CN112647875A - 一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置及方法，涉及采矿工程和瓦斯抽采技术领域，解决了钻孔过程中煤尘和瓦斯涌出的技术问题。装置包括注水管路、降尘装置、集气箱和抽气管路，注水管路和降尘装置相连，降尘装置和注水管路配置在集气箱内，钻机、钻杆机构和集气箱配合，抽气管路和集气箱相连，抽气管路上还设置有过滤装置。集气箱的外侧配置有固定环，集气箱的底部还设置有排渣机构；过滤装置包括过滤水箱、水位计和排水阀，实现钻孔过程中逸出瓦斯气体的净化并接入瓦斯抽采管路。利用该装置可以实现钻孔无煤尘排放，并有效的收集净化逸出瓦斯，避免瓦斯超限。
Description
技术领域
本发明涉及采矿工程和瓦斯抽采技术领域，尤其是一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置及方法。
背景技术
高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井中，在采掘面开采活动前，需对前方煤体瓦斯进行提前预抽，巷道内钻孔抽采为预抽瓦斯的最主要手段；预抽瓦斯钻孔在施工过程中，不断的由钻孔向巷道内涌出瓦斯，易造成巷道内回风流瓦斯浓度升高，甚至造成瓦斯浓度超限，影响了煤矿安全生产效率；且钻孔施工过程中易造成煤尘、粉尘飞扬，影响作业空间环境卫生。因此针对瓦斯抽采钻孔施工特点设计一种钻孔孔口降尘、瓦斯收集装置，解决钻孔在施工过程中瓦斯收集和煤尘飞扬的问题。
发明内容
为了解决钻孔过程中煤尘和瓦斯涌出的技术问题，实现钻孔无煤尘排放，并有效的收集净化逸出瓦斯，避免瓦斯超限，本发明提供了一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置及方法，具体技术方案如下。
一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置，包括注水管路、降尘装置、集气箱和抽气管路；所述注水管路和降尘装置相连，降尘装置和注水管路配置在集气箱内，钻机、钻杆机构和集气箱配合，抽气管路和集气箱相连，抽气管路上还设置有过滤装置；所述集气箱的外侧配置有固定环，集气箱的底部还设置有排渣机构；所述过滤装置包括过滤水箱、水位计和排水阀，过滤水箱的底部设置有排水阀，过滤水箱的侧面设置有水位计；所述抽气管路包括连接管和抽气管，连接管连接集气箱的上端和过滤水箱，抽气管连接过滤水箱的上盖和瓦斯抽采管路；所述钻机、钻杆机构钻设的钻孔孔口还配置有密封胶囊。
优选的是，注水管路包括进水管和环形水管，进水管和环形水管相连通，环形水管围绕密封胶囊设置。
优选的是，降尘装置包括多个水雾喷头，水雾喷头沿环形水管均匀布置。
优选的是，排渣机构包括阀板、阀锤和连杆，阀锤固定在连杆上，连杆和阀板固定连接，阀板和集气箱底部的侧边铰接；排渣机构整体重心稳定在阀板和集气箱的铰接边上。
进一步优选的是，阀板和集气箱之间配置有密封垫圈；所述连接管通过固定扣和集气箱固定连接。
进一步优选的是，过滤水箱内水位没过连接管端口的高度差大于5cm，水位高度低于抽气管的下端口的高度。
一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的方法，利用上述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，步骤包括：
S1.确定钻孔施工位置并标记；
S2.安装钻机、钻杆机构和密封胶囊，并将集气箱固定在钻孔施工的煤壁上；
S3.打开过滤水箱的上盖并注水，直至水位没过连接管端口；
S4.安装连接管和抽气管，并将抽气管接入瓦斯抽采管路；
S5.开始钻孔，注水管路接通水管，除尘装置进行降尘；
S6.密封胶囊在钻进过程中密封孔口，并收集逸出瓦斯；
S7.排渣机构在煤渣和水的作用下打开，然后在阀锤的作用下自动复位。
进一步优选的是，过滤装置的水位计显示水位降低后，打开过滤水箱的上盖补水；当过滤水箱底部淤积泥渣时打开排水阀放出泥渣。
本发明提供的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置及方法有益效果是，利用密封胶囊从封堵钻孔并收集瓦斯，从而避免了瓦斯气体沿其他方向散逸，除尘装置对钻孔逸出的煤尘和瓦斯进行喷雾降尘，煤渣和污水受重力的作用，下压排渣机构的阀板，阀板自动打开并排渣，排渣后在阀锤的作用下自动闭合，实现了集气箱的良好密封；瓦斯气体经过连接管进入过滤装置，经过水过滤后由抽气管送入瓦斯抽放管路。
附图说明
图1钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置作业结构示意图；
图2钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置的结构示意图；
图3是钻孔孔口降尘和瓦斯收集的方法的流程图；
图中：1-进水管，2-环形水管，3-水雾喷头，4-密封胶囊，5-固定扣，6-集气箱，7-阀板，8-连杆，9-阀锤，10-连接管，11-过滤水箱，12-排水阀，13-水，14-水位计，15-上盖，16-抽气管，17-钻杆，18-钻头，19-固定环，20煤体。
具体实施方式
结合图1至图3所示，对本发明提供的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置及方法具体实施方式进行说明。
一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置，包括注水管路、降尘装置、集气箱和抽气管路；其中注水管路为降尘装置供水，从而实现降尘除尘，集气箱能够收集钻孔过程中逸出的瓦斯等气体，抽气管路将集气箱内收集的瓦斯气体净化后输送至瓦斯抽采管路，实现了钻孔过程中逸出瓦斯的重复利用。
其中注水管路和降尘装置相连，降尘装置和注水管路配置在集气箱内，注水管路和水管相连供水，钻机、钻杆机构和集气箱6配合，利用钻杆17和钻进进行钻孔，抽气管路和集气箱相连，抽气管路上还设置有过滤装置，利用过滤装置实现收集气体的净化。集气箱的外侧配置有固定环，通过固定环将集气箱固定在煤壁上，集气箱的底部还设置有排渣机构，除尘装置除尘用水和煤渣通过排渣机构从集气箱内排出。过滤装置包括过滤水箱11、水位计14和排水阀12，过滤水箱11的底部设置有排水阀，排水阀12能够方便的排出过滤水箱内的泥渣，过滤水箱11的侧面设置有水位计，从而可以从过滤水箱11外侧实时监控水箱内的水位。抽气管路包括连接管10和抽气管16，连接管10连接集气箱的上端和过滤水箱，抽气管16连接过滤水箱的上盖和瓦斯抽采管路，将洁净的瓦斯气体汇入瓦斯抽采管路中。钻机、钻杆机构钻设的钻孔孔口还配置有密封胶囊，密封胶囊4能够完成钻孔孔口和孔壁的密封，允许瓦斯从密封胶囊中通过，进入到集气箱内，避免瓦斯气体外溢。
注水管路包括进水管1和环形水管2，进水管1和环形水管2相连通，环形水管2围绕密封胶囊设置，环形水管2的设置保证了可以从各个方向进行降尘，提高降尘效率。降尘装置包括多个水雾喷头3，水雾喷头3沿环形水管均匀布置，利用喷头实现集气箱内的降尘。
排渣机构包括阀板7、阀锤9和连杆8，阀锤9固定在连杆上，连杆8和阀板7固定连接，阀板和集气箱6底部的侧边铰接，排渣机构整体重心稳定在阀板和集气箱的铰接边上。排渣机构在煤渣、水重力作用下自动开启，并在阀锤9的作用下自动复位，能够很好的实现集气箱底部密封作用。
阀板7和集气箱6之间配置有密封垫圈，连接管10通过固定扣和集气箱固定连接。过滤水箱11内水位没过连接管端口的高度差大于5cm左右，水位高度低于抽气管的下端口的高度。水位计显示过滤水箱11内的水位情况，通过打开置于过滤水箱顶部的上盖，向过滤水箱11内注入清水，通过打开排水阀将污水及沉淀物排出。
为了实现钻杆与孔口之间的良好密封，有效抽出钻孔孔口涌出的瓦斯，防止因孔内瓦斯涌出至巷道施工现场而引起的瓦斯超限事故，并能够有效降低孔口煤尘、粉尘飞扬。提供一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的方法，利用上述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，其步骤具体包括：
S1.确定钻孔施工位置并标记。其中在开钻前，先在煤体上确定钻孔施工位置并做好标记，将钻孔孔口降尘、瓦斯收集装置的密封胶囊对应在钻孔施工标记上并通过固定环将集气箱固定在煤体煤壁的支护体上。
S2.安装钻机、钻杆机构和密封胶囊，并将集气箱固定在钻孔施工的煤壁上。
S3.打开过滤水箱的上盖并注水，直至水位没过连接管端口。其中通过打开置于过滤水箱顶部的上盖，向过滤水箱内注入清水，水位没过连接管后直到预定位置停止，水位不得超过抽气管的管口。
S4.安装连接管和抽气管，并将抽气管接入瓦斯抽采管路；将抽气管连接到瓦斯抽采管路上，当钻杆钻进时收集的瓦斯气体通过抽气管路进入过滤装置，经水过滤后由抽气管抽入瓦斯管路内。
S5.开始钻孔，注水管路接通水管，除尘装置进行降尘；将注水管的进口端连接煤矿井下的高压水源，在钻杆钻进过程中打开注水管，水流通过喷雾头进行喷雾，起到降尘的作用。
S6.密封胶囊在钻进过程中密封孔口，并收集逸出瓦斯；将钻机移动到指定位置并使钻头对准施工标记并开始施工，此时位于集气箱外侧的密封胶囊正好可以紧缩在钻杆上，位于集气箱内侧的密封胶囊通过注水膨胀深入钻孔内，对瓦斯气体收集起到密封作用。
S7.排渣机构在煤渣和水的作用下打开，然后在阀锤的作用下自动复位。
其中，过滤装置的水位计显示水位降低后，打开过滤水箱的上盖补水；具体是在钻机施工过程中，若水位计显示过滤水箱内的水位情况，当水位过低时，通过打开置于过滤水箱顶部的上盖，向过滤水箱内注入清水；当过滤水箱内过滤的沉淀物较多时，通过打开排水阀将污水及沉淀物排出。当过滤水箱底部淤积泥渣时打开排水阀放出泥渣，具体是在钻机施工过程中，若煤渣积累过多时，阀板在煤渣、水重力作用下自动开启，煤渣从阀板位置排出并利用准备好的小推车接取，之后阀板在阀锤的作用下自动复位，能够很好的实现集气箱底部密封作用。
该装置及方法利用密封胶囊从封堵钻孔并收集瓦斯，从而避免了瓦斯气体沿其他方向散逸，除尘装置对钻孔逸出的煤尘和瓦斯进行喷雾降尘，煤渣和污水受重力的作用，下压排渣机构的阀板，阀板自动打开并排渣，排渣后在阀锤的作用下自动闭合，实现了集气箱的良好密封；瓦斯气体经过连接管进入过滤装置，经过水过滤后由抽气管送入瓦斯抽放管路。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的装置，其特征在于，包括注水管路、降尘装置、集气箱和抽气管路；所述注水管路和降尘装置相连，降尘装置和注水管路配置在集气箱内，钻机、钻杆机构和集气箱配合，抽气管路和集气箱相连，抽气管路上还设置有过滤装置；所述集气箱的外侧配置有固定环，集气箱的底部还设置有排渣机构；所述过滤装置包括过滤水箱、水位计和排水阀，过滤水箱的底部设置有排水阀，过滤水箱的侧面设置有水位计；所述抽气管路包括连接管和抽气管，连接管连接集气箱的上端和过滤水箱，抽气管连接过滤水箱的上盖和瓦斯抽采管路；所述钻机、钻杆机构钻设的钻孔孔口还配置有密封胶囊。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，其特征在于，所述注水管路包括进水管和环形水管，进水管和环形水管相连通，环形水管围绕密封胶囊设置。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，其特征在于，所述降尘装置包括多个水雾喷头，水雾喷头沿环形水管均匀布置。
4.根据权利要求1所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，其特征在于，所述排渣机构包括阀板、阀锤和连杆，阀锤固定在连杆上，连杆和阀板固定连接，阀板和集气箱底部的侧边铰接；排渣机构整体重心稳定在阀板和集气箱的铰接边上。
5.根据权利要求1所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，其特征在于，所述阀板和集气箱之间配置有密封垫圈；所述连接管通过固定扣和集气箱固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，其特征在于，所述过滤水箱内水位没过连接管端口的高度差大于5cm，水位高度低于抽气管的下端口的高度。
7.一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的方法，其特征在于利用权利要求1至6任一项所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集装置，步骤包括：
S1.确定钻孔施工位置并标记；
S2.安装钻机、钻杆机构和密封胶囊，并将集气箱固定在钻孔施工的煤壁上；
S3.打开过滤水箱的上盖并注水，直至水位没过连接管端口；
S4.安装连接管和抽气管，并将抽气管接入瓦斯抽采管路；
S5.开始钻孔，注水管路接通水管，除尘装置进行降尘；
S6.密封胶囊在钻进过程中密封孔口，并收集逸出瓦斯；
S7.排渣机构在煤渣和水的作用下打开，然后在阀锤的作用下自动复位。
8.根据权利要求7所述的一种钻孔孔口降尘和瓦斯收集的方法，其特征在于，所述过滤装置的水位计显示水位降低后，打开过滤水箱的上盖补水；当过滤水箱底部淤积泥渣时打开排水阀放出泥渣。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210413 |