CN109339781B - 煤矿钻孔用防喷除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿钻孔用防喷除尘装置,包括钻杆、密封箱、降尘装置、导轨组件、给进组件以及弹性孔口罩,其中可调节长度的导轨组件与给进组件将钻机主机与密封箱连成整体,弹性孔口罩设置在密封箱的钻杆出口处。该除尘装置通过给进组件实现了装置与岩壁间距离的调节以及孔口密封处压紧力的调节;通过增设导轨组件提高了装置与钻杆的同轴度;通过增加加长杆Ⅰ或Ⅱ即可满足较远孔口的防喷除尘需求;通过弹性孔口罩的柔性材料包覆的多层碟簧结构增强了孔口密封性,提高了防喷除尘效果,实现了钻机剧烈振动过程中装置与钻杆的轴线随动,避免了两者相互磨损,还实现了孔口密封面到装置的柔性过渡,有效避免了钻孔时钻杆和钻机的振动对装置的损伤。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下钻孔用设备领域,具体涉及一种煤矿钻孔用防喷除尘装置。
背景技术
目前,用于煤矿钻孔过程中的孔口防喷除尘装置主要有悬挂安装、孔内安装以及钻机固连三种形式,除尘方式基本为在相对密闭空间内采用水雾抑尘。
1、悬挂安装式的典型示例有《打钻孔口除尘装置》(申请号:201020570112.8)、《防瓦斯喷出孔口除尘装置》(申请号:201320492421.1)等申请。此类除尘装置外形以环状为主,套装在钻进使用的钻杆上。除尘装置外壳上一般设有吊环或者吊钩,通过钢丝将装置吊挂在巷道壁或者钻机立柱上。
此类安装形式的缺点有:(1)每次钻孔前都要单独搬运,单独安装,且安装方式为全手工,费时费力;(2)安装时无法保证内径与钻杆的同心度,容易磨损装置内部零件;(3)为避免零件剧烈磨损,会加大内径与钻杆间的间隙,而粉尘会从间隙中散出,从而影响除尘效果;(4)轴向无约束、无压紧力,孔口与装置间隙较大,除尘效果差;(5)由于径向和轴向存在的较大间隙,不具有瓦斯防喷功能。
2、孔内安装式的典型示例有《孔口除尘装置》(申请号:201620962584.5)、《煤矿井下打钻和冲孔过程中的防喷降尘装置》(申请号:201520666334.2)、《一种孔口除尘器》(申请号:201510485637.9)等申请。此类除尘装置在第一种的基础上增加了孔内套管,使其可以固定在孔口。孔内套管一般为多层结构,最外层为弹性材料(如橡胶)制作的胶囊类零件,通过具有一定压力的水或空气使胶囊膨胀,压紧孔壁,使孔内套管固定。除尘装置的孔外主体部分采用螺栓、铰链等方式与孔内套管连接,从而固定在孔壁上。由于进行了固定,孔口与装置间无明显间隙,装置与钻杆间也可以加装密封圈,因此除尘性能较第一种更好,也具有了一定的防喷作用。
但此类安装形式的缺点有:(1)每次钻孔前装置仍需单独搬运、安装,还需要单独钻一段用于安装内套管的孔,该孔直径一般比实际施工孔大;(2)孔内套管的固定采用膨胀胶囊的方式,需要独立的压风或者压力水;(3)孔内套管与孔外装置为刚性连接且不具有密封性,影响除尘性能,钻孔过程中的钻机带动钻杆频繁振动,极易造成连接部分损坏;(4)膨胀胶囊的作用力为径向力,轴向没有向孔内的作用力,长时间施工孔内套管会因钻杆引起的频繁振动或者胶囊破损而脱落。
3、钻机固连式的典型示例有《煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置》(申请号:201410792673.5)、《一种带孔口防喷装置的液压钻机》(申请号:201520387663.3)、《一种带有孔口防喷装置的液压钻机》(申请号:201620364873.5)等申请。此类除尘装置在第二种的基础上,将除尘装置固定在了钻机上,并使用液压给进装置为其提供轴向的压紧力,从而避免施工过程汇总孔内套管的脱落。
但此类安装形式的缺点有:(1)采用孔内套管安装的方式,施工前需要单独钻一段用于安装内套管的大直径孔;(2)~(3)条同第二种防尘装置;(4)沿钻杆轴向的给进行程不可调节,导致压紧力不足,难以满足较远孔口的防喷除尘需求,只有通过更换驱动装置实现更大的行程。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种煤矿钻孔用防喷除尘装置,主要解决现有设备所存在的孔内套管使用不便、钻杆轴向给进行程不可调节、钻机和钻杆振动对装置损害的问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种煤矿钻孔用防喷除尘装置,包括钻杆、密封箱以及降尘装置,密封箱的两相对面上对应设有钻杆进口与钻杆出口,钻杆穿过密封箱的钻杆进口与钻杆出口且钻杆的钻头穿出钻杆出口,降尘装置设置在密封箱上;还包括导轨组件、给进组件以及弹性孔口罩。
其中导轨组件主要由固定杆和若干个加长杆Ⅰ组成,固定杆后端通过安装座设置在钻机主机上,前端为内螺纹接头,各加长杆Ⅰ的两端分别设有内、外螺纹接头且各加长杆Ⅰ可对应通过内、外螺纹接头依次首尾连接,固定杆前端的内螺纹接头或与加长杆Ⅰ上的外螺纹接头相接;固定杆前端连有加长杆Ⅰ时,加长杆Ⅰ插装在位于密封箱底部的滑动套中;固定杆前端不连加长杆Ⅰ时,固定杆前端插装在位于密封箱底部的滑动套中,形成可往复滑动的移动副。
给进组件主要由油缸和若干个加长杆Ⅱ组成,各加长杆Ⅱ两端分别设有内、外螺纹接头且各加长杆Ⅱ可对应通过内、外螺纹接头依次首尾连接,油缸后端通过油缸座设置在安装座上,加长杆Ⅱ后端与油缸的伸缩端相连接,前端则通过内螺纹接头与密封箱固连。
弹性孔口罩设置在密封箱的钻杆出口处且一端与密封箱相连,弹性孔口罩主要由骨架和包覆层组成,骨架是由多层金属碟簧串联构成的波浪状结构,包覆层为包覆在骨架外的柔性材料。
进一步,安装座主要由钻机连接板和导轨座组成,导轨座固设在钻机连接板上,钻机连接板固设在钻机主机上;固定杆后端固定在导轨座上。
进一步,降尘装置包括降尘水管及雾化喷头,密封箱顶部设有若干个进水口,设置在密封箱外的降尘水管对应与进水口相连,设置在密封箱内雾化喷头通过进水口与降尘水管相连。
进一步,密封箱顶部还设有瓦斯抽放口,瓦斯抽放口上接有瓦斯抽放管。
进一步,密封箱底部设有锥形的排渣口,排渣口上接有煤渣导管。
进一步,密封箱的钻杆进口处设有进杆口密封组件;进杆口密封组件主要由柔性密封圈和压盖组成,柔性密封圈的内径与钻杆外径相贴合,压盖设置在柔性密封圈外并与密封箱的箱体固连。
进一步,柔性密封圈和压盖均采用半环式结构。
本发明的有益效果在于:
1.该防喷除尘装置与钻机主机固定连接,可随钻机移动,无需单独搬运,节省了钻孔前的准备时间。
2.安装时无需在孔内预埋套管,因此不需单独施工一段大直径安装孔,也不用单独设置固定装置用的压风或者压力水,简化了钻孔工序与现场设施,提高了整体效率。
3.弹性孔口罩的柔性包覆层在给进组件和多层碟簧的作用下紧贴孔口岩壁,可对不平整岩壁进行填充,增强孔口的密封性,提高防喷除尘效果。
4.弹性孔口罩的多层碟簧结构在轴向和径向都具有较好的弹性,可实现轴向伸缩和圆周摆动,进而可在很大范围内实现钻机剧烈振动过程中装置与钻杆的轴线随动,即能较好的保持两者轴线的同轴度,避免了两者相互磨损。同时,具有弹性的多层碟簧和柔性包覆层可吸收、缓冲钻杆和钻机产生的振动,从而实现了孔口密封面到装置的柔性过渡,有效避免了钻孔时钻杆和钻机的振动对装置带来的损伤。
5.本装置与岩壁间距离的调节以及对孔口密封的压紧力均通过给进油缸实现,为提高装置与钻杆的同轴度还设置了导轨,给进油缸和导轨均可通过螺纹连接的方式增加加长杆。在给进行程不够的情况下,通过增加加长杆Ⅰ或Ⅱ即可满足较远孔口的防喷除尘需求。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1为本发明的结构示意图;
图2为导轨组件、给进组件以及弹性孔口罩的剖面图;
图3为图2的俯视图;
图4为弹性孔口罩的剖面图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
一种煤矿钻孔用防喷除尘装置,包括钻杆10、密封箱2、降尘装置、导轨组件7、给进组件8以及弹性孔口罩1。密封箱2的两相对面(左右侧面)上对应设有钻杆进口204与钻杆出口207,钻杆10带钻头14一端头依次穿过密封箱2的钻杆进口204与钻杆出口204后,钻杆的钻头穿出钻杆出口207,降尘装置设置在密封箱2上。钻杆后端固设在钻机主机上,可随钻机主机移动,无需单独搬运。
具体的,其中导轨组件7主要由固定杆701和若干个加长杆Ⅰ702组成,固定杆701后端通过安装座9设置在钻机主机11上,前端为内螺纹接头,各加长杆Ⅰ702的两端分别设有内螺纹接头与外螺纹接头且各加长杆Ⅰ702可对应通过内、外螺纹接头依次首尾连接,固定杆701前端的内螺纹接头或与加长杆Ⅰ702上的外螺纹接头相接。这样,可根据钻机与岩壁间的距离确定使用加长杆Ⅰ702的根数,从而达到延长导轨组件7长度的目的。固定杆701前端连有加长杆Ⅰ时,加长杆Ⅰ插装在位于密封箱2底部的滑动套206中;固定杆前端不连加长杆Ⅰ时,固定杆前端插装在位于密封箱2底部的滑动套206中,对应形成可往复滑动的移动副。
此处的安装座9主要由钻机连接板901和导轨座902组成,导轨座902固设在钻机连接板上901,钻机连接板901固设在钻机主机11上,优选螺栓连接;固定杆701后端固定在导轨座902上,优选螺栓连接或焊接。
给进组件8主要由油缸805和若干个加长杆Ⅱ802组成,各加长杆Ⅱ802两端分别设有内螺纹接头801与外螺纹接头803且各加长杆Ⅱ802可对应通过内、外螺纹接头依次首尾连接,油缸805后端通过销轴804与油缸座806连接,油缸座806优选通过螺栓连接或焊接的方式固定在安装座9上。油缸805提供密封箱2沿导轨组件7往复运动的驱动力和弹性孔口罩1贴合孔口岩壁的压紧力。加长杆Ⅱ802后端通过外螺纹接头803、销轴804与油缸805的伸缩端相连接,前端则通过内螺纹接头801与密封箱2固连,该内螺纹接头801与密封箱2之间的连接方式优选采用螺栓连接或者焊接,其加长方式与导轨组件7相同,即可使用多根加长杆Ⅱ802使其适应距离更远的岩壁。
弹性孔口罩1设置在密封箱2的钻杆出口207处且一端通过螺栓法兰连接的方式与密封箱2相连,弹性孔口罩1主要由骨架101和包覆层102组成,骨架101是由多层金属碟簧串联构成的波浪状结构,包覆层102为包覆在骨架外的柔性材料。
该弹性孔口罩1用于对孔口以及钻杆出口207进行密封,在给进组件8的推动下为孔口和钻杆出口207的密封提供压紧力,防止钻孔过程中瓦斯喷出和粉尘溢出,并且可以同时实现轴向伸缩与圆周摆动,起到类似万向节的作用,实现孔口密闭面到密封箱2的柔性过渡,有效避免钻孔时钻杆和钻机的振动对装置的损伤。
此处多层碟簧间的波浪状空间以及碟簧上包覆的柔性材料可对孔内喷出的含瓦斯和粉尘的气流进行多重缓冲减压,从而减小密封箱内的气流压力,提高防喷除尘效果。由柔性材料制成的包覆层102在给进组件8和骨架101的作用下紧密贴合孔口四周的岩壁,实现了孔口密封,同时在反作用力的压迫下紧密贴合钻杆出口207的外端面,也对其进行密封。在孔口四周岩壁不平整的情况下,柔性包覆层还可以填补岩壁空隙,提高防喷和除尘的效果。
该防喷除尘装置中的降尘装置包括降尘水管5、降尘水管3及雾化喷头203,密封箱2顶部设有两个进水口202,设置在密封箱2外的降尘水管3、5与两个进水口202对应连接,设置在密封箱内的雾化喷头203通过进水口202与降尘水管3、5相连。雾化喷头203使进水雾化后再喷入箱体201,从而实现箱内降尘。
密封箱2顶部还设有瓦斯抽放口208,瓦斯抽放口208上接有瓦斯抽放管4。通过瓦斯抽放管4与煤矿瓦斯抽放系统连接,即可抽走孔内喷出的瓦斯。
密封箱2底部还设有锥形的排渣口205,排渣口205上接有煤渣导管13。通过煤渣导管13将箱体201内的粉尘和煤渣汇集到运渣皮带12上,最终运出钻孔现场。
密封箱2的钻杆进口204处设有进杆口密封组件6。进杆口密封组件6主要由柔性密封圈601和压盖602组成,柔性密封圈601的内径与钻杆10外径相贴合,保证钻杆轴向瓦斯和粉尘的密闭性;压盖602设置在柔性密封圈601外,且压盖602通过螺栓法兰与密封箱2的箱体201固连在一起。
此处的进杆口密封组件6用于对钻杆进口204进行密封,防止钻孔过程中瓦斯喷出和粉尘溢出。即将柔性密封圈601压紧在钻杆进口204的外侧端面,可保证径向瓦斯和粉尘的密闭性。钻孔过程中,钻杆长时间的旋转必然会对柔性密封圈601产生磨损,可能造成密封效果不佳,因此柔性密封圈601和压盖602均采用半环式结构,便于在钻孔过程中进行更换,而不需要退出孔内钻杆。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种煤矿钻孔用防喷除尘装置,包括钻杆、密封箱以及降尘装置,密封箱的两相对面上对应设有钻杆进口与钻杆出口,钻杆穿过密封箱的钻杆进口与钻杆出口且钻杆的钻头穿出钻杆出口,降尘装置设置在密封箱上;其特征在于:还包括导轨组件、给进组件以及弹性孔口罩;
其中导轨组件主要由固定杆和若干个加长杆Ⅰ组成,固定杆后端通过安装座设置在钻机主机上,前端为内螺纹接头,各加长杆Ⅰ的两端分别设有内、外螺纹接头且各加长杆Ⅰ可对应通过内、外螺纹接头依次首尾连接,固定杆前端的内螺纹接头或与加长杆Ⅰ上的外螺纹接头相接;固定杆前端连有加长杆Ⅰ时,加长杆Ⅰ插装在位于密封箱底部的滑动套中;固定杆前端不连加长杆Ⅰ时,固定杆前端插装在位于密封箱底部的滑动套中,形成可往复滑动的移动副;
给进组件主要由油缸和若干个加长杆Ⅱ组成,各加长杆Ⅱ两端分别设有内、外螺纹接头且各加长杆Ⅱ可对应通过内、外螺纹接头依次首尾连接,油缸后端通过油缸座设置在安装座上,加长杆Ⅱ后端与油缸的伸缩端相连接,前端则通过内螺纹接头与密封箱固连;
弹性孔口罩设置在密封箱的钻杆出口处且一端与密封箱相连,弹性孔口罩主要由骨架和包覆层组成,骨架是由多层金属碟簧串联构成的波浪状结构,包覆层为包覆在骨架外的柔性材料。
2.根据权利要求1所述的煤矿钻孔用防喷除尘装置,其特征在于:安装座主要由钻机连接板和导轨座组成,导轨座固设在钻机连接板上,钻机连接板固设在钻机主机上;固定杆后端固定在导轨座上。
3.根据权利要求1所述的煤矿钻孔用防喷除尘装置,其特征在于:降尘装置包括降尘水管及雾化喷头,密封箱顶部设有若干个进水口,设置在密封箱外的降尘水管对应与进水口相连,设置在密封箱内雾化喷头通过进水口与降尘水管相连。
4.根据权利要求1所述的煤矿钻孔用防喷除尘装置,其特征在于:密封箱顶部还设有瓦斯抽放口,瓦斯抽放口上接有瓦斯抽放管。
5.根据权利要求1所述的煤矿钻孔用防喷除尘装置,其特征在于:密封箱底部设有锥形的排渣口,排渣口上接有煤渣导管。
6.根据权利要求1所述的煤矿钻孔用防喷除尘装置,其特征在于:密封箱的钻杆进口处设有进杆口密封组件;进杆口密封组件主要由柔性密封圈和压盖组成,柔性密封圈的内径与钻杆外径相贴合,压盖设置在柔性密封圈外并与密封箱的箱体固连。
7.根据权利要求6所述的煤矿钻孔用防喷除尘装置,其特征在于:柔性密封圈和压盖均采用半环式结构。
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