CN111075500A - 一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿井下煤层瓦斯抽采领域，涉及一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置及方法，包括设置在下向钻孔内的筛孔管，该筛孔管远离下向钻孔的一端连接有抽采管，该抽采管上连通有消泡箱，该消泡箱上还连接有瓦斯抽采管，该瓦斯抽采管连通有瓦斯抽采系统；还包括设置在下向钻孔内的圆钢管，圆钢管远离下向钻孔的一端匹配连接有泡排棒自动喷射装置；泡排棒自动喷射装置包括与圆钢管连接的用于泡排棒投放的喷射枪，该喷射枪通过连接线连接有中央处理器，泡排棒自动喷射装置还包括设置在喷射枪上的智能闸阀；本发明通过泡排棒与水发生反应，经济高效的对井下含水煤层下向钻孔进行泡沫排水，促进煤层瓦斯的抽采。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下煤层瓦斯抽采领域，涉及一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置及方法。
背景技术
在井下含水煤层下向钻孔瓦斯抽采过程中，存在施工积水及煤层涌水问题，将对煤层瓦斯抽采造成很大程度的影响，导致瓦斯抽采效果不佳。如果煤层瓦斯具有的能量足够大，下向钻孔内的积水将在上升气流的推动和搅动作用下被带出孔口；如果煤层瓦斯自身具有的能量不足以将孔内积水带出，积水则会由于滑脱效应，在煤层瓦斯气流举升过程中逐渐在钻孔孔底区聚积，随着一段时间的积累，这些液体将汇集于孔底，形成液柱，对煤层瓦斯产生额外的静水回压，导致煤层瓦斯抽采能力持续下降，从而对下向钻孔煤层瓦斯抽采效果造成比较严重影响，更严重时会导致下向抽采钻孔水淹停产甚至致使钻孔报废。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置及方法，经济高效的对井下含水煤层下向钻孔进行泡沫排水，并促进煤层瓦斯的抽采。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，用于下向钻孔的积水排放以及煤层瓦斯的抽采，包括设置在下向钻孔内的筛孔管，该筛孔管远离下向钻孔的一端连接有抽采管，该抽采管上连通有消泡箱，该消泡箱上还连接有瓦斯抽采管，该瓦斯抽采管连通有瓦斯抽采系统；
还包括设置在下向钻孔内的中空的圆钢管，圆钢管远离下向钻孔的一端匹配连接有泡排棒自动喷射装置；
泡排棒自动喷射装置包括与圆钢管连接的用于泡排棒投放的喷射枪，该喷射枪通过连接线连接有中央处理器，泡排棒自动喷射装置还包括设置在喷射枪上的智能闸阀，该智能闸阀与中央处理器匹配连接。
可选的，筛孔管的长度尺寸与下向钻孔深度尺寸相匹配，使筛孔管全程置于下向钻孔的积水内。
可选的，圆钢管的长度尺寸小于下向钻孔的深度尺寸，且确保圆钢管朝向下向钻孔的一端不与下向钻孔内的积水相接触。
可选的，中央处理器上还安装有LED显示器，用于显示抽采实时数据。
可选的，消泡箱内在抽采管与瓦斯抽采管之间还设置有消泡剂，用于泡沫和积水与煤层瓦斯的分离。
可选的，该消泡箱上还开设置有排水口，该排水口上设置有第一闸阀。
可选的，抽采管上还设置有第二闸阀，用于控制抽采流量。
一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气方法，应用如上述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，包括以下步骤：
A、在含水煤层的下向钻孔中放置筛孔管并用抽采管与该筛孔管相连接，同时在下向钻孔接入圆钢管至下向钻孔内水平面上方；
B、将下向钻孔的孔口至下向钻孔内8～10m范围内封堵严密，形成钻孔封孔段；
C、将圆钢管与泡排棒自动喷射装置连接，抽采管路连接至消泡箱，同时将瓦斯抽采管接入瓦斯抽采系统；
D、通过中央处理器控制喷射枪向下向钻孔内喷射泡排棒，泡排棒在化学作用下遇水产生反应，降低水的表面张力，同时借助于煤层瓦斯抽采气流的搅动作用，把水分散并生成大量低密度的泡沫；
E、泡排棒与下向钻孔中积水充分结合后产生的含水泡沫由筛孔管通过抽采管路抽至消泡箱中，经消泡箱内消泡剂的作用，将泡沫和积水与煤层瓦斯分离，分离的泡沫积水由消泡箱排除，而瓦斯气体随瓦斯抽采管抽走至瓦斯抽采系统。
可选的，步骤D中，中央处理器根据煤层含水率计算钻孔内的涌水速度及涌水量，控制智能闸阀的阀门自动开闭，从而控制喷射枪喷射泡排棒的用量以及间隔时间。
本发明的有益效果在于：
1、本发明一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置及方法，通过泡排棒与水发生反应，并借助于煤层瓦斯抽采气流的搅动作用，把水分散并生成大量低密度的泡沫，进而改变了钻孔内的气液流态，增强了抽采管的携水能力，能成功将下向钻孔内的积水带出孔口；同时，加入泡排棒还可以提升气泡流态的鼓泡高度，减少气体滑脱损失，从而有效地保证了钻孔内的瓦斯顺利高效的抽出。
2、泡排棒与钻孔中积水充分结合后产生的含水泡沫由抽采管抽至消泡箱中，经消泡箱内消泡剂的作用，将泡沫和积水与煤层瓦斯分离；分离的泡沫积水由消泡箱排除，而瓦斯气体随瓦斯抽采管抽至瓦斯抽采系统。
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为本发明一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置的整体结构示意图。
附图标记：下向钻孔1、积水2、煤层3、筛孔管4、圆钢管5、泡排棒6、钻孔封孔段7、抽采管8、智能闸阀9、喷射枪10、连接线11、LED显示器12、中央处理器13、消泡箱14、消泡剂15、瓦斯抽采管16、第一闸阀17、第二闸阀18。
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。
请参阅图1，为一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，用于下向钻孔1的积水2排放以及煤层瓦斯的抽采，包括设置在下向钻孔1内的筛孔管4，筛孔管4的长度尺寸与下向钻孔1深度尺寸相匹配，使筛孔管4全程置于下向钻孔1的积水2内，该筛孔管4远离下向钻孔1的一端连接有抽采管8，抽采管8上还设置有第二闸阀18，用于控制抽采流量，该抽采管8上连通有消泡箱14，消泡箱14内在抽采管8与瓦斯抽采管16之间还设置有消泡剂15，用于泡沫和积水2与瓦斯的分离，消泡箱14上开设置有排水口，该排水口上设置有第一闸阀17，该消泡箱14上还连接有瓦斯抽采管16，该瓦斯抽采管16连通有瓦斯抽采系统；还包括设置在下向钻孔1内的中空的圆钢管5，圆钢管5的长度尺寸小于下向钻孔1的深度尺寸，且确保圆钢管5朝向下向钻孔1的一端不与下向钻孔1内的积水2相接触，圆钢管5远离下向钻孔1的一端匹配连接有泡排棒6自动喷射装置；泡排棒6自动喷射装置包括与圆钢管5连接的用于泡排棒6投放的喷射枪10，该喷射枪10通过连接线11连接有中央处理器13，中央处理器13上还安装有LED显示器12，用于显示抽采实时数据，泡排棒6自动喷射装置还包括设置在喷射枪10上的智能闸阀9，该智能闸阀9与中央处理器13匹配连接。
一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气方法，应用如上述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，包括以下步骤：
A、在含水煤层3的下向钻孔1中放置筛孔管4并用抽采管8与该筛孔管4相连接，同时在下向钻孔1接入圆钢管5至下向钻孔1内水平面上方；
B、将下向钻孔1的孔口至下向钻孔1内8～10m范围内封堵严密，形成钻孔封孔段7；
C、将圆钢管5与泡排棒6自动喷射装置连接，抽采管8路连接至消泡箱14，同时将瓦斯抽采管16接入瓦斯抽采系统；
D、通过中央处理器13控制喷射枪10向下向钻孔1内喷射泡排棒6，泡排棒6在化学作用下遇水产生反应，降低水的表面张力，同时借助于瓦斯抽采气流的搅动作用，把水分散并生成大量低密度的泡沫；
E、泡排棒6与下向钻孔1中积水2充分结合后产生的含水泡沫由筛孔管4通过抽采管8路抽至消泡箱14中，经消泡箱14内消泡剂15的作用，将泡沫和积水2与瓦斯分离，分离的泡沫积水2由消泡箱14排除，而瓦斯气体随瓦斯抽采管16抽走至瓦斯抽采系统。
在本实施例中，步骤D中，中央处理器13根据煤层3含水率计算钻孔内的涌水速度及涌水量，控制智能闸阀9的阀门自动开闭，从而控制喷射枪10喷射泡排棒6的用量以及间隔时间。
本发明向抽采钻孔孔底注入泡排棒6，在化学作用下遇水能够产生泡沬，当泡排棒6与孔底积液接触混合并产生反应后，降低了水的表面张力，借助于瓦斯抽采气流的搅动作用，把水分散并生成大量低密度的泡沫，进而改变了钻孔内的气液流态；这样就增强了筛孔管4的携水能力，就能成功将下向钻孔1内的积水2带出孔口；同时，加入泡排棒6还可以提升气泡流态的鼓泡高度，减少气体滑脱损失，从而有效地保证了钻孔内的瓦斯顺利高效的抽出。
本发明根据煤层3含水率计算钻孔内的涌水速度及涌水量，将钻孔内的涌水量输入中央处理器13内，处理器将根据涌水量设定喷射枪10喷射泡排棒6的间隔时间，并控制在喷射枪10发射泡排棒6之前将智能闸阀9的阀门开启，喷射完毕后智能闸阀9的阀门自动关闭，等待下一次的泡排棒6发射。
本发明泡排棒6与钻孔中积水2充分结合后产生的含水泡沫由抽采管8抽至消泡箱14中，经消泡箱14内消泡剂15的作用，将泡沫和积水2与瓦斯分离；分离的泡沫积水2由消泡箱14排除，而瓦斯气体随瓦斯抽采管16抽至瓦斯抽采系统。
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 (9)
1.一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，用于下向钻孔的积水排放以及煤层瓦斯的抽采，其特征在于：包括设置在下向钻孔内的筛孔管，该筛孔管远离下向钻孔的一端连接有抽采管，该抽采管上连通有消泡箱，该消泡箱上还连接有瓦斯抽采管，该瓦斯抽采管连通有瓦斯抽采系统；
还包括设置在下向钻孔内的中空的圆钢管，所述圆钢管远离下向钻孔的一端匹配连接有泡排棒自动喷射装置；
所述泡排棒自动喷射装置包括与圆钢管连接的用于泡排棒投放的喷射枪，该喷射枪通过连接线连接有中央处理器，所述泡排棒自动喷射装置还包括设置在喷射枪上的智能闸阀，该智能闸阀与中央处理器匹配连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于：所述筛孔管的长度尺寸与下向钻孔深度尺寸相匹配，使筛孔管全程置于下向钻孔的积水内。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于：所述圆钢管的长度尺寸小于下向钻孔的深度尺寸，且确保圆钢管朝向下向钻孔的一端不与下向钻孔内的积水相接触。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于：所述中央处理器上还安装有LED显示器，用于显示抽采实时数据。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于：所述消泡箱内在抽采管与瓦斯抽采管之间还设置有消泡剂，用于泡沫和积水与煤层瓦斯的分离。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于：该消泡箱上还开设置有排水口，该排水口上设置有第一闸阀。
7.根据权利要求5所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于：所述抽采管上还设置有第二闸阀，用于控制抽采流量。
8.一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气方法，应用如权利要求1～7任一所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气装置，其特征在于，包括以下步骤：
A、在含水煤层的下向钻孔中放置筛孔管并用抽采管与该筛孔管相连接，同时在下向钻孔接入圆钢管至下向钻孔内水平面上方；
B、将下向钻孔的孔口至下向钻孔内8～10m范围内封堵严密，形成钻孔封孔段；
C、将圆钢管与泡排棒自动喷射装置连接，抽采管路连接至消泡箱，同时将瓦斯抽采管接入瓦斯抽采系统；
D、通过中央处理器控制喷射枪向下向钻孔内喷射泡排棒，泡排棒在化学作用下遇水产生反应，降低水的表面张力，同时借助于煤层瓦斯抽采气流的搅动作用，把水分散并生成大量低密度的泡沫；
E、泡排棒与下向钻孔中积水充分结合后产生的含水泡沫由筛孔管通过抽采管路抽至消泡箱中，经消泡箱内消泡剂的作用，将泡沫和积水与煤层瓦斯分离，分离的泡沫积水由消泡箱排除，而瓦斯气体随瓦斯抽采管抽走至瓦斯抽采系统。
9.根据权利要求8所述的一种煤矿井下含水煤层下向钻孔泡沫排水抽气方法，其特征在于：步骤D中，中央处理器根据煤层含水率计算钻孔内的涌水速度及涌水量，控制智能闸阀的阀门自动开闭，从而控制喷射枪喷射泡排棒的用量以及间隔时间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200428 |
|
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