CN108825294B - 一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法，涉及瓦斯气体等煤矿井下气体抽采技术领域，结构简单、成本低、能可靠解决穿层钻孔积水问题，包括抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部。本发明适用于瓦斯气体下行穿层钻孔抽采中的自动排水。

Description

一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法

技术领域

本发明煤层瓦斯气体抽采技术领域，尤其涉及一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法。

背景技术

矿井中煤层瓦斯气体的存在是影响煤炭安全开采的重大隐患，目前煤矿治理煤层瓦斯气体的较为有效方法就是通过钻孔抽采。对于下行穿层抽采钻孔，受煤层、岩层中水文地质条件的影响，一般钻孔中会有一定的积水，积水过多时，会减小或阻挡瓦斯移动通道，影响瓦斯抽采效果。钻孔长时间积水，在煤质松软区域，会造成钻孔孔壁坍塌破坏，甚至造成钻孔报废，给安全生产留下隐患。针对下行钻孔积水问题，在现有的瓦斯气体抽采过程中，一般会利用专门的排水系统进行积水的排出，例如，中国专利文献CN 107882587A《一种下行瓦斯抽采钻孔压风自动排水装置》、CN 107387159A《一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统及其应用》、CN 107724980A《一种下向钻孔自动排水装备》等均采用传感器、水泵、电磁阀以及电控装置组成专门自排水系统，用以解决瓦斯抽采中的积水问题。现有的上述系统通过控制电磁阀进行定时自动排水，虽然节省了人力，且在一定程度上解决了积水排出不及时的问题，但因在煤矿井下使用，排水系统中有电气元器件，装置就必须具有防爆性能，导致系统变得复杂，成本较高，加之孔内环境恶劣，电气元器件使用寿命受到影响，当电器元件在钻孔内失效后，无法更换，将造成排水系统功能丧失。

综上，现有的用于瓦斯气体抽采中的排水装置或系统，结构复杂，成本较高，且无法可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法，结构简单、成本低，且能够可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置，包括抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部；

所述浮筒在钻孔中的水平位置根据钻孔内水面升降而升降，当钻孔中出现积水时，所述浮筒随着所述积水水面升高，浮筒上升，通过所述弹性部件推动所述活门封闭所述抽采管路第一端；

同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中，随着钻孔中压缩空气的流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，钻孔内变为负压；同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，抽采管路进入正常抽采状态。

优选地，在所述抽采管路第一端连接有花篮，所述活门设于所述花篮内，所述浮筒活动连接与所述花篮内壁，所述浮筒随着钻孔内积水水面升高沿着所述花篮内壁上升。

优选地，所述弹性部件为活门扶正器，所述活门扶正器还用于在推动活门封闭抽采管路第一端时，保证活门与抽采管路封闭后同轴。

优选地，所述活门扶正器为弹簧片，所述弹簧片包括第一端与第二端，所述弹簧片的第一端连接于所述浮筒上，所述弹簧片的第二端为自由端，所述弹簧片的第一端与第二端之间设有第一控制点、第二控制点及第三控制点，所述弹簧片的第一端与第一控制点之间为直线连接，所述直线与所述浮筒上表面呈一倾斜角度，所述第一控制点与第二控制点之间为凸圆弧连接、所述第二控制点与第三控制点为凸圆弧连接，所述第三控制点与弹簧片的第二端为凹圆弧连接，所凹圆弧与所述活门位置相对。

优选地，所述装置还包括正负压转换阀，所述正负压转换阀的进气口与抽采管路连通，所述正负压转换阀的出气口与气路开关控制阀阀芯连通；

所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接包括：所述浮筒通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接，所述浮筒上连接有导杆，在所述导杆上固定设有缓冲弹簧，所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

所述正负压转换阀与浮筒之间还设有牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，进入正常抽采状态。

优选地，所述排水管路上设有单向阀。

第二方面，本发明实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水方法，用于第一方面任一所述的装置上，包括：

将所述装置设置于所述钻孔中，封闭所述钻孔顶部；

在正常抽采状态下，煤层解吸的游离态的瓦斯气体进入抽采管路；

由于地质条件的原因，钻孔底部出现积水；

随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高；

浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端；

同时，浮筒上升过程中，推动气路开关控制阀的弹簧；

所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中；

随着钻孔中压缩空气的不断流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，钻孔内变为负压；

同时，气路开关在浮筒的下拉作用下，控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，钻孔内变为负压，抽采管路进入正常抽采状态；

重复上述步骤，不断的抽采与排出钻孔中的积水。

优选地，随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高包括：随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下沿着花篮内壁升高；

所述浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端包括：所述浮筒通过弹簧片的凹圆弧面顶住所述活门底部上升；

利用具有多个控制点连线结构的弹簧片的弹性避免活门与浮筒直接接触的刚性碰撞，实现对活门的保护；

利用所述弹簧片的凹圆弧扶正活门，保证活门外周与所述抽采管路外周同轴封闭。

优选地，所述浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中包括：

通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接；

所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，将排水管路中的单向阀推开导通，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

在所述正负压转换阀与浮筒之间设置牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道；

在负压的倒吸作用下，气路开关控制阀的弹簧向下移动，阀芯相应下移，气路通道关闭，排水管路的单向阀在负压的作用下关闭截止；

进入正常抽采状态。

本发明实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法，包括抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部。通过利用浮筒随积水水面的位置而升降变化，将其设置于抽采管路下方与活门连接，当浮筒上升时，将抽采管路在钻孔中的一端封闭，同时推动气路开关控制阀弹簧向上推开阀芯，使气路通道与气源连接，向钻孔中输入压缩空气，随着钻孔内压缩空气的增多，钻孔内压力升高，推动钻孔内积水从排水管排出，当积水排出后，浮筒在柔性绳的作用下，回落至钻孔底部，相应地气路开关控制阀阀芯下移关闭气路通道，进入正常抽采状态。该装置在排水及抽采全过程中实现了全自动化，不涉及传感器、电磁阀等电控元件，无需防爆，无需人工干预，创造性地根据浮力原理具体的发明了上述自动排水装置，根据积水水位高低实现抽采过程自动排水，结构简单、成本低，且能够可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置瓦斯抽采状态结构示意图；

图2为本发明实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置自动排水状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参看图1所示，本发明实施例提供一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置，主要应用于煤层瓦斯气体抽采工程中，包括抽采管路1、活门2、浮筒3、气路开关控制阀4及排水管路5，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门2，所述浮筒3上设有弹性部件6，所述浮筒通过柔性绳7连接于所述活门下方，所述气路开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧8，所述开关控制阀上还设有气路通道9，所述浮筒3还与所述气路开关控制阀4的的弹簧连接，所述气路通道9与气源10连接，所述排水管路5设于钻孔01底部；

参看图2所示，所述浮筒在钻孔中的水平位置根据钻孔内水面升降而升降，当钻孔中出现积水时，所述浮筒随着所述积水水面升高，浮筒上升，通过所述弹性部件推动所述活门封闭所述抽采管路第一端；

同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中，随着钻孔中压缩空气的流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

参看图1所示，当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳7将活门拉开，同时，气路开关在浮筒的下拉作用下，控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，钻孔内变为负压，抽采管路进入正常抽采状态。

可以理解的是，本发明实施例中，所述弹性元件作为浮筒在向上推动活门的中间执行部件，能够缓冲一部分浮筒上浮时推力，从而保护活门被多次碰撞后出现损坏。本实施例，在实现自动排水过程中，完全不借助于传感器、电磁阀等电控元件，因此，无需防爆，有效解决现有的排水系统需要防爆的问题。本实施例根据积水水位高低实现全自动排水，排水过程无需人工干预，有效减轻人力劳动及提高排水效率。

另外，本实施例由于不采用电控元件，结构简单，成本低，不仅实用性强，而且经济性好。相应地，由于不采用复杂的电控元件，不易出现故障，仅仅根据水位高低，利用浮筒即可实现自排水，工作性能可靠。

本发明实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法，包括抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部。通过利用浮筒随积水水面的位置而升降变化，将其设置于抽采管路下方与活门连接，当浮筒上升时，将抽采管路在钻孔中的一端封闭，同时推动气路开关控制阀弹簧向上推开阀芯，使气路通道与气源连接，向钻孔中输入压缩空气，随着钻孔内压缩空气的增多，钻孔内压力升高，推动钻孔内积水从排水管排出，当积水排出后，浮筒在自身重力的作用下，回落至钻孔底部，相应地气路开关控制阀阀芯下移关闭气路通道，气路通道与气源关闭，进入正常抽采状态。该装置在排水及抽采全过程中实现了全自动化，不涉及传感器、电磁阀等电控元件，无需防爆，无需人工干预，创造性地根据浮力原理具体的发明了上述自动排水装置，根据积水水位高低实现抽采过程自动排水，结构简单、成本低，且能够可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。

参看图1或图2所示，本发明实施例中，作为一可选实施例，在所述抽采管路1第一端连接有花篮11，所述活门2设于所述花篮11内，所述浮筒活动连接与所述花篮内壁，所述浮筒随着钻孔内积水水面升高沿着所述花篮内壁上升。

可以理解的是，本实施例中，所述花篮本质上为一个导轨，用于使浮筒沿着既定轨迹上升或下降，以实现浮筒向上推动活门后，活门正好将抽采管路1第一端封闭堵住，当所述浮筒在积水排出后，在柔性绳7的作用下下降至花篮下端极限位置，即浮筒位于钻孔中正常抽采的初始位置。

本实施例中，作为一可选实施例，所述弹性部件6为活门扶正器，所述活门扶正器还用于在推动活门封闭抽采管路第一端时，保证活门与抽采管路封闭后同轴。

参看图1或图2所示，本实施例中，作为一可选实施例，所述活门扶正器为弹簧片，所述弹簧片包括第一端与第二端，所述弹簧片的第一端连接于所述浮筒上，所述弹簧片的第二端为自由端，所述弹簧片的第一端与第二端之间设有第一控制点、第二控制点及第三控制点，所述弹簧片的第一端与第一控制点之间为直线连接，所述直线与所述浮筒上表面呈一倾斜角度，所述第一控制点与第二控制点之间为凸圆弧连接、所述第二控制点与第三控制点为凸圆弧连接，所述第三控制点与弹簧片的第二端为凹圆弧连接，形成凹圆弧面12，所凹圆弧面与所述活门位置相对。

可以理解的是，本实施例提供了一种具体的作为弹性元件的活门扶正器的具体结构，根据力学原理，将弹簧片设计成上述多个控制点形成的弹性结构，不仅能够保证弹簧片具有一定的刚度，还能使其具有一定的弹性，以实现顶推活门，又能保护活门。

本实施例中，可以理解的是，直接将气路开关控制阀与浮筒连接，以实现通过浮筒的上升或下降实现气路通道的打开或关闭，由于受距离制约，在深度较大的钻孔中时，连接需要采用较长的刚性杆，若出现较少弯曲，则都会影响效果，而压力信号则不受距离限制，因此，参看图1或图2所示，作为一可选实施例，所述装置还包括正负压转换阀13，所述正负压转换阀13的进气口14与抽采管路1连通，所述正负压转换阀的出气口15与气路开关控制阀阀芯连通。

参看图2所示，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接包括：所述浮筒通过所述正负压转换阀13与所述气路开关控制阀连接，所述浮筒上连接有导杆16，在所述导杆16上固定设有缓冲弹簧17，所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆16上升到缓冲弹簧17位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀的弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；所述正负压转换阀与浮筒之间还设有牵引绳18，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，进入正常抽采状态。

可以理解的是，本实施例中，所述牵引绳18为柔性绳，通过在气路开关控制阀与浮筒之间增设正负压转换阀13，在正常抽采状态时，抽采管路与钻孔内为负压，通过正负压转换阀的进、出气口与抽采管路连通的气路开关控制阀，在负压的吸力作用下，气路开关控制阀的弹簧向下移动，阀芯处于截止位，气路通道与外接的气源不通。当钻孔中有积水时，浮筒上浮，一则推动活门封闭抽采管路第一端(图中为下端)，二则通过导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭抽采管路与正负压转换阀之间的气路通道，气路开关控制阀的弹簧在没有负压吸力的作用下，气路开关控制阀的阀芯上移，打开气路通道，与外接的气源连通，从而实现高压推动钻孔内积水从排水管路排出。由于利用了压力作为控制信号，使装置本身不受距离限制，可实现任意深度的钻孔排水。

本实施例中，作为一可选实施例，所述排水管路上设有单向阀19。

可以理解的是，在正常抽采工作状态时，单向阀处于截止状态，以实现钻孔内密封状态，利于游离态的瓦斯气体从抽采管路抽采。在处于排水工作状态时，外部压缩空气进入钻孔，随着钻孔内压力升高，单向阀被推开，处于导通状态，实现顺利排水。在排水完毕后又恢复至截止态，进入抽采工作状态。

另外，需要说明的是，本文中根据控制阀的具体结构不同，本实施例装置的具体工作方式也有所变化，但是本发明的创新精神不变，即根据积水水位变化，利用浮力原理设计相应的自排水实现结构，作为抽采状态与排水状态切换的控制方式，实现了全自动、无需防爆、结构简单、成本低、可靠性高的积水排出系统。

实施例二

本发明实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水方法，用于实施例一任一所述的装置上，包括：

钻设钻孔；

可以理解的是，在瓦斯气体开采中，一般在开采煤层前在煤层上方打一巷道，然后在该巷道底部打钻孔，穿过煤层，成为下行穿层钻孔，即钻设钻孔。

将所述装置设置于所述钻孔中，封闭所述钻孔顶部；

可以理解的是，为了实现瓦斯气体的收集，需要将钻孔做成密封状态，在钻孔中设置抽采管路，利用外设设备进行抽采收集。

在正常抽采状态下，煤层解吸的游离态的瓦斯气体进入抽采管路；

可以理解的是，在钻孔过程中，煤层中的瓦斯气体游离于井壁，然后通过抽采管路进行收集，由于地质条件原因，在钻孔底部会有积水，积水过多影响瓦斯气体的收集，因此需要排水。

随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高；

可以理解的是，浮筒的密度小于水，可以随积水的增多而升高。

浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端；

同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧；

所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中；

可以理解的是，在钻孔上可设置气路入口，或者在钻孔中设置压缩空气管路，将该管路直接接入附近气源。

随着钻孔中压缩空气的不断流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开；

同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，抽采管路进入正常抽采状态；

重复上述步骤，不断的抽采与排出钻孔中的积水。

本实施例通过将所述装置设于钻孔中，通过利用浮筒随积水水面的位置而升降变化，将其设置于抽采管路下方与活门连接，当浮筒上升时，将抽采管路在钻孔中的一端封闭，同时推动气路开关控制阀弹簧向上推开阀芯，使气路通道与气源连接，向钻孔中输入压缩空气，随着钻孔内压缩空气的增多，钻孔内压力升高，推动钻孔内积水从排水管排出，当积水排出后，浮筒在重力作用下，回落至钻孔底部，通过柔性绳拉开抽采管端部的活门、孔内变为负压，相应地气路开关控制阀阀芯下移关闭气路通道，气路通道与气源关闭，进入正常抽采状态。如此重复，不断抽采及排水，实现瓦斯气体的顺利抽采收集。该方案在排水及抽采全过程中实现了全自动化，不涉及传感器、电磁阀等电控元件实现信号控制，无需防爆，无需人工干预，创造性地根据浮力原理具体的发明了上述自动排水装置，根据积水水位高低实现抽采过程自动排水，结构简单、成本低，且能够可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。

本实施例中，作为一可选实施例，随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高包括：随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下沿着花篮内壁升高；

所述浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端包括：所述浮筒通过弹簧片的凹圆弧面顶住所述活门底部上升；

利用具有多个控制点连线结构的弹簧片的弹性避免活门与浮筒直接接触的刚性碰撞，实现对活门的保护；

利用所述弹簧片的凹圆弧扶正活门，保证活门外周与所述抽采管路外周同轴封闭。

本实施例中，作为一可选实施例，所述浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中包括：

通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接；

所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯向上移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，将排水管端部的单向阀推开导通，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

在所述正负压转换阀与浮筒之间设置牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使浮筒下移，带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道；

在负压的倒吸作用下，气路开关控制阀的弹簧向下移动，阀芯相应下移，气路通道关闭，排水管路的单向阀在负压的作用下关闭截止；

进入正常抽采状态。

本实施例通过在气路开关控制阀与浮筒之间增设正负压转换阀，在正常抽采状态时，抽采管路与钻孔内为负压，通过正负压转换阀的进、出气口与抽采管路连通的气路开关控制阀，在负压的吸力作用下，气路开关控制阀的弹簧向下移动，阀芯处于截止位，气路通道与外接的气源不通。当钻孔中有积水时，浮筒上浮，一则推动活门封闭抽采管路第一端，二则通过导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭抽采管路与正负压转换阀之间的气路通道，气路开关控制阀的弹簧在没有负压吸力的作用下，气路开关控制阀的阀芯上移，打开气路通道，与外接的气源连通，从而实现高压推动钻孔内积水从排水管路排出。由于利用了压力作为控制信号，使装置本身不受距离限制，可实现任意深度的钻孔排水。

可以理解的是，为说明书叙述尽可能在清楚公开的前提下，简洁明了。本发明各个实施例基本发明精神一致，在叙述侧重点有所不同，方案及方案效果相互之间可以参照，在此就不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。诸如，第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置，其特征在于，抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述气路开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述气路开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部；

所述浮筒在钻孔中的水平位置根据钻孔内水面升降而升降，当钻孔中出现积水时，所述浮筒随着所述积水水面升高，浮筒上升，通过所述弹性部件推动所述活门封闭所述抽采管路第一端；

同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述气路开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中，随着钻孔中压缩空气的流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，抽采管路进入正常抽采状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述抽采管路第一端连接有花篮，所述活门设于所述花篮内，所述浮筒活动连接于 所述花篮内壁，所述浮筒随着钻孔内积水水面升高沿着所述花篮内壁上升。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弹性部件为活门扶正器，所述活门扶正器还用于在推动活门封闭抽采管路第一端时，保证活门与抽采管路封闭后同轴。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述活门扶正器为弹簧片，所述弹簧片包括第一端与第二端，所述弹簧片的第一端连接于所述浮筒上，所述弹簧片的第二端为自由端，所述弹簧片的第一端与第二端之间设有第一控制点、第二控制点及第三控制点，所述弹簧片的第一端与第一控制点之间为直线连接，所述直线与所述浮筒上表面呈一倾斜角度，所述第一控制点与第二控制点之间为凸圆弧连接、所述第二控制点与第三控制点为凸圆弧连接，所述第三控制点与弹簧片的第二端为凹圆弧连接，所述凹圆弧与所述活门位置相对。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括正负压转换阀，所述正负压转换阀的进气口与抽采管路连通，所述正负压转换阀的出气口与气路开关控制阀阀芯连通；

所述浮筒通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接，所述浮筒上连接有导杆，在所述导杆上固定设有缓冲弹簧；

所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

所述正负压转换阀与浮筒之间还设有牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，浮筒带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，进入正常抽采状态。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排水管路上设有单向阀。

7.一种权利要求1至6任一所述的瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置的自动排水方法，其特征在于，包括：

将所述装置设置于所述钻孔中，封闭所述钻孔顶部；

在正常抽采状态下，煤层解吸的游离态的瓦斯气体进入抽采管路；

由于地质条件的原因，钻孔底部出现积水；

随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高；

浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端；

同时，浮筒上升过程中，控制所述气路开关控制阀的弹簧动作；

所述气路开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中；

随着钻孔中压缩空气的不断流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，钻孔内变为负压；

同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部；

抽采管路进入正常抽采状态；

重复上述步骤，不断的抽采与排出钻孔中的积水。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高包括：随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下沿着花篮内壁升高；

所述浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端包括：所述浮筒通过弹簧片的凹圆弧面顶住所述活门底部上升；

利用具有多个控制点连线结构的弹簧片的弹性避免活门与浮筒直接接触的刚性碰撞，实现对活门的保护；

利用所述弹簧片的凹圆弧扶正活门，保证活门外周与所述抽采管路外周同轴封闭。

9.根据权利要求7或8所述的方法，当所述装置为权利要求5所述的瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置时，所述浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述气路开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中包括：

通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接；

所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，将排水管端口的单向阀推开导通，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；

在所述正负压转换阀与浮筒之间设置牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，带动所述牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道；

在负压的倒吸作用下，气路开关控制阀的弹簧向下移动，阀芯相应下移，气路通道关闭，排水管端口的单向阀在负压的作用下关闭截止；

进入正常抽采状态。

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