CN112343649B - U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置及方法 - Google Patents
U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及采空区瓦斯抽采技术领域，U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其中瓦斯抽采主管、第一组三通装置、抽采连接管路、第二组三通装置、抽采滑动拖管顺序连接，负压抽放软管两端分别连接在第一组三通装置和第二组三通装置的端口，抽采滑动拖管通过套管收窄口插装在两个高位抽采套管装置中，且抽采滑动拖管与密封胶圈形成滑动密封，抽采滑动拖管靠近尖头处设有筛孔管段，拖动装置的动力端连接第二组三通装置或抽采滑动拖管，筛孔管段的位置随着抽采滑动拖管的移动可在高位抽采套管装置中进行切换，从而完成采空区抽采位置的转移，避免瓦斯抽采管路埋入采空区内，大幅降低埋管材料成本。本发明还提出U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采方法。
Description
技术领域
本发明涉及采空区瓦斯抽采技术领域，特别涉及U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置及方法。
背景技术
采煤工作面采用U型通风方式时，易导致工作面上隅角瓦斯聚集，造成瓦斯超限，现有的采空区瓦斯治理方式有埋管法、拖管法、插管法等。埋管法能够深入采空区内部，抽采位置高，能够抽出较高浓度的瓦斯，但瓦斯抽采管路无法重复利用，造成巨大的资源浪费；拖管法管路抽采位置较低，抽采瓦斯浓度较低，管路可以进行拖动，调整抽采管口位置容易；插管法能够将管路插入采空区较高位置，但由于采空区的冒落，管路插入距离难以保证，插管施工较为困难，抽采效果难以保证。针对采空区瓦斯治理的现状，急需一种施工方便、成本低、抽采效果好的抽采方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，可完成采空区抽采位置的转移，在保证采空区瓦斯抽采效果的前提下，降低施工难度和施工成本。另外，本发明还提出U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
在第一个技术方案中，U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，包括瓦斯抽采主管、拖动装置、第一组三通装置、抽采连接管路、第二组三通装置、两组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管和负压抽放软管，其中第一组三通装置和第二组三通装置的三个端口处均设有阀门，瓦斯抽采主管的第一端与第一组三通装置的第一端口连接，抽采滑动拖管的第一端与第二组三通装置的第一端口连接，抽采滑动拖管的第二端封闭，抽采连接管路的两端分别连接第一组三通装置的第二端口和第二组三通装置的第二端口，所述负压抽放软管的两端分别连接第一组三通装置的第三端口和第二组三通装置的第三端口；所述高位抽采套管装置包括输入端口和管身，该管身上设有套管收窄口，套管收窄口周围具有密封胶圈，所述抽采滑动拖管通过套管收窄口插装在两个所述高位抽采套管装置中，且抽采滑动拖管与密封胶圈形成滑动密封；所述抽采滑动拖管靠近第二端处设有筛孔管段，所述拖动装置的动力端连接第二组三通装置或抽采滑动拖管；
在第一状态时，所述筛孔管段与第二组高位抽采套管装置连通；在抽采连接管路拆除后可，拖动装置拖动第二组三通装置和抽采滑动拖管向第一组三通装置方向共同移动，直至筛孔管段与第一组高位抽采套管装置连通，形成第二状态。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述瓦斯抽采主管、抽采连接管路和抽采滑动拖管直线布置。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述第一组高位抽采套管装置的管身为T型结构，其中管身的水平管两端为进气口，该进气口处设有除渣网，竖直管的第一端与水平管中部连通，竖直管的第二端具有水泥支墩，所述套管收窄口有两个，且两个套管收窄口在竖直管下方对称设置。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述抽采滑动拖管的第二端为尖头。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述负压抽放软管为钢骨架负压抽放软管。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述抽采滑动拖管外部还具有用于支撑抽采滑动拖管滑动的若干个滑轮组，所述滑轮组分别设置在高位抽采套管装置两侧、以及两个高位抽采套管装置之间。
在第一个技术方案中，作为优选的，两组所述高位抽采套管装置之间的间隔为20m-50m，高位抽采套管装置的有效抽采直径为500mm-1000mm。
在第一个技术方案中，作为优选的，所述抽采滑动拖管长度大于高位抽采套管装置的间距，抽采滑动拖管管壁表面抛光，筛孔管段距离抽采滑动拖管第二端1m-3m，在第一状态时或第二状态时，所述筛孔管段的筛孔全部位于高位抽采套管装置内部。
在第一个技术方案中，作为优选的，在第二状态时，所述第一组三通装置的第二端口和第二组三通装置的第二端口对接连通。
在第二个技术方案中，U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采方法，使用第一个技术方案中的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，在井下回风巷处安装U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，将瓦斯抽采主管、拖动装置、第一组三通装置、抽采连接管路、第二组三通装置、两组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管和负压抽放软管安装，使U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置进入第一状态；
工作面开始回采后，第二组高位抽采套管装置进入采空区，打开第一组三通装置的第一端口阀门、第二端口阀门并关闭第三端口阀门，打开第二组三通装置的第一端口阀门、第二端口阀门并关闭第三端口阀门，采空区内瓦斯通过第二组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管、第二组三通装置、抽采连接管和第一组三通装置，最终进入抽采主管；
工作面回采至第一组高位抽采套管装置时，打开第一组三通装置和第二组三通装置的第三端口阀门，关闭第一组三通装置和第二组三通装置的第二端口阀门，拆除抽采连接管，通过拖动装置将抽采滑动拖管和第二组三通装置同时向第一组三通装置方向拖动，随着抽采滑动拖管筛孔管段进入第一组高位抽采套管装置时停止拖动，采空区内瓦斯通过第一组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管、第二组三通装置、钢骨架负压抽采软管、第一组三通装置最终进入抽采主管；
抽采滑动拖管滑动到指定位置后，将第一组三通装置与第二组三通装置相连，完成第一阶段的瓦斯抽采位置滑动转移，随着工作面的不断推进，重复上述操作，直至完成整个工作面采空区的瓦斯抽采过程。
使用本发明的有益效果是：
本发明提出的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，通过在采空区预埋高位抽采套管装置，高位抽采套管装置之间使用抽采滑动拖管连接，抽采滑动拖管可随着工作面的推移在高位套管装置之间进行滑动，滑动过程中，抽采滑动拖管上的负压接口可在高位抽采套管装置中进行切换，从而完成采空区抽采位置的转移，在保证采空区瓦斯抽采效果的前提下，避免瓦斯抽采管路埋入采空区内，大幅降低埋管材料成本。
附图说明
图1为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置的平面布置结构示意图。
图2为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置的剖面布置结构示意图。
图3为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置中高位抽采套管装置剖面结构示意图。
图4为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置中滑轮组结构示意图。
图5为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置中抽采滑动拖管结构示意图。
图6为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置抽采滑动拖管移动过程示意图。
图7为本发明U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置抽采滑动拖管移动完成示意图。
附图标记包括：
1.瓦斯抽采主管；2.绞车；3.绞车绳；4.第一组三通装置；5.抽采连接管路；6.第二组三通装置；7.第一组高位抽采套管装置；7-1.水泥支墩；7-2.套管腔体；7-3.套管收窄口；7-4.密封胶圈；7-5.竖直管；7-6.水平管；7-7.除渣网；8.滑轮组；8-1.滑轮；8-2.支架；8-3.水泥支墩；9.抽采滑动拖管；9-1.绞车绳挂钩；9-2.拖管主体；9-3.筛孔管段；9-4.尖头；10.第二组高位抽采套管装置；11.钢骨架负压抽放软管；12.回风巷；13.进风巷；14.切眼；15.采空区；16.实体煤；17.瓦斯流动方向。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
实施例1
如图1-图7所示，本实施例提出的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，包括瓦斯抽采主管1、拖动装置、第一组三通装置4、抽采连接管路5、第二组三通装置6、两组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管9和负压抽放软管，其中第一组三通装置4和第二组三通装置6的三个端口处均设有阀门，瓦斯抽采主管1的第一端与第一组三通装置4的第一端口连接，抽采滑动拖管9的第一端与第二组三通装置6的第一端口连接，抽采滑动拖管9的第二端封闭，抽采连接管路5的两端分别连接第一组三通装置4的第二端口和第二组三通装置6的第二端口，负压抽放软管的两端分别连接第一组三通装置4的第三端口和第二组三通装置6的第三端口；高位抽采套管装置包括输入端口和管身，该管身上设有套管收窄口7-3，套管收窄口7-3周围具有密封胶圈7-4，抽采滑动拖管9通过套管收窄口7-3插装在两个高位抽采套管装置中，且抽采滑动拖管9与密封胶圈7-4形成滑动密封；抽采滑动拖管9靠近第二端处设有筛孔管段9-3，拖动装置的动力端连接第二组三通装置6或抽采滑动拖管9；
在第一状态时，筛孔管段9-3与第二组高位抽采套管装置10连通；在抽采连接管路5拆除后可，拖动装置拖动第二组三通装置6和抽采滑动拖管9向第一组三通装置4方向共同移动，直至筛孔管段9-3与第一组高位抽采套管装置7连通，形成第二状态。
瓦斯抽采主管1、抽采连接管路5和抽采滑动拖管9直线布置，方便抽采滑动拖管9滑动后第一组三通装置4和第二组三通装置6对接。
第一组高位抽采套管装置7的管身为T型结构，其中管身的水平管7-6两端为进气口，该进气口处设有除渣网7-7，竖直管7-5的第一端与水平管7-6中部连通，竖直管7-5的第二端具有水泥支墩7-1，套管收窄口7-3有两个，且两个套管收窄口7-3在竖直管7-5上对向设置。两个套管收窄口7-3之间的竖直管7-5处设有套管腔体7-2，套管腔体7-2的直径略大于竖直管7-5的直径。
作为优选的，抽采滑动拖管9的第二端为尖头9-4。负压抽放软管为钢骨架负压抽放软管11。
抽采滑动拖管9外部还具有用于支撑抽采滑动拖管9滑动的若干个滑轮组8，滑轮组8分别设置在高位抽采套管装置两侧、以及两个高位抽采套管装置之间。
抽采滑动拖管9长度大于高位抽采套管装置的间距，抽采滑动拖管9管壁表面抛光，筛孔管段9-3距离抽采滑动拖管9第二端1m-3m，在第一状态时或第二状态时，筛孔管段9-3的筛孔全部位于高位抽采套管装置内部。
在第二状态时，第一组三通装置4的第二端口和第二组三通装置6的第二端口对接连通。
具体的，根据采空区15瓦斯涌出强度及瓦斯流场的特征，在回风巷12内每隔20m-50m，预埋直径为500mm-1000mm的高位抽采套管装置，根据工作面采高设置高位抽采套管装置的高度，高位抽采套管装置可用砖垛、木垛围砌保护，固定预埋与采空区15内。
高位抽采套管装置安装于水泥支墩7-1上，高位抽采套管装置中间粗、两端细，高位抽采套管装置中部管径为600mm-800mm，高位抽采套管装置中部长度2m-3m，高位抽采套管装置两端管径收窄至500mm-700mm，套管收窄口7-3长度为300mm-500mm，套管收窄口7-3内部安装密封胶圈7-4，密封圈用于密封高位抽采套管装置与抽采滑动拖管9之间的间隙，保证瓦斯抽采效果。
作为优选，滑轮组8包括滑轮8-1、支架8-2和水泥支墩8-3，滑轮组8安装3-5个滑轮8-1，用于支持抽采滑动拖管9，减小抽采滑动拖管9与高位抽采套管装置之间的摩擦力，便于抽采滑动拖管9滑动。
作为优选，抽采滑动拖管9管径300-500mm，抽采滑动拖管9长度略大于高位抽采套管装置的间距，一般长度为30-60m，抽采滑动拖管9管壁表面抛光，拖管主体9-2前端安装锥形尖头9-4，与尖头9-4距离1m-3m处，加工一定长度的筛孔管段9-3，筛孔管段9-3的数量不仅限于1组，根据采空区15瓦斯涌出规律可增设2至3组，筛孔管段9-3长度略小于高位抽采套管装置的长度，正常抽采时筛孔管段9-3应全部位于高位抽采套管装置中，抽采滑动拖管9尾部安装绞车绳挂钩9-1。
抽采滑动拖管9后部通过三通装置连接抽采主管1与钢骨架负压抽采软管，瓦斯抽采主管1上每隔一段距离设置一组三通装置，三通装置间距与高位抽采套管装置的间距相同。
与回风巷12中抽采主管平行方向安装绞车2，绞车绳3固定在抽采滑动拖管9绞车绳挂钩9-1上，绞车2利用绞车绳3实现对抽采滑动拖管9的拖动，拖动距离与高位抽采套管装置间距相同，将抽采滑动拖管9筛孔管段9-3从第二组高位抽采套管装置10，拖动到第一组高位抽采套管装置7中，从而实现抽采位置的转移。
实施例2
本实施例中的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采方法，使用实施例1中的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置。
如图1所示，在本实施例中，井下情况为进风巷13和回风巷12形成U型通风工作面，在采空区15和实体煤16之间开设切眼14，瓦斯流动方向17如图1中所示。
具体为，在井下回风巷12处安装U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，将瓦斯抽采主管1、拖动装置、第一组三通装置4、抽采连接管路5、第二组三通装置6、两组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管9和负压抽放软管安装，使U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置进入第一状态；
工作面开始回采后，第二组高位抽采套管装置10进入采空区15，打开第一组三通装置4的第一端口阀门、第二端口阀门并关闭第三端口阀门，打开第二组三通装置6的第一端口阀门、第二端口阀门并关闭第三端口阀门，采空区15内瓦斯通过第二组高位抽采套管装置10、抽采滑动拖管9、第二组三通装置6、抽采连接管和第一组三通装置4，最终进入抽采主管；
工作面回采至第一组高位抽采套管装置7时，打开第一组三通装置4和第二组三通装置6的第三端口阀门，关闭第一组三通装置4和第二组三通装置6的第二端口阀门，拆除抽采连接管，通过拖动装置将抽采滑动拖管9和第二组三通装置6同时向第一组三通装置4方向拖动，随着抽采滑动拖管9筛孔管段9-3进入第一组高位抽采套管装置7时停止拖动，采空区15内瓦斯通过第一组高位抽采套管装置7、抽采滑动拖管9、第二组三通装置6、钢骨架负压抽采软管、第一组三通装置4最终进入抽采主管；
抽采滑动拖管9滑动到指定位置后，将第一组三通装置4与第二组三通装置6相连，完成第一阶段的瓦斯抽采位置滑动转移，随着工作面的不断推进，重复上述操作，直至完成整个工作面采空区15的瓦斯抽采过程。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。
Claims (10)
1.U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：包括瓦斯抽采主管、拖动装置、第一组三通装置、抽采连接管路、第二组三通装置、两组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管和负压抽放软管，其中第一组三通装置和第二组三通装置的三个端口处均设有阀门，瓦斯抽采主管与第一组三通装置的第一端口连接，抽采滑动拖管的第一端与第二组三通装置的第一端口连接，抽采滑动拖管的第二端封闭，抽采连接管路的两端分别连接第一组三通装置的第二端口和第二组三通装置的第二端口，所述负压抽放软管的两端分别连接第一组三通装置的第三端口和第二组三通装置的第三端口；所述高位抽采套管装置包括输入端口和管身，该管身上设有套管收窄口，套管收窄口周围具有密封胶圈，所述抽采滑动拖管通过套管收窄口插装在两个所述高位抽采套管装置中，且抽采滑动拖管与密封胶圈形成滑动密封；所述抽采滑动拖管靠近第二端处设有筛孔管段，所述拖动装置的动力端连接第二组三通装置或抽采滑动拖管；
在第一状态时，所述筛孔管段与第二组高位抽采套管装置连通；在抽采连接管路拆除后，拖动装置拖动第二组三通装置和抽采滑动拖管向第一组三通装置方向共同移动，直至筛孔管段与第一组高位抽采套管装置连通，形成第二状态。
2.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：所述瓦斯抽采主管、抽采连接管路和抽采滑动拖管直线布置。
3.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：所述第一组高位抽采套管装置的管身为T型结构，其中管身的水平管两端为进气口，该进气口处设有除渣网，竖直管的第一端与水平管中部连通，竖直管的第二端具有水泥支墩，所述套管收窄口有两个，且两个套管收窄口在竖直管下方对称设置。
4.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采滑动拖管的第二端为尖头。
5.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：所述负压抽放软管为钢骨架负压抽放软管。
6.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采滑动拖管外部还具有用于支撑抽采滑动拖管滑动的若干个滑轮组，所述滑轮组分别设置在高位抽采套管装置两侧、以及两个高位抽采套管装置之间。
7.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：两组所述高位抽采套管装置之间的间隔为20m-50m，高位抽采套管装置的有效抽采直径为500mm-1000mm。
8.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采滑动拖管长度大于高位抽采套管装置的间距，抽采滑动拖管管壁表面抛光，筛孔管段距离抽采滑动拖管第二端1m-3m，在第一状态时或第二状态时，所述筛孔管段的筛孔全部位于高位抽采套管装置内部。
9.根据权利要求1所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：在第二状态时，所述第一组三通装置的第二端口和第二组三通装置的第二端口对接连通。
10.U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采方法，使用权利要求1-9任一项所述的U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，其特征在于：在井下回风巷处安装U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置，将瓦斯抽采主管、拖动装置、第一组三通装置、抽采连接管路、第二组三通装置、两组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管和负压抽放软管安装，使U型通风工作面采空区滑动交替埋管瓦斯抽采装置进入第一状态；
工作面开始回采后，第二组高位抽采套管装置进入采空区，打开第一组三通装置的第一端口阀门、第二端口阀门并关闭第三端口阀门，打开第二组三通装置的第一端口阀门、第二端口阀门并关闭第三端口阀门，采空区内瓦斯通过第二组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管、第二组三通装置、抽采连接管和第一组三通装置，最终进入抽采主管；
工作面回采至第一组高位抽采套管装置时，打开第一组三通装置和第二组三通装置的第三端口阀门，关闭第一组三通装置和第二组三通装置的第二端口阀门，拆除抽采连接管，通过拖动装置将抽采滑动拖管和第二组三通装置同时向第一组三通装置方向拖动，随着抽采滑动拖管筛孔管段进入第一组高位抽采套管装置时停止拖动，采空区内瓦斯通过第一组高位抽采套管装置、抽采滑动拖管、第二组三通装置、钢骨架负压抽采软管、第一组三通装置最终进入抽采主管；
抽采滑动拖管滑动到指定位置后，将第一组三通装置与第二组三通装置相连，完成第一阶段的瓦斯抽采位置滑动转移，随着工作面的不断推进，重复上述操作，直至完成整个工作面采空区的瓦斯抽采过程。
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| CN205089360U (zh) * | 2015-11-13 | 2016-03-16 | 山西潞安集团余吾煤业有限责任公司 | 大孔径采空区埋管瓦斯抽采装置 |
| CN210049928U (zh) * | 2019-06-18 | 2020-02-11 | 李宏 | 大孔径多分支采空区插管交替抽采系统 |
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2020
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