CN111594260A - 一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置，包括注气管、橡胶隔垫、吸气管、细水雾喷出管、细水雾发生器、液氮雾喷出管、液氮雾发生器、离心扇、煤屑存储罐和支架；将压风系统与注气管相连，在高压气体的作用下能更好的吹起煤屑。吸气管进气口与注气管喷嘴向匹配，能最大限度的吸入被吹起的煤屑。煤屑经过吸气管进入煤屑存贮罐，细水雾能快速与煤屑接触并包裹在煤屑表面，同时在液氮雾的作用下，煤屑表面的细水雾快速凝结，加快其下降速度，使煤屑快速沉降到煤屑存储罐的底部。其具有煤屑清理效果好、效率高的优点，同时在清理过程中还不会使粉尘影响巷道作业环境，且能减少钻孔密封后的漏风，提高瓦斯抽采效果，具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种清理钻孔残余煤屑的装置，具体是一种用于清理煤层钻孔封孔段残余 煤屑的装置。
背景技术
煤矿井下瓦斯抽采钻孔的封孔质量是决定钻孔抽采瓦斯效果的重要因素之一，现场调 研发现：煤层钻孔封孔段残余大量的煤屑，可能造成的后果有以下几个方面：①钻孔内煤 屑阻碍封孔装置的正常插入，煤屑过多时甚至会导致封孔装置无法插入指定位置；②钻孔 密封完成后，钻孔密封段的煤屑内的裂隙贯穿钻孔内外空间，形成导气通道，极大的降低 了钻孔的密封质量。现有清理钻孔煤屑的方法主要有高压注水清理煤屑和高压注入空气清 理煤屑两种方法。高压注水能解决坚硬煤层非近水平钻孔的煤屑清理，但是对松软煤层， 在高压水的作用下，会出现负效应，即钻孔周围的松软煤体遇水坍塌，造成钻孔失效。高 压注入空气的方法，在清理钻孔煤屑时存在以下问题：①高压空气出气口位置的煤屑被吹 起，就近沉降，最终形成波浪线式煤屑堆积，距离钻孔孔口越远，煤屑清理效果越差；② 在注高压空气时，颗粒微小的煤屑涌出钻孔，在巷道内形成粉尘，污染巷道内的工作环境， 严重危害煤矿工人的身体健康。因而，亟需开发一种适用各种钻孔倾角、各种煤体硬度的 清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置，从而增强封孔质量，提高瓦斯抽采效果。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的 装置，具有煤屑清理效果好、效率高的优点，同时在清理过程中还不会使煤屑影响巷道作 业环境，并且适用于各种煤体硬度的煤矿。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤 屑的装置，包括注气管、橡胶隔垫、吸气管、细水雾喷出管、细水雾发生器、液氮雾喷出管、液氮雾发生器、离心扇、煤屑存储罐和支架；
所述煤屑存储罐装在支架上，离心扇通过连接管与煤屑存储罐内部连通，细水雾喷出 管一端与细水雾发生器连接、另一端与煤屑存储罐顶部连接，使细水雾发生器与煤屑存储 罐内部连通；液氮雾喷出管一端与液氮雾发生器连接、另一端与煤屑存储罐顶部连接，使 液氮雾发生器与煤屑存储罐内部连通；所述吸气管一端与煤屑存储罐连通、另一端伸入煤 层钻孔内，橡胶隔垫固定装在吸气管的外圆周面、且橡胶隔垫的外沿与煤层钻孔的内壁压 紧密封，将煤层钻孔分隔成密封区和外界连通区，处于密封区内的吸气管另一端装有吸气 管进气口；所述注气管一端处于煤层钻孔外部，注气管另一端从外界连通区穿过橡胶隔垫 伸入密封区内、且注气管的外圆周面与橡胶隔垫压紧固定；注气管另一端装有注气管喷嘴；
所述注气管一端处装有第一控制阀，细水雾喷出管上装有第二控制阀，液氮雾喷出管 上装有第三控制阀，连接管上装有第四控制阀；煤屑存储罐底部设有可开闭的煤屑清理口。
进一步，所述离心扇提供风压不小于200KPa。保证吸气管产生所需的负压对煤屑进行 清理。
进一步，所述注气管喷嘴为直管喷嘴，其喷射方向与注气管轴线之间的夹角为30°～60°； 所述吸气管进气口为喇叭形，其吸气方向与吸气管轴线之间的夹角为120°～150°。两者配 合能有效保证对煤屑的吸纳清理效果。
与现有技术相比，本发明采用注气管、橡胶隔垫、吸气管、细水雾喷出管、细水雾发生器、液氮雾喷出管、液氮雾发生器、离心扇、煤屑存储罐和支架相结合方式，充分利用 煤矿井下压风系统，压风系统与注气管相连，注气管喷嘴向下开角30°～60°，在不小于0.5MPa气压的作用下，能更好的吹起煤屑。吸气管进气口开角的角度为120°～150°，与注气管喷嘴向匹配，能最大限度的吸入被吹起的煤屑。煤屑经过吸气管进入煤屑存贮罐，细水雾能快速与煤屑接触并包裹在煤屑表面，同时在液氮雾的作用下，煤屑表面的细水雾快速凝结，加快其下降速度，使煤屑快速沉降到煤屑存储罐的底部；并且本发明能在瓦斯抽采钻孔内移动，从而对钻孔内各个位置的煤屑进行清理。本装置充分利用井下压风系统，具有煤屑清理效果好、效率高的优点，同时在清理过程中还不会使粉尘影响巷道作业环境，且能减少钻孔密封后的漏风，提高瓦斯抽采效果，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、煤体；2、煤层钻孔；3、煤屑；4、注气管；5、第一控制阀；6、注气管喷 嘴；7、吸气管进气口；8、橡胶隔垫；9、吸气管；10、细水雾喷出管；11、第二控制阀； 12、细水雾发生器；13、液氮雾喷出管；14、第三控制阀；15、液氮雾发生器；16、连接 管；17、第四控制阀；18、离心扇；19、煤屑存储罐；20、煤屑清理口；21、支架。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括注气管4、橡胶隔垫8、吸气管9、细水雾喷出管10、细水雾发生器12、液氮雾喷出管13、液氮雾发生器15、离心扇18、煤屑存储罐19和支架21；
所述煤屑存储罐19装在支架21上，离心扇18通过连接管16与煤屑存储罐19内部连通，细水雾喷出管10一端与细水雾发生器12连接、另一端与煤屑存储罐19顶部连接，使 细水雾发生器12与煤屑存储罐19内部连通；液氮雾喷出管13一端与液氮雾发生器15连 接、另一端与煤屑存储罐19顶部连接，使液氮雾发生器15与煤屑存储罐19内部连通；所 述吸气管9一端与煤屑存储罐19连通、另一端伸入煤层钻孔2内，橡胶隔垫8固定装在吸 气管9的外圆周面、且橡胶隔垫8的外沿与煤层钻孔2的内壁压紧密封，将煤层钻孔2分 隔成密封区和外界连通区，处于密封区内的吸气管9另一端装有吸气管进气口7；所述注气 管4一端处于煤层钻孔2外部，注气管4另一端从外界连通区穿过橡胶隔垫8伸入密封区 内、且注气管4的外圆周面与橡胶隔垫8压紧固定；注气管4另一端装有注气管喷嘴6；
所述注气管4一端处装有第一控制阀5，细水雾喷出管10上装有第二控制阀11，液氮 雾喷出管13上装有第三控制阀14，连接管16上装有第四控制阀17；煤屑存储罐19底部设有可开闭的煤屑清理口20。
进一步，所述离心扇18提供的风压不小于200KPa。
进一步，所述注气管喷嘴6为直管喷嘴，其喷射方向与注气管4轴线之间的夹角为30°～ 60°；所述吸气管进气口7为喇叭形，其吸气方向与吸气管9轴线之间的夹角为120°～150°。
本发明的具体过程为：
A、将用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置安装到所需清理的煤层钻孔处，并将注 气管4一端与煤矿井下压风系统相连；
B、按顺序依次打开第四控制阀17、离心扇18、第二控制阀11、细水雾发生器12、第三控制阀14和液氮雾发生器15，此时离心扇18工作使煤屑存储罐19和吸气管9内产生负压，进而使密封区内的空气通过吸气管进气口7进入煤屑存储罐19；同时细水雾发生器12产生粒径小于150μm的细水雾，并通过细水雾喷出管13将细水雾输送到煤屑存储罐19内，液氮雾发生器15产生粒径小于300μm的液氮雾，并通过液氮雾喷出管13将液氮雾输送到 煤屑存储罐19内；然后打开第一控制阀5，井下压风系统内高压空气经过注气管喷嘴6向 密封区内喷出高压气体，所述高压气体的气压不小于0.5MPa，此时密封区内的煤屑3被高 压气体吹起与空气混合，然后混合有煤屑3的空气受吸气管9内负压影响，使其通过吸气 管进气口7进入煤屑存储罐19内，混合有煤屑3的空气在煤屑存储罐19内与细水雾结合 形成带有煤屑的水雾，带有煤屑3的水雾受重力作用向煤屑存储罐19的底部下降，在下降 过程中液氮雾与带有煤屑3的水雾接触，使带有煤屑3的水雾温度快速降低凝结，凝结后 加快带有煤屑3的水雾下降速度，直至达到煤屑存储罐19的底部，完成煤屑沉降的过程；
C、持续一段时间后，控制第一控制阀5的开度，使其产生脉动风压，同时将吸气管9、 注气管4和橡胶隔垫8整体向煤层钻孔2的孔口位置缓慢移动，每次移动距离为0.4-0.6m；
D、重复步骤B和C，直至完成该煤层钻孔2密封段的煤屑清理工作；
E、断开井下压风系统，关闭第一控制阀5，然后同时关闭细水雾发生器12、第二控制 阀11、液氮雾发生器15、第三控制阀14、离心扇18和第四控制阀17；
F、将用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置移动到下一个所需清理的煤层钻孔2处， 并重复步骤A至E，直至完成本次所需清理的各个煤层钻孔2后停止，最后将煤屑存储罐 19内收集的煤屑3通过煤屑清理口20取出，完成对煤屑存储罐19的清理。
Claims (3)
1.一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置，其特征在于，包括注气管、橡胶隔垫、吸气管、细水雾喷出管、细水雾发生器、液氮雾喷出管、液氮雾发生器、离心扇、煤屑存储罐和支架；
所述煤屑存储罐装在支架上，离心扇通过连接管与煤屑存储罐内部连通，细水雾喷出管一端与细水雾发生器连接、另一端与煤屑存储罐顶部连接，使细水雾发生器与煤屑存储罐内部连通；液氮雾喷出管一端与液氮雾发生器连接、另一端与煤屑存储罐顶部连接，使液氮雾发生器与煤屑存储罐内部连通；所述吸气管一端与煤屑存储罐连通、另一端伸入煤层钻孔内，橡胶隔垫固定装在吸气管的外圆周面、且橡胶隔垫的外沿与煤层钻孔的内壁压紧密封，将煤层钻孔分隔成密封区和外界连通区，处于密封区内的吸气管另一端装有吸气管进气口；所述注气管一端处于煤层钻孔外部，注气管另一端从外界连通区穿过橡胶隔垫伸入密封区内、且注气管的外圆周面与橡胶隔垫压紧固定；注气管另一端装有注气管喷嘴；
所述注气管一端处装有第一控制阀，细水雾喷出管上装有第二控制阀，液氮雾喷出管上装有第三控制阀，连接管上装有第四控制阀；煤屑存储罐底部设有可开闭的煤屑清理口。
2.根据权利要求1所述的一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置，其特征在于，所述离心扇提供风压不小于200KPa。
3.根据权利要求1所述的一种用于清理煤层钻孔封孔段残余煤屑的装置，其特征在于，所述注气管喷嘴为直管喷嘴，其喷射方向与注气管轴线之间的夹角为30°～60°；所述吸气管进气口为喇叭形，其吸气方向与吸气管轴线之间的夹角为120°～150°。
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