆每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后自单向溢流器排出，能够持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。

所述的煤层螺杆注水装置，其中，上述注水管一端设置有兼作封堵作用的固定架；注水螺杆朝向注水管的端头与第一万向节相连接，第一万向节与一连接轴相连接，固定架在与连接轴对应处设置有第二万向节，第二万向节一侧与连接轴相连接，另一侧与设置在固定架内的传动轴相连接，固定架一侧设置有联轴器，联轴器的一侧与传动轴相连接，联轴器的另一侧与液压泵相连接。

所述的煤层螺杆注水装置，其中，上述供水管上设置有截止阀，截止阀上部的供水管上设置有用于与井下供水管路连接的第一快速接头。

所述的煤层螺杆注水装置，其中，上述注水管一侧设置有进水端盖，进水端盖上方的注水管上设置有用于与井下供水管路连接的第二快速接头。

一种使用上述煤层螺杆注水装置的注水方法，其包括以下步骤：

根据定位卡板的直径进行煤层钻孔操作，之后向煤层注水钻孔中插入上述煤层螺杆注水装置，单向溢流器位于定位卡板的前方；

将煤层螺杆注水装置插入煤层钻孔孔隙之后，将第一快速连接头与井下供水管路的对应接头快速连接，开启截止阀使膨胀封孔胶管膨胀封孔，再将第二快速连接头与井下供水管路的相应接头快速连接，打开进水端盖，使水充满于注水管、螺纹腔，然后开启液压泵，在联轴器、传动轴、连接轴带动下使注水螺杆旋转，注水螺杆沿衬套内表面的螺纹腔滚动形成密封腔室，注水螺杆每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后自单向溢流器排出，能够持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。

本发明提供了一种煤层螺杆注水装置以及注水方法，通过向煤层注水钻孔中插入煤层螺杆注水装置，利用膨胀封孔胶管实现其与煤层钻孔孔间的密封，利用液压驱动螺杆运转吸液，推动水沿轴向均匀稳定地运移，持续地向煤层裂隙施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量，同时本发明利用膨胀胶管封孔回收率高，注水完成后可将装置取出，实现循环利用，在提高了低渗透性煤层的注水抑尘、防冲效率的同时，实现了注水装置的循环利用。

附图说明

图1为本发明中煤层螺杆注水装置的示意图；

其中，1、壳体；2、衬套；3、注水螺杆；4、单向溢流器；5、定位卡板；6、膨胀封孔胶管；7、供水管；8、第一快速接头；9、截止阀；10、第二快速接头；11、进水端盖；12、传动轴；13、联轴器；14、液压泵；15、第一万向节；16、第二万向节；17、连接轴。

具体实施方式

本发明提供了一种煤层螺杆注水装置以及注水方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种煤层螺杆注水装置，如图1所示的，其包括壳体1，其中，壳体1内布置有衬套2，衬套2内布置有能转动的注水螺杆3，衬套2在与注水螺杆3对应处设置有螺纹腔，螺纹腔与注水螺杆3相适配，壳体1与一注水管相连接，壳体1在衬套2与注水管连接处的外周布置有膨胀封孔胶管6，膨胀封孔胶管6与供水管7相连通，壳体1在衬套2的前端设置有单向溢流器4，该单向溢流器4与螺纹腔相连通，单向溢流器4后方设置有用于定位的定位卡板5；向膨胀封孔胶管6内供水使其膨胀封孔，注水螺杆3沿衬套2内表面的螺纹腔滚动形成密封腔，注水螺杆3每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆3的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后自单向溢流器4排出，能够持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。

在本发明的另一较佳实施例中，上述注水管一端设置有兼作封堵作用的固定架；注水螺杆3朝向注水管的端头与第一万向节15相连接，第一万向节15与一连接轴17相连接，固定架在与连接轴17对应处设置有第二万向节16，第二万向节16一侧与连接轴17相连接，另一侧与设置在固定架内的传动轴12相连接，固定架一侧设置有联轴器13，联轴器13的一侧与传动轴12相连接，联轴器13的另一侧与液压泵14相连接，通过液压泵14为注水螺杆3提供动力，当然液压泵14也可以采用驱动电机、燃油发动机等技术形式。

更进一步的，上述供水管7上设置有截止阀9，截止阀9上部的供水管7上设置有用于与井下供水管路连接的第一快速接头8，通过供水管7使膨胀封孔胶管6膨胀封孔。而且上述注水管一侧设置有进水端盖11，进水端盖11上方的注水管上设置有用于与井下供水管路连接的第二快速接头10。

其更为具体的是：

通过向煤层注水钻孔中插入一种结构简单、工作安全可靠的螺杆注水装置，利用膨胀封孔胶管实现与注水钻孔间的密封，利用液压泵驱动注水螺杆3运转吸液，推动水沿轴向均匀稳定地运移，持续地向煤层裂隙施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量，提高了低渗透性煤层的注水抑尘、防冲效果。解决了我国煤矿渗透性降低、煤层注水难度增加、现有的煤层注水方法和煤层注水泵难以对低渗透性煤层进行注水的问题。螺杆注水装置包括注水螺杆3、衬套2、壳体1、单向溢流器4、膨胀封孔胶管6、进水端盖11以及液压泵14。注水螺杆3安装在衬套2内部，衬套2安装在壳体1内部，壳体1的注水出口端设有单向溢流器4及定位卡板5，膨胀封孔胶管6套设在壳体1的注水入口段。

注水螺杆3与衬套2通过内啮合连接组成本发明的核心部分；膨胀封孔胶管6套设在壳体1注水入口段右侧三分之一处，通过供水管7以及第一快速接头与井下供水管路相连；进水端盖11上方的第二快速接头10与另一井下供水管路相连；传动轴12、联轴器13以及液压泵14顺序连接；进水端盖11下方的注水管内两个实现变角度动力传递的万向节分别连接注水螺杆3以及传动轴12，两个万向节之间通过连接轴17相互连接。从而使整个装置实现了串联，液压泵14提供的动力得以通过中间的轴杆传递到注水螺杆3部分。

在煤层合适的位置进行钻孔操作，首先应根据定位卡板5的直径进行煤层钻孔操作，操作完成之后向煤层注水钻孔中插入螺杆注水装置。将供水管7上方的第一快速接头8连接到井下供水管路，开启截止阀9，使膨胀封孔胶管6膨胀，进而实现与注水钻孔间的密封。

将第二快速接头10连接到另一井下供水管路，开启进水端盖11，这时水填充入注水管。然后开启液压泵14，此时联轴器13和传动轴12驱动连接轴旋转，进而带动注水螺杆3，注水螺杆3一方面绕本身的轴线旋转，另一方面又沿衬套2内表面滚动，于是形成密封腔。注水螺杆3每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆3的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后排出装置，持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。

待使用完毕后，关闭截止阀9，井下供水管道中的水不再通过供水管7进入膨胀封孔胶管6中，膨胀封孔胶管6靠本身弹性恢复原状，这时可将煤层注水装置抽出煤层，实现装置的循环利用。

本发明还提供了一种使用上述煤层螺杆注水装置的注水方法，具体的包括以下步骤：

根据定位卡板5的直径进行煤层钻孔操作，之后向煤层注水钻孔中插入上述煤层螺杆注水装置，单向溢流器4位于定位卡板的前方；

将煤层螺杆注水装置插入煤层钻孔孔隙之后，将第一快速连接头8与井下供水管路的对应接头快速连接，开启截止阀9使膨胀封孔胶管6膨胀封孔，再将第二快速连接头10与井下供水管路的相应接头快速连接，打开进水端盖11，使水充满于注水管、螺纹腔，然后开启液压泵14，在联轴器13、传动轴12、连接轴17带动下使注水螺杆3旋转，注水螺杆3沿衬套2内表面的螺纹腔滚动形成密封腔室，注水螺杆3每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆3的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后自单向溢流器4排出，能够持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种煤层螺杆注水装置，其包括壳体，其特征在于，壳体内布置有衬套，衬套内布置有能转动的注水螺杆，衬套在与注水螺杆对应处设置有螺纹腔，螺纹腔与注水螺杆相适配，壳体与一注水管相连接，壳体在衬套与注水管连接处的外周布置有膨胀封孔胶管，膨胀封孔胶管与供水管相连通，壳体在衬套的前端设置有单向溢流器，该单向溢流器与螺纹腔相连通，单向溢流器后方设置有用于定位的定位卡板；向膨胀封孔胶管内供水使其膨胀封孔，注水螺杆沿衬套内表面的螺纹腔滚动形成密封腔，注水螺杆每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后自单向溢流器排出，能够持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。

2.根据权利要求1所述的煤层螺杆注水装置，其特征在于，上述注水管一端设置有兼作封堵作用的固定架；注水螺杆朝向注水管的端头与第一万向节相连接，第一万向节与一连接轴相连接，固定架在与连接轴对应处设置有第二万向节，第二万向节一侧与连接轴相连接，另一侧与设置在固定架内的传动轴相连接，固定架一侧设置有联轴器，联轴器的一侧与传动轴相连接，联轴器的另一侧与液压泵相连接。

3.根据权利要求1所述的煤层螺杆注水装置，其特征在于，上述供水管上设置有截止阀，截止阀上部的供水管上设置有用于与井下供水管路连接的第一快速接头。

4.根据权利要求1所述的煤层螺杆注水装置，其特征在于，上述注水管一侧设置有进水端盖，进水端盖上方的注水管上设置有用于与井下供水管路连接的第二快速接头。

5.一种使用如权利要求1所述煤层螺杆注水装置的注水方法，其包括以下步骤：

根据定位卡板的直径进行煤层钻孔操作，之后向煤层注水钻孔中插入上述煤层螺杆注水装置，单向溢流器位于定位卡板的前方；

将煤层螺杆注水装置插入煤层钻孔孔隙之后，将第一快速连接头与井下供水管路的对应接头快速连接，开启截止阀使膨胀封孔胶管膨胀封孔，再将第二快速连接头与井下供水管路的相应接头快速连接，打开进水端盖，使水充满于注水管、螺纹腔，然后开启液压泵，在联轴器、传动轴、连接轴带动下使注水螺杆旋转，注水螺杆沿衬套内表面的螺纹腔滚动形成密封腔室，注水螺杆每转一周，密封腔内的水向前推进一个螺距，随着注水螺杆的连续转动，水均匀稳定地从一个密封腔压向另一个密封腔，最后自单向溢流器排出，能够持续的给煤层施加波动水压力，增加煤层的渗透性与注水量。