CN110332005A - 瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，包括伸缩软管，所述伸缩软管的两端分别设有第一管口和第二管口，所述第一管口连接有钻孔瓦斯抽采管，所述第二管口连接有阀门，所述第一管口和第二管口内部设有马尾接头作为刚性骨架结构，所述钻孔瓦斯抽采管与第一管口内的马尾接头连接，所述阀门与第二管口内的马尾接头连接。本发明用于煤层瓦斯抽采钻孔预抽期间大大减少联孔中间环节和过程管理，实现联孔从多节点调控到双节点或单节点调控的转变，较大幅度提高钻孔联孔气密性能，防止外部空气通过联孔环节漏入管网系统而循环抽空气。

Description

瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯防治工程技术领域，涉及瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置。

背景技术

煤矿瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出、减少矿井瓦斯涌出、实现矿井安全高效开采的有效技术措施，同时也是煤层瓦斯资源集成利用、实现环境保护的基础。钻孔瓦斯抽采效果的好坏都是建立在矿井瓦斯抽采系统可靠、高效运行的基础上。联孔装置是保障瓦斯抽采顺利进行的关键因素，理论上如果瓦斯抽采封孔、联孔、管网、排水排渣环节不漏气，泵站系统稳定运行的前提下，井下钻孔预抽瓦斯浓度可接近100％；但实际上钻孔瓦斯抽采浓度对系统漏气十分敏感，尤其是低透气性煤层“封-联-控”任一环节漏气都会造成瓦斯抽采浓度大幅下降。国内在瓦斯抽采钻孔联孔方面没有统一的标准，尤其是钻孔与钻孔、钻孔与管路、管路与管路联接方面全国各地差异很大。传统联孔多采用钢丝橡胶软管、钢丝塑料软管、塑料管、塑料接头，辅助采取铁丝绑扎、管箍开放式连接方式，这种方式难以保证连接管与钻孔孔内抽采管和抽采管路之间的整体密封效果，在抽采负压作用下巷道内的空气极可能通过缝隙通道进入管网系统，难以达到相关标准要求的钻孔瓦斯抽采浓度和负压的要求，严重影响抽采效果；而且传统联孔普遍存在速度慢、管件笨重、安装不方便、安装费用高、不能重复利用、没有标准管件等缺点。

抽采钻孔联孔环节漏气已成为井下瓦斯抽采浓度低的主要原因之一，漏气引起浓度降低直接影响瓦斯抽采效果和整个管网的安全。联孔方法和技术创新已成为我国井下瓦斯抽采迫切需要解决的难题。我国关于瓦斯抽采的研究主要集中在煤层内瓦斯运移规律和如何提升钻孔内瓦斯抽采效率上，而对瓦斯抽采管网整体运行特性的分析研究还较少，使得在矿井瓦斯抽采管网运行调试时存在缺乏理论和实验支撑。目前暂未具体针对钻孔与抽采管路之间密封连接标准化的配套工艺和装备进行较为深入相关研发，尤其是钻孔与钻孔、钻孔与管路、管路与管路联接方面全国各地差异很大，未形成瓦斯抽采钻孔联孔统一标准。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，用于瓦斯抽采钻孔预抽期间联孔接抽，实现瓦斯抽采钻孔联孔高气密性能、低阻力性能、高实用性能和质量标准化建设，减少联孔环节漏气、循环抽空气，降低联孔环节阻力特性，防止联孔环节积水，实现联孔环节的可回收重复利用和质量标准化建设。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，包括伸缩软管，所述伸缩软管的两端分别设有第一管口和第二管口，所述第一管口连接有钻孔瓦斯抽采管，所述第二管口连接有阀门，所述第一管口和第二管口内部设有马尾接头作为刚性骨架结构，所述钻孔瓦斯抽采管与第一管口内的马尾接头连接，所述阀门与第二管口内的马尾接头连接。

进一步，所述伸缩软管两端还设有软管压接套筒，所述钻孔瓦斯抽采管以及阀门上与伸缩软管连接处设有外螺纹，所述软管压接套筒设有与所述外螺纹配合的内螺纹。

进一步，所述钻孔瓦斯抽采管和阀门通过活动型连接螺帽和环形密封圈与所述马尾接头密封连接，所述环形密封圈穿透并附着马尾接头的帽沿端，用于马尾接头与活动型连接螺帽的密封。

更进一步，所述软管压接套筒通过扣压机压接工艺分别在伸缩软管的两端实现密封压接。

进一步，所述阀门相对于与第二管口连接的另一端加工有与瓦斯抽采汇流管密封连接的外螺纹。

本发明的有益效果在于：本发明实现联孔从多节点调控到双节点或单节点调控的转变，较大幅度提高钻孔联孔气密性能，防止外部空气通过联孔环节漏入管网系统而循环抽空气。通过材料筛选和科学设计，消除联孔直角管段、减少弯曲管段、合理调控水平管段长度，降低联孔环节阻力性能，减少泵站和管网系统无用功。区别于联孔速度慢、管件笨重、安装不方便、安装费用高、不能重复利用的传统联孔工艺，新型设计研发的可伸缩气密降阻型联孔装置对不同联孔方式、不同联孔长度具有通用性能，同时满足可伸缩、可快速拆装、可回收重复利用、质量标准化建设，且具有灵活轻便和高实用性能，可大大降低劳动强度、减少拆装工艺的繁复。

本发明可实现钻孔密封、管网低阻、操作便捷以及质量标准化的高效抽采，基本实现钻孔孔内、孔口、孔口与连抽管网之间无缝密封，解决目前煤层钻孔瓦斯抽采期间的漏气、循环抽空气、瓦斯抽采效果低、抽采泵站和管网无用功、管网阻力大、泵组功率低的困境；通过管网密封高效抽采，大大缩短煤层瓦斯预抽、瓦斯抽采达标的时间，可更为合理的布置和施工瓦斯抽采钻孔工程量，保证煤层的防治煤与瓦斯突出和瓦斯抽采达标，使防突和瓦斯抽采达标工作做到有的放矢；同时，装置的研发将实现钻孔与管网连接的快速连接且安装材料费用、工时费用相对较低，可实现回收并重复利用，大大减少人力、物力、财力投入。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明所述瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置结构示意图；

图2为本发明所述瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置结构压接示意图；

图3为本发明所述瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置瓦斯抽采期间示意图。

附图标记：钻孔瓦斯抽采管1、软管压接活动型连接螺帽2、环形密封圈3、软管压接套筒4、软管压接内置中空马尾接头5、具有可伸缩弯曲性能的软管6、具有密封连接和开闭调控功能的阀门7、预抽煤层8、预抽钻孔9、瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置10、瓦斯抽采支管11。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1-2所示，一种瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，采用阻燃、抗静电、耐腐蚀的新型高分子复合材料加工的钻孔瓦斯抽采管1、软管压接活动型连接螺帽2、环形密封圈3、软管压接套筒4、软管压接内置中空马尾接头5、阻燃、抗静电且具有可伸缩弯曲性能的软管6、具有密封连接和开闭调控功能的阀门7组成；软管压接活动型连接螺帽2、环形密封圈3、软管压接套筒4、软管压接内置中空马尾接头5、阻燃、抗静电且具有可伸缩弯曲性能的软管6通过扣压机采用压接工艺密封连接，压接连接后构成瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主体结构部分；瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主体结构分别与钻孔瓦斯抽采管1、具有密封连接和开闭调控功能的阀门7采用丝扣密封连接。

有可伸缩弯曲性能的软管形成瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主要部分的框架；所述软管由于具有可伸缩性能，在设置好基准长度的基础上，实现拉伸或压缩性能基本达到基准长度一半当量；所述软管内置刚性骨架结构，具有较好的弯曲性能，可弯曲成不同角度进行过渡连接，实现联孔环节消除直角管段、减少弯曲管段、合理调控水平管段长度；软管压接套筒通过新型扣压机压接工艺分别在具有可伸缩弯曲性能的软管的两端实现密封压接；软管压接内置中空马尾接头分别位于软管两端，安装于软管内部，能够穿透于软管压接套筒，头部帽沿部分可防止贯穿并漏入软管压接套筒，软管压接套筒与软管采用扣压机压接时，软管压接内置中空马尾接头作为骨架支撑结构，实现密封压接；软管压接活动型连接螺帽分别位于软管两端且位于软管压接套筒与软管压接内置中空马尾接头的帽沿之间，能够实现自由转动，设置内螺纹结构，实现具有可伸缩弯曲性能的软管与软管压接套筒、软管压接内置中空马尾接头采用扣压机压接后分别与钻孔瓦斯抽采管、具有密封连接和开闭调控功能的阀门之间的螺纹密封连接；环形密封圈穿透并附着于软管压接内置中空马尾接头的帽沿端，用于软管压接内置中空马尾接头与软管压接活动型连接螺帽的密封；具有密封连接和开闭调控功能的阀门与软管压接活动型连接螺帽的连接端，设置外螺纹结构，实现具有可伸缩弯曲性能的软管与软管压接套筒、软管压接内置中空马尾接头采用扣压机压接后与具有密封连接和开闭调控功能的阀门之间的螺纹密封连接；具有密封连接和开闭调控功能的阀门另一端加工与瓦斯抽采汇流管密封连接的外螺纹结构。

本实例中包括钻孔瓦斯抽采管1，所述钻孔瓦斯抽采管1外径50mm，长度2m，与瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主体结构部分的连接端加工15mm外螺纹，用于钻孔瓦斯抽采管1与瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主体结构部分之间的相互连接。

本实例中包括软管压接活动型连接螺帽2，所述软管压接活动型连接螺帽2外径64mm，内径50mm，长度30mm，内壁加工15mm螺纹，用于与钻孔瓦斯抽采管1、具有密封连接和开闭调控功能的阀门7之间实现丝扣密封连接；

本实例中包括环形密封圈3，所述环形密封圈3外径50mm，内径40mm，长度20mm，厚度2mm，穿透并附着于软管压接内置中空马尾接头5的帽沿端，用于软管压接内置中空马尾接头5与软管压接活动型连接螺帽2的密封；

本实例中包括软管压接套筒4，所述软管压接套筒4长度100mm，厚度3mm，内径58mm，穿透孔径44mm，可实现软管压接内置中空马尾接头5穿入软管压接套筒4完成压接；

本实例中包括软管压接内置中空马尾接头5，所述软管压接内置中空马尾接头5长度125mm，与软管压接套筒4匹配的压接段加工成马尾形状，尺寸44mm，与软管压接套筒4和软管压接活动型连接螺帽2穿透段尺寸40mm，用于环形密封圈的安装，处于软管压接活动型连接螺帽2内部的尺寸50mm。

本实例中包括阻燃、抗静电且具有可伸缩弯曲性能的软管6，所述的具有可伸缩弯曲性能的软管6内置螺旋钢丝骨架，由耐磨耐老化内胶层、织物增强层、中间螺旋钢丝骨架及阻燃、耐磨损、耐老化的外交层组成，内径50mm，耐真空0.06MPa，重量0.35kg/m；基准长度10m，拉伸和压缩尺寸基本实现一半的当量；具备优异的柔韧性能，弯曲半径70mm；可伸缩弯曲性能的软管6分别与软管压接活动型连接螺帽2、环形密封圈3、软管压接套筒4、软管压接内置中空马尾接头5压接成整体，构成瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主体结构部分；

本实例中包括具有密封连接和开闭调控功能的阀门7，所述具有密封连接和开闭调控功能的阀门7中间部位设置可动态调控的阀门，具有密封连接和开闭调控功能的阀门7与瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置主体结构部分通过丝扣密封连接。

如图3所示，在预抽煤层8上设有多个预抽钻孔9，将瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置10一端连接预抽钻孔9，另一端连接瓦斯抽采支管11，以此实现瓦斯抽采，可实现钻孔密封、管网低阻、操作便捷以及质量标准化的高效抽采，基本实现钻孔孔内、孔口、孔口与连抽管网之间无缝密封，解决目前煤层钻孔瓦斯抽采期间的漏气、循环抽空气、瓦斯抽采效果低、抽采泵站和管网无用功、管网阻力大、泵组功率低的困境；通过管网密封高效抽采，大大缩短煤层瓦斯预抽、瓦斯抽采达标的时间，可更为合理的布置和施工瓦斯抽采钻孔工程量，保证煤层的防治煤与瓦斯突出和瓦斯抽采达标，使防突和瓦斯抽采达标工作做到有的放矢；同时，装置的研发将实现钻孔与管网连接的快速连接且安装材料费用、工时费用相对较低，可实现回收并重复利用，大大减少人力、物力、财力投入。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，其特征在于：包括伸缩软管，所述伸缩软管的两端分别设有第一管口和第二管口，所述第一管口连接有钻孔瓦斯抽采管，所述第二管口连接有阀门，所述第一管口和第二管口内部设有中空马尾接头作为刚性骨架结构，所述钻孔瓦斯抽采管与第一管口内的中空马尾接头连接，所述阀门与第二管口内的中空马尾接头连接。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，其特征在于：所述伸缩软管两端还设有软管压接套筒，所述钻孔瓦斯抽采管以及阀门上与伸缩软管连接处设有外螺纹，所述软管压接套筒设有与所述外螺纹配合的内螺纹。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，其特征在于：所述钻孔瓦斯抽采管和阀门通过活动型连接螺帽和环形密封圈与所述中空马尾接头密封连接，所述环形密封圈穿透并附着中空马尾接头的帽沿端，用于中空马尾接头与活动型连接螺帽的密封。

4.根据权利要求2所述的瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，其特征在于：所述软管压接套筒通过扣压机压接工艺分别在伸缩软管的两端实现密封压接。

5.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔可伸缩气密降阻型联孔装置，其特征在于：所述阀门相对于与第二管口连接的另一端加工有与瓦斯抽采汇流管密封连接的外螺纹。