CN112013190B - 一种煤矿采空区气体采样防堵装置 - Google Patents

一种煤矿采空区气体采样防堵装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矿采空区气体采样防堵装置，包括：刚性套管；分压头，为圆锥体结构，并且圆锥体的底面与刚性套管的顶端固定连接；多个进气元件，每个进气元件的进气口均与所述刚性套管侧壁相对，并且每个进气元件均固定在刚性套管的侧壁上与刚性套管内部相通，在抽气时气体从进气元件进入到刚性套管内部；进气元件的侧面向下倾斜有角度，当煤块从上方掉落时会沿斜面向下滑落；本发明提供一种煤矿采空区气体采样防堵装置，应用于采空区束管监测系统中，在采空区铺设束管时，在束管端头设有该防堵装置，可增加束管抗压、抗毁性能，并且防止束管堵塞，提高束管的抽气效果。

Description

一种煤矿采空区气体采样防堵装置
技术领域
本发明涉及采空区气体分析监测技术领域，具体涉及一种煤矿采空区气体采样防堵装置。
背景技术
在煤炭生产中煤自燃是主要灾害之一，由于煤自燃主要发生在采空区、压裂的煤柱等隐蔽地点，自燃初期不易发现，而一旦发现又由于不能确定高温区域位置而导致火灾不能及时扑救，以致造成重大恶性事故，故此自燃火源定位一直是煤矿安全生产中的重大难题之一。而采空区是井下最易发生自燃的地点，现有很多矿井都采用束管监测系统进行监测采空区或采集数据用于分析，但由于综采技术的发展，大多使用垮落法形成采空区，提高了掘进速度，提高了采煤效率，对于铺设在底板的束管，很容易出现压力过大，压坏外层套管，最终压坏束管；还由于在进行抽气时，很容易把悬浮在空气中的煤尘从外层套管孔中进入套管内，或者在垮落时细小煤块容易进入套管内，造成采集气体时的堵塞。针对套管在垮落时会出现压坏、堵塞套管的问题，亟待设计一款抗压、防堵的外层套管，有助于顺利采集各点的气体，为煤自燃研究提供基础保障。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种煤矿采空区气体采样防堵装置，应用于采空区束管监测系统中，在采空区铺设束管时，在束管端头设有该防堵装置，可增加束管抗压、抗毁性能，并且防止堵束管堵塞，提高束管的抽气效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种煤矿采空区气体采样防堵装置，包括：
刚性套管；
分压头，为圆锥体结构，用来分解正上方的压力，减少应力集中起到抗压的作用，并且圆锥体的底面与所述刚性套管的顶端固定连接；
多个进气元件，每个进气元件的进气口均与所述刚性套管侧壁相对，并且每个进气元件均固定在刚性套管的侧壁上与刚性套管内部相通，在抽气时气体从进气元件进入到刚性套管内部；所述进气元件的侧面向下倾斜有角度，当煤块从上方掉落时会沿斜面向下滑落。
上述进气元件为中空的圆台结构，圆台的底端焊接在所述刚性套管的侧壁上，圆台的顶端远离所述刚性套管，并且圆台的轴线与所述刚性套管的轴线相垂直，圆台的侧面为圆锥形斜面，圆锥形斜面的轴线与所述刚性套管的轴线相垂直。
上述分压头为圆锥体结构，圆锥体结构能将垂直向下的压力分解成平行于锥面的压力和垂直于锥面的压力。
上述进气元件沿刚性套管周向等距离分布成多列，同时每列进气元件沿刚性套管轴线等距离分布。
上述刚性套管的底部固定有底板。
上述刚性套管采用不锈钢材料。
本发明的有益效果在于：
目前对于井下束管监测系统来说，在铺设束管时都会采用钢管套在束管外，进行保护，并在钢管外钻孔，用于采空区的气体进入，这种方式容易出现压坏束管、堵塞钢管，最终导致采集气体不顺利，影响煤自燃预测分析的问题。
本发明设计了一款既能抗压，又能防堵的煤矿采空区气体采样防堵装置，在使用时将该装置安装在水平管上，水平管套设在束管的外侧，本装置处于一个三通的位置，束管从水平管弯上来然后把本装置装上，将本装置底部固定的底板与三通管通过螺栓连接，连接好后本装置的刚性套管竖直向上放置，同时该刚性套管的顶端还固定有分压头，分压头为圆锥体结构，用来分解正上方的压力，减少应力集中起到抗压的作用，并且圆锥体的底面与所述刚性套管的顶端固定连接；
本发明在防堵装置四周设有突出的进气孔，进气孔为中空的圆台结构，圆台的底端焊接在所述刚性套管的侧壁上，圆台的顶端远离所述刚性套管，并且圆台的轴线与所述刚性套管的轴线相垂直，圆台的侧面为圆锥形斜面，圆锥形斜面的轴线与所述刚性套管的轴线相垂直，这样从上方掉落的煤块就能从圆锥形斜面向下滑落，减少煤块进入到防堵装置内的量，所以能起到防堵塞的功能。
本发明能解决传统方式铺设束管出现的束管被压坏、套管被堵塞的问题，为研究采空区煤自燃及“三带”划分提供数据精准保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的整体结构示意图；
图2为本发明提供的进气元件的结构示意图；
图3为本发明提供的完整安装示意图；
图4为本发明提供的分压原理示意图。
附图标记说明：1、分压头；2、进气元件；3、刚性套管；4、底板；5、进气口；6、束管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图1所示，一种煤矿采空区气体采样防堵装置，包括：
刚性套管3；
分压头1，为圆锥体结构，用来分解正上方的压力，减少应力集中起到抗压的作用，并且圆锥体的底面与所述刚性套管3的顶端固定连接；
多个进气元件2，每个进气元件2的进气口5均与所述刚性套管3侧壁相对，并且每个进气元件2均固定在刚性套管3的侧壁上与刚性套管3内部相通，在抽气时气体从进气元件2进入到刚性套管3内部；所述进气元件2的上侧面向下倾斜有角度，当煤块从上方掉落时会沿斜面向下滑落。
本发明提供一种煤矿采空区气体采样防堵装置，应用于采空区束管监测系统中，在采空区铺设束管6时，束管6的外侧套设有水平管，装置处于一个三通的位置，束管6从水平管弯上来然后把本装置装上，可增加束管6抗压、抗毁性能，并且防止束管6堵塞，提高束管6的抽气效果。
实施例2：
本实施例基于实施例1，所述进气元件2为中空的圆台结构，圆台的底端焊接在所述刚性套管3的侧壁上，圆台的顶端远离所述刚性套管3，并且圆台的轴线与所述刚性套管3的轴线相垂直，圆台的侧面为圆锥形斜面，圆锥形斜面的轴线与所述刚性套管3的轴线相垂直。
本发明中进气元件2为中空的圆台结构，圆台的底端直径大于圆台顶端的直径，圆台的侧面为圆锥形斜面，圆锥形斜面的轴线与所述刚性套管的轴线相垂直，并且垂直向外延伸，同时圆台的进气口又与刚性套管3侧壁相对；本发明中进气元件2采用这样的结构，当有煤块掉落到进气区域时，很大可能都会掉落在斜面上，而不会从进气元件的进气口进入，这种改良后的进气元件能保证顶板垮落时细小煤块难以进入套管内，或防止煤粉进入，导致进气孔堵塞，影响采集气体。
实施例3：
本实施例基于实施例1，如附图4所示，所述分压头1为圆锥体结构，用来分解正上方的压力，减少应力集中起到抗压的作用，并且圆锥体的底面与所述刚性套管3的顶端固定连接，圆锥体结构能将垂直向下的压力分解成平行于锥面的压力和垂直于锥面的压力。
本发明中分压头1为圆锥体结构，垂直于分压头1的力，经过分压头1分解成分解成平行于锥面的压力P1和垂直于锥面的压力P2，只有压力P2作用在分压头上，起到了抗压的作用。
实施例4：
本实施例基于实施例1，所述进气元件2沿刚性套管3周向等距离分布成多列，同时每列进气元件2沿刚性套管3轴线等距离分布。
本发明中设有多个进气元件能防止束管6堵塞，并且提高束管6的抽气效果。
实施例5：
本实施例基于实施例1，所述刚性套管3的底部设有底板4。
本发明在刚性套管3的底部设有底板4，底板4用于将刚性套管3与束管6外侧套设的水平管固定连接。
实施例6：
本实施例基于实施例1，所述刚性套管3采用不锈钢材料。
本发明中刚性套管3采用304不锈钢管，起到抗压和防止氧化反应，消耗一定O2。
本发明的具体应用步骤：
1、先将该束管6和本防堵装置准备好，提前放置到铺设地点；
2、横向束管6安装前，工作面支架要保持不移架、不放煤，让后面的刮板往运输机移动，给束管6安装留出空间，清理周围的遗煤，保证束管6埋入深度在0.2m左右；
3、本防堵装置安装前，需将束管6逐个穿入水平管内，并做好标记，本防堵装置安装在水平管三通的位置，将束管6从水平管弯上来然后把本装置装上，之后将本防堵装置底部固定的底板4与三通管通过螺栓连接，连接好后刚性套管竖直向上放置；
4、束管6管路铺设完成后，尽量用遗煤盖实没有进气孔的部位；
5、当有煤块掉落到采空区后，煤块经过圆锥体的分压头1将压力分解成平行于圆锥体的压力和垂直于圆锥体的压力，这样只有垂直于圆锥体的压力作用在分压头1上，起到了抗压的作用；
6、当有煤块掉落到采空区后，会掉落在进气元件2的圆锥形斜面上，这样煤块从圆锥形斜面向下滑落，并不会进入到套管内部，导致进气孔堵塞。
本发明提供一种煤矿采空区气体采样防堵装置，应用于采空区束管监测系统中，在采空区铺设束管时，在束管端头设有该防堵装置，可增加束管抗压、抗毁性能，并且防止堵束管堵塞，提高束管的抽气效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和在内。

Claims (5)

1.一种煤矿采空区气体采样防堵装置，特征在于，包括：
刚性套管(3)；
分压头(1)，为圆锥体结构，用来分解正上方的压力，减少应力集中起到抗压的作用，并且圆锥体的底面与所述刚性套管(3)的顶端固定连接；
多个进气元件(2)，每个进气元件(2)的进气口(5)均与所述刚性套管(3)侧壁相对，并且每个进气元件(2)均固定在刚性套管(3)的侧壁上与刚性套管(3)内部相通，在抽气时气体从进气元件(2)进入到刚性套管(3)内部；所述进气元件(2)的上侧面向下倾斜有角度，当煤块从上方掉落时会沿斜面向下滑落；
所述进气元件(2)为中空的圆台结构，圆台的底端焊接在所述刚性套管(3)的侧壁上，圆台的顶端远离所述刚性套管(3)，并且圆台的轴线与所述刚性套管(3)的轴线相垂直，圆台的侧面为圆锥形斜面，圆锥形斜面的轴线与所述刚性套管(3)的轴线相垂直。
2.如权利要求1所述的一种煤矿采空区气体采样防堵装置，其特征在于，所述分压头(1)为圆锥体结构，圆锥体结构能将垂直向下的压力分解成平行于锥面的压力和垂直于锥面的压力。
3.如权利要求1所述的一种煤矿采空区气体采样防堵装置，其特征在于，所述进气元件(2)沿刚性套管(3)周向等距离分布成多列，同时每列进气元件(2)沿刚性套管(3)轴线等距离分布。
4.如权利要求1所述的一种煤矿采空区气体采样防堵装置，其特征在于，所述刚性套管(3)的底部固定有底板(4)。
5.如权利要求1所述的一种煤矿采空区气体采样防堵装置，其特征在于，所述刚性套管(3)采用不锈钢材料。
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