CN110965955A - 一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置 - Google Patents

Abstract

一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，包括除尘设备和除尘设备连接的防喷集尘罩箱，所述防喷集尘罩箱包括一用于罩设在钻孔处的集尘箱和设置在集尘箱朝向钻孔一侧上的防喷机构，所述集尘箱的顶部和底部分别设置有除尘口和排渣口，集尘箱沿钻孔方向的两个侧壁上开设有用于钻杆穿过的开孔，所述防喷机构包括一与集尘箱侧壁上的开孔连接的金属套筒、可拆卸连接在金属套筒端部处的防喷保护筒和可拆卸连接在防喷保护筒端部处的金属管，其中，所述防喷保护筒包括可鼓气膨胀的橡胶筒和密封套设在橡胶筒外侧的金属筒外壳，所述橡胶筒和金属筒外壳之间具有充气间隙，所述金属筒外壳顶部设置有进气管口。本发明能够同时实现防喷除尘效果。

Description

一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置

技术领域

本发明设计煤矿设备技术领域，具体为一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置。

背景技术

瓦斯灾害严重制约着矿井的安全高效生产，瓦斯爆炸同样会造成大量的人员伤亡和财产损失。当前，为了保证高瓦斯、突出矿井的安全生产，普遍采取先抽后掘、先抽后采的的生产方式，但在瓦斯抽采钻孔施工过程中，受煤层赋存条件、瓦斯压力情况及施工工艺的共同影响，不可避免地会出现瓦斯喷孔现象，这已然成为矿井发生瓦斯超限事故的主要影响因素之一。在挖煤孔施工和煤层钻孔过程中，大量瓦斯从煤岩裂隙、钻孔中喷出造成瓦斯喷孔，不仅使钻孔无法继续施工，而且容易造成掘进巷道发生瓦斯超限引起瓦斯爆炸。根据近年来的统计数据在泄各种煤矿事故中，瓦斯爆炸导致的煤矿事故约占煤矿事故总数的47％，如何有效的控制瓦斯的漏成了煤矿各部门都十分 关注的问题。

目前高瓦斯、突出矿井广泛采用的普通钻孔防喷装置存在很大问题，现有技术中的钻孔瓦斯防喷装置是将瓦斯抽放系统的管路连到瓦斯接收器内，抽吸钻孔口喷出的瓦斯气体，但此种装置适用于煤层中瓦斯的均匀缓慢释放，但难以应对高瓦斯、突出煤层中大量瓦斯突然、剧烈的喷出，其在面对高压力释放喷孔的瓦斯时无法真正做到防喷。

另外，抽采过程中受井下条件的限制，钻孔内会同时抽出水和粉尘，抽出的水和粉尘不但会增加抽采阻力，同时对抽采管路中嵌入式的检测仪表造成影响。需要在防喷的同时进行除尘。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，在瓦斯喷孔时，通过防喷保护筒能够有效将钻孔与钻杆之间的抽采间隙密封，防止瓦斯的涌出，防止喷孔的发生，且配合除尘设备使用，能够同时实现防喷除尘效果。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，包括除尘设备和除尘设备连接的防喷集尘罩箱，所述防喷集尘罩箱包括一用于罩设在钻孔处的集尘箱和设置在集尘箱朝向钻孔一侧上的防喷机构，所述集尘箱的顶部和底部分别设置有除尘口和排渣口，集尘箱沿钻孔方向的两个侧壁上开设有用于钻杆穿过的开孔，所述防喷机构包括一与集尘箱侧壁上的开孔连接的金属套筒、可拆卸连接在金属套筒端部处的防喷保护筒和可拆卸连接在防喷保护筒端部处的金属管，其中，所述防喷保护筒包括可鼓气膨胀的橡胶筒和密封套设在橡胶筒外侧的金属筒外壳，所述橡胶筒和金属筒外壳之间具有充气间隙，所述金属筒外壳顶部设置有进气管口。

作为优选的，所述进气管口通过进气管与煤矿的井下气源连接，且所述进气管上设置有用于控制进气管路开闭的电磁阀，煤矿井下还设置有瓦斯浓度报警器，所述瓦斯浓度报警器的输出端与电磁阀连接。

作为优选的，所述瓦斯浓度报警器的输出端还连接有瓦斯超标报警灯。

作为优选的，所述金属套筒、橡胶筒和金属管的内径相同，且三者的内径均大于钻杆的外径。

作为优选的，金属套筒与防喷保护筒之间、防喷保护筒与金属管之间分别通过法兰螺栓密封连接。

作为优选的，所述除尘设备包括粉尘收集筒，所述粉尘收集筒一端设置有粉尘进口、另一端设置有一锥筒，所述粉尘进口通过吸尘软管与集尘箱连接，所述锥筒的大径端与粉尘收集筒的端部密封连接，锥筒的小径端设置有一排尘管，所述排尘管的尾端设置有密封排尘箱，所述密封排尘箱的侧壁顶部设置有用于连接瓦斯排放管的瓦斯排放口，密封排尘箱的侧壁底部设置有用于排粉尘煤渣的粉尘排放口，所述粉尘收集筒和锥筒的内腔架设有一双锥内筒，所述双锥内筒朝向粉尘进口的一端密封、另一端敞口并设置有水气喷头，双锥内筒内腔水平设置有一水气喷管，所述水气喷管一端与水气喷头的出口连接，另一端垂直弯折后依次穿出双锥内筒侧壁、粉尘收集筒侧壁后设置有一用于连接进水管和进气管的三通阀。

作为优选的，所述锥筒的大径端与粉尘收集筒的端部通过法兰密封可拆卸连接，且在锥筒与粉尘收集筒的法兰之间垫设有密封垫圈。

作为优选的，所述双锥内筒是由两个锥形筒经大径端密封连接后形成的筒体，双锥内筒的圆周通过多个设置在粉尘收集筒内壁上的固定柱悬空架设在粉尘收集筒和锥筒的内腔中心。

作为优选的，所述双锥内筒相邻排尘管一侧的锥形筒的锥度大于锥筒的锥度。

作为优选的，所述水气喷头设置在相邻锥筒小径端端口的位置处。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，防喷机构采用可鼓起膨胀的橡胶筒结构，配合电磁阀与井下气源，一旦出现瓦斯浓度的提升报警，即可向充气间隙内鼓气，井下气源的压力非常大，可时橡胶筒一瞬间膨胀，将位于筒内的钻杆抱死，密封钻杆与筒内之间的瓦斯抽采间隙，将瓦斯密封到钻孔内，防止其涌出，进而避免瓦斯喷孔，从根源上消除安全隐患。

第二，本发明所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，除尘设备采用双层筒的结构，粉尘收集筒与双锥内筒之间形成粉尘的通道，由双锥内筒内喷射处的水和气体高速排出，进入到排尘管内，在粉尘收集筒和锥筒内形成负压，通过高速的水气流动产生负压吸力，在负压的作用下，对瓦斯抽放中产生的粉尘进行收集排放，有效消除瓦斯中的粉尘，结构简单，制造成本低廉，不需要定期维护，可长时间使用，收集排放效果好。

第三，本发明所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，防喷机构的结构简单，生产成本低廉，除尘设备的结构设计巧妙，使用效果极佳，能够很好的解决煤矿井下瓦斯抽采的喷孔与除尘问题，适合在煤矿井下推广使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中防喷机构的结构示意图；

图3为图1中防喷保护筒的截面结构示意图；

图4为图1防喷机构防喷工作状态下的结构示意图。

图中标记：1、集尘箱，101、除尘口，102、排渣口，2、金属套筒，3、防喷保护筒，31、橡胶筒，32、金属筒外壳，33、充气间隙，4、金属管，5、进气管口，6、进气管，7、井下气源，8、电磁阀，9、瓦斯浓度报警器，10、瓦斯超标报警灯，11、粉尘收集筒，12、粉尘进口，13、锥筒，14、吸尘软管，15、排尘管，16、密封排尘箱，17、瓦斯排放口，18、粉尘排放口，19、双锥内筒，191、固定柱，20、水气喷头，21、水气喷管，22、三通阀，23、钻杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

如图所示，本发明为一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，包括除尘设备和除尘设备连接的防喷集尘罩箱，所述防喷集尘罩箱包括一用于罩设在钻孔处的集尘箱1和设置在集尘箱1朝向钻孔一侧上的防喷机构，所述集尘箱1的顶部和底部分别设置有除尘口101和排渣口102，集尘箱1沿钻孔方向的两个侧壁上开设有用于钻杆23穿过的开孔，所述防喷机构包括一与集尘箱1侧壁上的开孔连接的金属套筒2、可拆卸连接在金属套筒2端部处的防喷保护筒3和可拆卸连接在防喷保护筒3端部处的金属管4，其中，所述防喷保护筒3包括可鼓气膨胀的橡胶筒31和密封套设在橡胶筒31外侧的金属筒外壳32，所述橡胶筒31和金属筒外壳32之间具有充气间隙33，所述金属筒外壳32顶部设置有进气管口5。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上作进一步的改进、优化或限定。

进一步的，所述进气管口5通过进气管6与煤矿的井下气源7连接，且所述进气管6上设置有用于控制进气管路开闭的电磁阀8，煤矿井下还设置有瓦斯浓度报警器9，所述瓦斯浓度报警器9的输出端与电磁阀8连接。

进一步的，所述瓦斯浓度报警器9的输出端还连接有瓦斯超标报警灯10。

进一步的，所述金属套筒2、橡胶筒31和金属管4的内径相同，且三者的内径均大于钻杆23的外径。

进一步的，金属套筒2与防喷保护筒3之间、防喷保护筒3与金属管4之间分别通过法兰螺栓密封连接。

进一步的，所述除尘设备包括粉尘收集筒11，所述粉尘收集筒11一端设置有粉尘进口12、另一端设置有一锥筒13，所述粉尘进口12通过吸尘软管14与集尘箱1连接，所述锥筒13的大径端与粉尘收集筒11的端部密封连接，锥筒13的小径端设置有一排尘管15，所述排尘管15的尾端设置有密封排尘箱16，所述密封排尘箱16的侧壁顶部设置有用于连接瓦斯排放管的瓦斯排放口17，密封排尘箱16的侧壁底部设置有用于排粉尘煤渣的粉尘排放口18，所述粉尘收集筒11和锥筒13的内腔架设有一双锥内筒19，所述双锥内筒19朝向粉尘进口12的一端密封、另一端敞口并设置有水气喷头20，双锥内筒19内腔水平设置有一水气喷管21，所述水气喷管21一端与水气喷头20的出口连接，另一端垂直弯折后依次穿出双锥内筒19侧壁、粉尘收集筒11侧壁后设置有一用于连接进水管和进气管的三通阀22。

进一步的，所述锥筒13的大径端与粉尘收集筒11的端部通过法兰密封可拆卸连接，且在锥筒13与粉尘收集筒11的法兰之间垫设有密封垫圈。

进一步的，所述双锥内筒19是由两个锥形筒经大径端密封连接后形成的筒体，双锥内筒19的圆周通过多个设置在粉尘收集筒11内壁上的固定柱191悬空架设在粉尘收集筒11和锥筒13的内腔中心。

进一步的，所述双锥内筒19相邻排尘管15一侧的锥形筒的锥度大于锥筒13的锥度。

进一步的，所述水气喷头20设置在相邻锥筒13小径端端口的位置处。

防喷机构的工作原理如下：

防喷机构中的防喷保护筒相当于预防瓦斯喷孔的一个“安全气囊”，在正常工作情况下，防喷保护筒3不会介入工作，其就相当于一个普通的筒体，而一旦遇到瓦斯喷孔，瓦斯在高压下迅速释放出钻孔，井下瓦斯浓度在短时间内迅速升高，一旦超过瓦斯浓度报警器9设定的额定值，瓦斯浓度报警器9就会介入工作，其向电磁阀8和瓦斯超标报警灯10同时发出信号，瓦斯超标报警灯10报警，提供工作人员进行安全防护措施，同时，电磁阀8接收到信号后开启进气管路，井下的高压气源迅速通过进气管口5充入到充气间隙33中，橡胶筒31在高压气源下一瞬间膨胀鼓起，将位于橡胶筒31内中心的钻杆23抱死密封，进而将瓦斯涌出的抽采间隙密封，将瓦斯密封堵在钻孔内，防止瓦斯持续涌出，从而避免瓦斯喷孔的发生。

除尘设备的工作原理如下：

三通阀22同时接入煤矿井下的水箱与气箱，向双锥内筒19内通入高压水和高压气体，并经过水气喷头20排出，在水气高度流体的作用下，在粉尘收集筒和锥筒内形成负压，通过负压将除尘罩处的煤尘吸入，并经过密封排尘箱16排出，煤尘进入到排尘管15内后，与水气混合，形成水煤泥或水煤渣，进入到密封排尘箱16落入底部的粉尘排放口排出；而由于负压的作用，吸入煤尘的同时，瓦斯也同时被吸入，密封排尘箱16顶部的瓦斯排放口17与瓦斯抽放管连接，筒体内的瓦斯进入到密封排尘箱16后经顶部的瓦斯排放口17排出。

本设备中，粉尘收集筒11、吸尘软管14、锥筒13以及密封排尘箱16之间均可自由拆卸，每个结构均有金属板成型焊接而成，成本低廉，且组装拆卸方便，使用中不需要定期的人工维护，可长时间使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：包括除尘设备和除尘设备连接的防喷集尘罩箱，所述防喷集尘罩箱包括一用于罩设在钻孔处的集尘箱（1）和设置在集尘箱（1）朝向钻孔一侧上的防喷机构，所述集尘箱（1）的顶部和底部分别设置有除尘口（101）和排渣口（102），集尘箱（1）沿钻孔方向的两个侧壁上开设有用于钻杆（23）穿过的开孔，所述防喷机构包括一与集尘箱（1）侧壁上的开孔连接的金属套筒（2）、可拆卸连接在金属套筒（2）端部处的防喷保护筒（3）和可拆卸连接在防喷保护筒（3）端部处的金属管（4），其中，所述防喷保护筒（3）包括可鼓气膨胀的橡胶筒（31）和密封套设在橡胶筒（31）外侧的金属筒外壳（32），所述橡胶筒（31）和金属筒外壳（32）之间具有充气间隙（33），所述金属筒外壳（32）顶部设置有进气管口（5）。

2.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述进气管口（5）通过进气管（6）与煤矿的井下气源（7）连接，且所述进气管（6）上设置有用于控制进气管路开闭的电磁阀（8），煤矿井下还设置有瓦斯浓度报警器（9），所述瓦斯浓度报警器（9）的输出端与电磁阀（8）连接。

3.如权利要求2所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述瓦斯浓度报警器（9）的输出端还连接有瓦斯超标报警灯（10）。

4.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述金属套筒（2）、橡胶筒（31）和金属管（4）的内径相同，且三者的内径均大于钻杆（23）的外径。

5.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：金属套筒（2）与防喷保护筒（3）之间、防喷保护筒（3）与金属管（4）之间分别通过法兰螺栓密封连接。

6.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述除尘设备包括粉尘收集筒（11），所述粉尘收集筒（11）一端设置有粉尘进口（12）、另一端设置有一锥筒（13），所述粉尘进口（12）通过吸尘软管（14）与集尘箱（1）连接，所述锥筒（13）的大径端与粉尘收集筒（11）的端部密封连接，锥筒（13）的小径端设置有一排尘管（15），所述排尘管（15）的尾端设置有密封排尘箱（16），所述密封排尘箱（16）的侧壁顶部设置有用于连接瓦斯排放管的瓦斯排放口（17），密封排尘箱（16）的侧壁底部设置有用于排粉尘煤渣的粉尘排放口（18），所述粉尘收集筒（11）和锥筒（13）的内腔架设有一双锥内筒（19），所述双锥内筒（19）朝向粉尘进口（12）的一端密封、另一端敞口并设置有水气喷头（20），双锥内筒（19）内腔水平设置有一水气喷管（21），所述水气喷管（21）一端与水气喷头（20）的出口连接，另一端垂直弯折后依次穿出双锥内筒（19）侧壁、粉尘收集筒（11）侧壁后设置有一用于连接进水管和进气管的三通阀（22）。

7.如权利要求6所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述锥筒（13）的大径端与粉尘收集筒（11）的端部通过法兰密封可拆卸连接，且在锥筒（13）与粉尘收集筒（11）的法兰之间垫设有密封垫圈。

8.如权利要求6所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述双锥内筒（19）是由两个锥形筒经大径端密封连接后形成的筒体，双锥内筒（19）的圆周通过多个设置在粉尘收集筒（11）内壁上的固定柱（191）悬空架设在粉尘收集筒（11）和锥筒（13）的内腔中心。

9.如权利要求6所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述双锥内筒（19）相邻排尘管（15）一侧的锥形筒的锥度大于锥筒（13）的锥度。

10.如权利要求6所述的一种煤矿瓦斯抽放用除尘防喷装置，其特征在于：所述水气喷头（20）设置在相邻锥筒（13）小径端端口的位置处。

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