CN112461592A - 一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置 - Google Patents

一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，具体涉及煤粉采集技术领域，包括煤体，所述煤体的右侧面开设有煤孔，所述煤孔内卡接有入口环和采集器，所述入口环设置在采集器的左端，所述采集器内设置有钻杆，所述钻杆的右端设置有钻机。通过采集喇叭形采集器内的超细粉尘和气体的混合物，并测定其浓度，该浓度与钻孔前方煤层瓦斯压力的关系较为密切，可以作为一种新的煤与瓦斯突出危险性预测指标；退钻杆排煤粉时，通过固定测量标尺，可以容易的掌握每次退钻长度，因此该方案可实现传统煤粉的安全及准确采样，又能够捕捉及采集超细粉尘，从而实现退钻排煤粉的定量化管理，便于煤矿企业制定统一的退钻标准。

Description

一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置
技术领域
本发明涉及煤粉采集技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置。
背景技术
煤与瓦斯突出严重威胁着矿井安全生产，《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》均要求对突出煤层进行危险性预测。
采集钻孔煤粉测定突出危险性预测指标数据，是工作面常见的突出危险性预测方法；通常的突出预测方法如下：利用一个钻孔，采集煤粉，测定两种预测指标的数据；两种指标分别是瓦斯解吸指标(k1或△h2)和钻屑量(S)，前者需要20g煤样(颗粒1-3mm)，后者采集每米长钻孔的所有煤粉。
在采集钻孔煤粉时，在安全、准确采样方面，存在如下问题：采集煤粉时，钻杆高速旋转且不安全，测定两个指标的煤样需要分别采集；钻孔施工时煤尘飞扬，影响职业健康；钻孔施工过程中，需要来回拉钻杆才能排出煤粉，否则钻杆会抱死，但是钻杆拉出的长度，应方便测量；钻孔孔口在钻杆的扰动下，煤体容易坍塌，进入采样器，造成测试不准。
为了解决在工作面突出危险性预测过程中存在的安全、准确采样问题，前人提出了多种采样方法与装置，也解决了部分问题，但是需要进一步提高钻孔煤粉采集的安全性与准确性；另外，瓦斯是导致煤与瓦斯突出的重要因素，它可以将煤体撕裂，与地应力压裂煤体和钻头切削煤体相比，该粉尘的颗粒更小且为超细粉尘；因此，超细粉尘的浓度可以间接反映瓦斯压力的高低，可以作为一个新的煤与瓦斯突出危险性预测指标，因此，探索新的煤层钻孔煤粉采集装置，既实现传统煤粉的安全、准确采样，又能够捕捉、采集超细粉尘，就显得尤为迫切。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，本发明所要解决的技术问题是：采集煤粉时，钻杆高速旋转且不安全，测定两个指标的煤样需要分别采集；钻孔施工时煤尘飞扬，影响职业健康；钻孔施工过程中，需要来回拉钻杆才能排出煤粉，否则钻杆会抱死，但是钻杆拉出的长度，应方便测量；钻孔孔口在钻杆的扰动下，煤体容易坍塌，进入采样器，造成测试不准的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，包括煤体，所述煤体的右侧面开设有煤孔，所述煤孔内卡接有入口环和采集器，所述入口环设置在采集器的左端，所述采集器内设置有钻杆，所述钻杆的右端设置有钻机，所述采集器下表面的左侧连通有排放组件，所述采集器下表面的右侧连通有第二软管，所述第二软管的底端与量筒的顶端相连通，所述量筒的底端设置有第一阀门，所述采集器上表面从左至右依次设置有提手、排出组件和测量标尺，所述测量标尺的右端设置有环扣。
作为本发明的进一步方案：所述采集器设置为下部坡度相对较大的非标准喇叭形且两端分别设置有不同大小的开口，且采集器的左端紧贴钻孔。
作为本发明的进一步方案：所述排放组件包括第一软管，所述第一软管的顶端与采集器的下表面相连通，所述第一软管靠近采集器的位置设置有抽插板。
作为本发明的进一步方案：所述排出组件包括第三软管，所述第三软管的底端与采集器的上表面相连通，所述第三软管的外壁设置有第二阀门。
作为本发明的进一步方案：所述提手设置为半环状，所述采集器的右端设置有环形挡板。
作为本发明的进一步方案：一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，具体为以下操作步骤：
S1、工人按要求施工钻孔工作，并钻进煤体至一定的深度，可形成一定大小的煤孔。
S2、在工人施工钻孔的同时，操作人员负责连接装置，具体如下：提手、抽插板、第一软管、第二软管、第三软管和测量标尺均预先固定在喇叭形采集器上，量筒分别连接第二软管和第一阀门，第三软管与第二阀门相连，将入口环安装在喇叭形采集器的左端。
S3、当钻孔施工到位后，工作人员卸下钻机，将喇叭形采集器穿过钻杆，插入煤孔内再加装钻杆，将钻杆连接钻机后可继续钻进。
S4、煤粉的主体部分通过喇叭形采集器和第二软管并且进入量筒中，当新钻进的深度达1m时，将环扣固定在钻杆上，退钻排出煤粉并且记录每次退钻长度，然后将钻杆推入煤孔并再次推钻，当累计退钻长度达设计值时，可打开第一阀门并排查煤粉进行称量，与国家标准值对比，判断煤与瓦斯突出危险性，其次再关闭第一阀门即可，准备下次测量。
S5、在钻进过程中，工作人员打开抽插板，煤粉即可通过第一软管流出，工作人员筛取1-3mm的煤粉10g，可测定瓦斯解吸指标，与国家标准值对比，判断煤与瓦斯突出危险性。
S6、在钻进过程中，打开第二阀门，可通过负压抽取超细粉尘和气体的混合物，测定其浓度，并根据浓度判断煤与瓦斯突出危险性。
S7、重复S4-S6的步骤，继续钻进、采样及测量，判断煤与瓦斯突出危险性。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过喇叭形采集器收集钻孔煤粉，既可以防止因孔口煤体垮塌进入采集装置而导致的采样不准确问题，又可以避免因采样时近距离接触而导致的机械伤害和粉尘引起的职业危害，实现了准确、安全、健康采样；通过在喇叭形采集器上布置3个采样口，可同时采集用于测定瓦斯解吸指标、煤粉和粉尘浓度的样品；采集器设计成下部坡度相对较大的非标准喇叭形，有利于钻屑顺利流出，确保所有煤粉都能通过喇叭形采集器进入称量装置；喇叭形采集器的大开口端设有环形挡板，既方便工人施工钻孔，又能将绝大多数煤尘限制在喇叭形采集器内；通过采集喇叭形采集器内的超细粉尘和气体的混合物，并测定其浓度，该浓度与钻孔前方煤层瓦斯压力的关系较为密切，可以作为一种新的煤与瓦斯突出危险性预测指标；退钻杆排煤粉时，通过固定测量标尺，可以容易的掌握每次退钻长度，因此该方案可实现传统煤粉的安全及准确采样，又能够捕捉及采集超细粉尘，从而实现退钻排煤粉的定量化管理，便于煤矿企业制定统一的退钻标准。
附图说明
图1为本发明正视的结构示意图。
图中：1煤体、2煤孔、3采集器、4入口环、5钻杆、6钻机、7排放组件、71抽插板、72第一软管、8第二软管、9量筒、10第一阀门、11测量标尺、12环扣、13排出组件、131第二阀门、132第三软管、14提手。
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。
如图所示，本发明提供了一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，包括煤体1，煤体1的右侧面开设有煤孔2，煤孔2内卡接有入口环4和采集器3，入口环4设置在采集器3的左端，采集器3设置为下部坡度相对较大的非标准喇叭形且两端分别设置有不同大小的开口，且采集器3的左端紧贴钻孔，采集器3内设置有钻杆5，通过设置采集器3，喇叭形采集器3收集钻孔煤粉，既可以防止因孔口煤体1垮塌进入采集装置而导致的采样不准确问题，又可以避免因采样时近距离接触而导致的机械伤害和粉尘引起的职业危害，采集器3设计成下部坡度相对较大的非标准喇叭形，有利于钻屑顺利流出，确保所有煤粉都能通过喇叭形采集器3进入称量装置，喇叭形采集器3的大开口端设有环形挡板，既方便工人施工钻孔，又能将绝大多数煤尘限制在喇叭形采集器3内，钻杆5的右端设置有钻机6，采集器3下表面的左侧连通有排放组件7，排放组件7包括第一软管72，第一软管72的顶端与采集器3的下表面相连通，第一软管72靠近采集器3的位置设置有抽插板71，通过设置第一软管72、第二软管8和第三软管132，通过在喇叭形采集器3上布置3个采样口，可同时采集用于测定瓦斯解吸指标、煤粉和粉尘浓度的样品，采集器3下表面的右侧连通有第二软管8，第二软管8的底端与量筒9的顶端相连通，量筒9的底端设置有第一阀门10，采集器3上表面从左至右依次设置有提手14、排出组件13和测量标尺11，排出组件13包括第三软管132，第三软管132的底端与采集器3的上表面相连通，提手14设置为半环状，采集器3的右端设置有环形挡板，第三软管132的外壁设置有第二阀门131，通过设置测量标尺11，可以容易的掌握每次退钻长度，便于工作人员掌握具体数值，更加有效的进行钻孔作业，测量标尺11的右端设置有环扣12。
一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，具体为以下操作步骤：
S1、工人按要求施工钻孔工作，并钻进煤体1至一定的深度，可形成一定大小的煤孔2。
S2、在工人施工钻孔的同时，操作人员负责连接装置，具体如下：提手14、抽插板71、第一软管72、第二软管8、第三软管132和测量标尺11均预先固定在喇叭形采集器3上，量筒9分别连接第二软管8和第一阀门10，第三软管132与第二阀门131相连，将入口环4安装在喇叭形采集器3的左端。
S3、当钻孔施工到位后，工作人员卸下钻机6，将喇叭形采集器3穿过钻杆5，插入煤孔2内再加装钻杆5，将钻杆5连接钻机6后可继续钻进。
S4、煤粉的主体部分通过喇叭形采集器3和第二软管8并且进入量筒9中，当新钻进的深度达1m时，将环扣12固定在钻杆5上，退钻排出煤粉并且记录每次退钻长度，然后将钻杆5推入煤孔2并再次推钻，当累计退钻长度达设计值时，可打开第一阀门10并排查煤粉进行称量，与国家标准值对比，判断煤与瓦斯突出危险性，其次再关闭第一阀门10即可，准备下次测量。
S5、在钻进过程中，工作人员打开抽插板71，煤粉即可通过第一软管72流出，工作人员筛取1-3mm的煤粉10g，可测定瓦斯解吸指标，与国家标准值对比，判断煤与瓦斯突出危险性。
S6、在钻进过程中，打开第二阀门131，可通过负压抽取超细粉尘和气体的混合物，测定其浓度，并根据浓度判断煤与瓦斯突出危险性。
S7、重复S4-S6的步骤，继续钻进、采样及测量，判断煤与瓦斯突出危险性。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，包括煤体(1)，其特征在于：所述煤体(1)的右侧面开设有煤孔(2)，所述煤孔(2)内卡接有入口环(4)和采集器(3)，所述入口环(4)设置在采集器(3)的左端，所述采集器(3)内设置有钻杆(5)，所述钻杆(5)的右端设置有钻机(6)，所述采集器(3)下表面的左侧连通有排放组件(7)，所述采集器(3)下表面的右侧连通有第二软管(8)，所述第二软管(8)的底端与量筒(9)的顶端相连通，所述量筒(9)的底端设置有第一阀门(10)，所述采集器(3)上表面从左至右依次设置有提手(14)、排出组件(13)和测量标尺(11)，所述测量标尺(11)的右端设置有环扣(12)。
2.根据权利要求1所述的一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，其特征在于：所述采集器(3)设置为下部坡度相对较大的非标准喇叭形且两端分别设置有不同大小的开口，且采集器(3)的左端紧贴钻孔。
3.根据权利要求1所述的一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，其特征在于：所述排放组件(7)包括第一软管(72)，所述第一软管(72)的顶端与采集器(3)的下表面相连通，所述第一软管(72)靠近采集器(3)的位置设置有抽插板(71)。
4.根据权利要求1所述的一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，其特征在于：所述排出组件(13)包括第三软管(132)，所述第三软管(132)的底端与采集器(3)的上表面相连通，所述第三软管(132)的外壁设置有第二阀门(131)。
5.根据权利要求1所述的一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，其特征在于：所述提手(14)设置为半环状，所述采集器(3)的右端设置有环形挡板。
6.根据权利要求1-5所述的一种用于采集煤层钻孔多种煤粉的装置，其特征在于：具体为以下操作步骤：
S1、工人按要求施工钻孔工作，并钻进煤体(1)至一定的深度，可形成一定大小的煤孔(2)。
S2、在工人施工钻孔的同时，操作人员负责连接装置，具体如下：提手(14)、抽插板(71)、第一软管(72)、第二软管(8)、第三软管(132)和测量标尺(11)均预先固定在喇叭形采集器(3)上，量筒(9)分别连接第二软管(8)和第一阀门(10)，第三软管(132)与第二阀门(131)相连，将入口环(4)安装在喇叭形采集器(3)的左端。
S3、当钻孔施工到位后，工作人员卸下钻机(6)，将喇叭形采集器(3)穿过钻杆(5)，插入煤孔(2)内再加装钻杆(5)，将钻杆(5)连接钻机(6)后可继续钻进。
S4、煤粉的主体部分通过喇叭形采集器(3)和第二软管(8)并且进入量筒(9)中，当新钻进的深度达1m时，将环扣(12)固定在钻杆(5)上，退钻排出煤粉并且记录每次退钻长度，然后将钻杆(5)推入煤孔(2)并再次推钻，当累计退钻长度达设计值时，可打开第一阀门(10)并排查煤粉进行称量，与国家标准值对比，判断煤与瓦斯突出危险性，其次再关闭第一阀门(10)即可，准备下次测量。
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S6、在钻进过程中，打开第二阀门(131)，可通过负压抽取超细粉尘和气体的混合物，测定其浓度，并根据浓度判断煤与瓦斯突出危险性。
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