CN112459759B - 一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，涉及煤层致裂煤层气抽采装置领域，它包括第一壳体与移动式给水抽气泵站，所述第一壳体侧壁固定连接有第二壳体，所述第一壳体侧壁固定连接有把手，所述第一壳体两端分别贯穿设有移动杆与移动筒，所述第二壳体侧壁贯穿设有伸缩管。本发明无需临时组装管道，操作简单快捷，省时省力，提高了工作效率，其次无需借助其他工具就能实现装置的固定，而且固定位置远离钻孔位置，能够避免致裂后煤层结构的松动而导致装置掉落，造成装置损坏的情况出现，另外通过释放高压蒸汽对煤层进行冲击致裂，装置在实现了对煤层致裂的同时也实现了煤层气的抽采，进一步扩大了装置的适用范围。

Description

一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置

技术领域

本发明涉及煤层气开发装置领域，尤其涉及一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置。

背景技术

煤层气(俗称煤矿瓦斯)，既是煤炭安全生产的隐患，又是一种清洁优质能源，同时也是一种温室气体。我国2000m以浅的煤层气资源量约为36.8万亿m3，煤层气开发潜力巨力。煤层气资源开发，对保证煤矿安全生产、提高能源利用水平、保护大气环境均具有重要意义。然而，我国大多数煤层气储层渗透性低、解吸量小，煤层气抽采效率低，加之不合理的煤层气抽采工艺及控制方法往往造成重大煤矿灾害事故和煤层气资源的浪费，因此如何高效抽采与利用煤层气资源成为当今我国能源行业急需解决的关键问题。

现有技术中，致裂煤层抽采煤层气装置在使用时需要将根据钻孔长度确定插入的管道长度与节数，管道之间需要临时进行组装，使用完毕还需要拆卸收纳，这种方式费时费力，降低了工作效率，另外现有的致裂煤层抽采煤层气装置在使用时还需要将装置固定在钻孔附近，一般通过相应其他工具进行固定，固定位置过近，可能会因为煤层致裂后煤层结构的松动导致装置掉落，造成装置的损坏，所以，需要设计一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，包括第一壳体与移动式给水抽气泵站，所述第一壳体侧壁固定连接有第二壳体，所述第一壳体侧壁固定连接有把手，所述第一壳体两端分别贯穿设有移动杆与移动筒，所述第二壳体侧壁贯穿设有伸缩管；

所述第一壳体上设有驱动伸缩管移动的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括固定连接在第二壳体上端的驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有转动轴，所述转动轴侧壁滑动套接有转动筒，所述转动筒侧壁固定套接有第三齿轮，所述第二壳体侧壁固定连接有隔板；

所述隔板侧壁贯穿有螺纹杆，所述螺纹杆一端与第一壳体侧壁转动连接，所述螺纹杆另一端固定连接有能与第三齿轮配合的第一齿轮，所述螺纹杆侧壁套接有滑动板，所述滑动板上端与第二壳体内顶部滑动连接，所述滑动板下端与伸缩管侧壁固定连接；

所述第一壳体内设有将移动杆与移动筒收纳进第一壳体内的收纳机构。

优选地，所述收纳机构包括固定连接在第一壳体侧壁的两个第一横板，两个所述第一横板相对的侧壁共同转动连接有双头螺纹杆，所述移动杆下端伸入移动筒内，所述移动筒侧壁设有移动槽，所述双头螺纹杆侧壁套接有两个移动板；

位于上端所述移动板一端贯穿移动槽并与移动杆侧壁固定连接，位于下端所述移动板一端与移动筒侧壁固定连接；

所述第一壳体内设有驱动移动杆与移动筒移动的第二驱动机构。

优选地，所述第二驱动机构包括固定连接在第一壳体侧壁的第二横板，所述第二横板侧壁贯穿设有旋转杆，所述第二壳体内顶部固定连接有竖板，所述竖板侧壁贯穿设有转动杆；

所述转动杆一端固定连接有能与第三齿轮配合的第二齿轮，所述转动杆另一端贯穿第一壳体侧壁并通过万向节与旋转杆上端传动连接，所述旋转杆通过皮带与双头螺纹杆传动连接。

优选地，所述第二壳体上端滑动连接有推板，所述第二壳体上端固定连接有电动推杆，所述推板一侧与转动筒转动连接，所述推板另一侧与电动推杆的输出轴固定连接，所述推板横截面为L形，所述第二壳体上端设有开口，所述第三齿轮下端伸入开口内，所述第二壳体上端固定连接有第三壳体，所述电动推杆、驱动电机与推板均位于所述第三壳体内。

优选地，所述移动式给水抽气泵站下端固定连接有多个垫块，所述移动式给水抽气泵站侧壁设有连通管，所述连通管远离移动式给水抽气泵站的一端贯穿第二壳体与隔板侧壁并与伸缩管侧壁连通，所述伸缩管内设有雾化片与电加热片,所述伸缩管上设有两个管道阀门，所述伸缩管一端设有端头阀门，所述伸缩管侧壁设有多个第二通孔，所述第一壳体侧壁设有第一通孔。

优选地，所述移动杆与移动筒横截面均为矩形，所述移动杆与移动筒侧壁均固定连接有定位锥，两个所述定位锥一端均呈尖刺状。

优选地，所述转动筒外圈横截面为矩形，所述转动筒内圈横截面为矩形，所述转动轴伸入转动筒内的部分横截面为矩形。

本发明中，具有以下有益效果：

1、本装置设置了第一驱动机构，驱动电机的输出轴带动转动轴转动，转动轴带动转动筒转动，转动筒通过第三齿轮与第一齿轮的啮合带动螺纹杆转动，在第二壳体内顶部限位下，滑动板带动伸缩管向左移动，伸出一定距离，无需临时组装管道，操作简单快捷，省时省力，提高了工作效率；

2、本装置设置了第二驱动机构，驱动电机的输出轴带动转动轴转动，转动轴带动转动筒转动，转动筒通过第三齿轮与第二齿轮的啮合带动转动杆转动，转动杆通过万向节传动带动旋转杆转动，旋转杆通过皮带传动带动双头螺纹杆转动，两个移动板相背移动，两个定位锥间距增大，握住把手将第二壳体伸入钻孔内，两个定位锥插入钻孔附近煤层中，无需借助其他工具就能实现装置的固定，而且固定位置远离钻孔位置，能够避免致裂后煤层结构的松动导致装置掉落，造成装置的损坏的情况出现。

附图说明

图1为本发明提出的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置的结构示意图；

图2为图1的A处结构放大图；

图3为图1的B处结构放大图；

图4为图1的C处结构放大图；

图5为本发明提出的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置的转动轴与转动筒装配图。

图中：1第一壳体、2第二壳体、3定位锥、4连通管、5螺纹杆、6伸缩管、7雾化片、8端头阀门、9移动杆、10把手、11第三壳体、12第一横板、13移动式给水抽气泵站、14管道阀门、15电加热片、16第一通孔、17第二通孔、18驱动电机、19滑动板、20隔板、21第一齿轮、22第二齿轮、23转动杆、24电动推杆、25推板、26转动筒、27第三齿轮、28移动筒、29移动板、30旋转杆、31第二横板、32双头螺纹杆、33移动槽、34竖板、35垫块、36转动轴。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-5，一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，包括第一壳体1与移动式给水抽气泵站13，第一壳体1与移动式给水抽气泵站13通过连通管4连接，在运输时连通管4能够拆卸下来，方便运输，移动式给水抽气泵站13内部设有外部电源、水泵与吸气泵，第一壳体1侧壁固定连接有第二壳体2，第一壳体1侧壁固定连接有把手10，第一壳体1两端分别贯穿设有移动杆9与移动筒28，第二壳体2侧壁贯穿设有伸缩管6，移动式给水抽气泵站13下端固定连接有多个垫块35，能够给予移动式给水抽气泵站13一定防护，避免其直接放置在地面造成下端磨损。

移动式给水抽气泵站13侧壁设有连通管4，连通管4远离移动式给水抽气泵站13的一端贯穿第二壳体2与隔板20侧壁并与伸缩管6侧壁连通，连通管4为足够长软管，伸缩管6内设有雾化片7与电加热片15,电加热片15通过线路与外部电源电性连接，伸缩管6上设有两个管道阀门14，伸缩管6一端设有端头阀门8，伸缩管6侧壁设有多个第二通孔17，第一壳体1侧壁设有第一通孔16，隔板20右侧第一壳体1没有第一通孔16，两个管道阀门14之间伸缩管6之间的侧壁并未设置第二通孔17，用于加热水。

第一壳体1上设有驱动伸缩管6移动的第一驱动机构，第一驱动机构包括固定连接在第二壳体2上端的驱动电机18，驱动电机18的输出轴固定连接有转动轴36，转动轴36侧壁滑动套接有转动筒26，转动筒26外圈横截面为矩形，转动筒26内圈横截面为矩形，转动轴36伸入转动筒26内的部分横截面为矩形，使得转动筒26移动一定距离后转动轴36仍能够带动转动筒26转动。

本发明中，转动筒26侧壁固定套接有第三齿轮27，第二壳体2侧壁固定连接有隔板20，隔板20侧壁贯穿有螺纹杆5，螺纹杆5一端与第一壳体1侧壁转动连接，螺纹杆5另一端固定连接有能与第三齿轮27配合的第一齿轮21，螺纹杆5侧壁套接有滑动板19，滑动板19上端与第二壳体2内顶部滑动连接，滑动板19下端与伸缩管6侧壁固定连接，使得螺纹杆5转动时伸缩管6无法发生转动，使得伸缩管6只能沿螺纹杆5方向进行移动。

第一壳体1内设有将移动杆9与移动筒28收纳进第一壳体1内的收纳机构，收纳机构包括固定连接在第一壳体1侧壁的两个第一横板12，两个第一横板12相对的侧壁共同转动连接有双头螺纹杆32，移动杆9下端伸入移动筒28内，移动筒28侧壁设有移动槽33，双头螺纹杆32侧壁套接有两个移动板29，位于上端移动板29一端贯穿移动槽33并与移动杆9侧壁固定连接，位于下端移动板29一端与移动筒28侧壁固定连接；

第一壳体1内设有驱动移动杆9与移动筒28移动的第二驱动机构，第二驱动机构包括固定连接在第一壳体1侧壁的第二横板31，第二横板31侧壁贯穿设有旋转杆30，第二壳体2内顶部固定连接有竖板34，竖板34侧壁贯穿设有转动杆23，转动杆23一端固定连接有能与第三齿轮27配合的第二齿轮22，转动杆23另一端贯穿第一壳体1侧壁并通过万向节与旋转杆30上端传动连接，旋转杆30通过皮带与双头螺纹杆32传动连接，移动杆9与移动筒28横截面均为矩形，使得第一壳体1对移动杆9与移动筒28起限位作用，使得双头螺纹杆32转动时，移动杆9与移动筒28无法发生转动，使得两个移动板29只能沿双头螺纹杆32方向进行上下移动，移动杆9与移动筒28侧壁均固定连接有定位锥3，两个定位锥3一端均呈尖刺状，方便插入钻孔周边煤层中，实际操作中，若煤层硬度过大，可以在移动杆9与移动筒28侧壁设置定位环，定位锥3插入定位环中，可以通过锤子将定位锥3钉入煤层中。

本发明中，第二壳体2上端滑动连接有推板25，第二壳体2上端固定连接有电动推杆24，推板25一侧与转动筒26转动连接，推板25另一侧与电动推杆24的输出轴固定连接，推板25横截面为L形，第二壳体2上端设有开口，第三齿轮27下端伸入开口内，第二壳体2上端固定连接有第三壳体11，电动推杆24、驱动电机18与推板25均位于第三壳体11内。

初始状态，伸缩管6右端位于第二壳体2内最右侧，移动杆9下端与移动筒28内底部接触，第三齿轮27与第一齿轮21啮合。

本发明在使用时，工作人员将装置送至井下钻孔预定位置，移动式给水抽气泵站13放置在地面，先根据钻孔长度确定伸缩管6伸出第二壳体2的长度，具体操作如下：启动驱动电机18，驱动电机18的输出轴带动转动轴36转动，转动轴36带动转动筒26转动，转动筒26通过第三齿轮27与第一齿轮21的啮合带动螺纹杆5转动，实现滑动板19的移动，使得滑动板19可带动伸缩管6向左移动，伸出一定距离；

启动电动推杆24，电动推杆24收缩带动推板25向右移动，第三齿轮27与第二齿轮22啮合，启动驱动电机18，驱动电机18的输出轴带动转动轴36转动，转动轴36带动转动筒26转动，转动筒26通过第三齿轮27与第二齿轮22的啮合带动转动杆23转动，转动杆23通过万向节传动带动旋转杆30转动，旋转杆30通过皮带传动带动双头螺纹杆32转动，由于移动杆9与移动筒28外圈横截面为矩形，在第一壳体1的限位作用下，两个移动板29相背移动，两个定位锥3间距增大，握住把手10将第二壳体2伸入钻孔内，两个定位锥3插入钻孔附近煤层中，对装置进行固定，再利用充填物密封钻孔端部；

启动移动式给水抽气泵站13，右侧管道移动式给水抽气泵站13将水通过内部水泵经连通管4送入伸缩管6内的两个管道阀门14之间，水流通过雾化片7雾化为液体颗粒，液体颗粒通过电加热片15生产水蒸气，两个管道阀门14之间气压增大，当气压达到预定压力打开左侧管道阀门14，释放高压蒸汽从第一通孔16与第二通孔17喷出钻孔周边对煤层进行冲击致裂，同时液化后的水蒸气起到松软煤层的作用，进一步提高的煤层致裂效果,待煤层致裂完毕伸缩管6冷却后，通过移动式给水抽气泵站13内部的吸气泵给予伸缩管6负压，伸缩管6自动打开端头阀门8及右侧管道阀门14对煤层气进行抽采。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，包括第一壳体(1)与移动式给水抽气泵站(13)，其特征在于，所述第一壳体(1)侧壁固定连接有第二壳体(2)，所述第一壳体(1)侧壁固定连接有把手(10)，所述第一壳体(1)两端分别贯穿设有移动杆(9)与移动筒(28)，所述第二壳体(2)侧壁贯穿设有伸缩管(6)；

所述第一壳体(1)上设有驱动伸缩管(6)移动的第一驱动机构，所述第一驱动机构包括固定连接在第二壳体(2)上端的驱动电机(18)，所述驱动电机(18)的输出轴固定连接有转动轴(36)，所述转动轴(36)侧壁滑动套接有转动筒(26)，所述转动筒(26)侧壁固定套接有第三齿轮(27)，所述第二壳体(2)侧壁固定连接有隔板(20)；

所述隔板(20)侧壁贯穿有螺纹杆(5)，所述螺纹杆(5)一端与第二壳体(2)侧壁转动连接，所述螺纹杆(5)另一端固定连接有能与第三齿轮(27)配合的第一齿轮(21)，所述螺纹杆(5)侧壁套接有滑动板(19)，所述滑动板(19)上端与第二壳体(2)内顶部滑动连接，所述滑动板(19)下端与伸缩管(6)侧壁固定连接；

所述第一壳体(1)内设有将移动杆(9)与移动筒(28)收纳进第一壳体(1)内的收纳机构。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，其特征在于，所述收纳机构包括固定连接在第一壳体(1)侧壁的两个第一横板(12)，两个所述第一横板(12)相对的侧壁共同转动连接有双头螺纹杆(32)，所述移动杆(9)下端伸入移动筒(28)内，所述移动筒(28)侧壁设有移动槽(33)，所述双头螺纹杆(32)侧壁套接有两个移动板(29)；

位于上端所述移动板(29)一端贯穿移动槽(33)并与移动杆(9)侧壁固定连接，位于下端所述移动板(29)一端与移动筒(28)侧壁固定连接；

所述第一壳体(1)内设有驱动移动杆(9)与移动筒(28)移动的第二驱动机构。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括固定连接在第一壳体(1)侧壁的第二横板(31)，所述第二横板(31)侧壁贯穿设有旋转杆(30)，所述第二壳体(2)内顶部固定连接有竖板(34)，所述竖板(34)侧壁贯穿设有转动杆(23)；

所述转动杆(23)一端固定连接有能与第三齿轮(27)配合的第二齿轮(22)，所述转动杆(23)另一端贯穿第一壳体(1)侧壁并通过万向节与旋转杆(30)上端传动连接，所述旋转杆(30)通过皮带与双头螺纹杆(32)传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，其特征在于，所述第二壳体(2)上端滑动连接有推板(25)，所述第二壳体(2)上端固定连接有电动推杆(24)，所述推板(25)一侧与转动筒(26)转动连接，所述推板(25)另一侧与电动推杆(24)的输出轴固定连接，所述推板(25)横截面为L形，所述第二壳体(2)上端设有开口，所述第三齿轮(27)下端伸入开口内，所述第二壳体(2)上端固定连接有第三壳体(11)，所述电动推杆(24)、驱动电机(18)与推板(25)均位于所述第三壳体(11)内。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，其特征在于，所述移动式给水抽气泵站(13)下端固定连接有多个垫块(35)，所述移动式给水抽气泵站(13)侧壁设有连通管(4)，所述连通管(4)远离移动式给水抽气泵站(13)的一端贯穿第二壳体(2)与隔板(20)侧壁并与伸缩管(6)侧壁连通，所述伸缩管(6)内设有雾化片(7)与电加热片(15),所述伸缩管(6)上设有两个管道阀门(14)，所述伸缩管(6)一端设有端头阀门(8)，所述伸缩管(6)侧壁设有多个第二通孔(17)，所述第二壳体(2)侧壁设有第一通孔(16)。

6.根据权利要求3所述的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，其特征在于，所述移动杆(9)与移动筒(28)横截面均为矩形，所述移动杆(9)与移动筒(28)侧壁均固定连接有定位锥(3)，两个所述定位锥(3)一端均呈尖刺状。

7.根据权利要求4所述的一种煤矿井下致裂煤层抽采煤层气装置，其特征在于，所述转动筒(26)外圈横截面为矩形，所述转动筒(26)内圈横截面为矩形，所述转动轴(36)伸入转动筒(26)内的部分横截面为矩形。

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