CN112832846B - 一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置及其抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置及其抽采方法，包括底框架，所述底框架的顶端滑动卡设有呈对称分布的第一电缸，所述第一电缸的顶端固定安装有底板，所述底板的顶端四角处均固定安装有升降气缸，所述升降气缸的输出端固定安装有顶框架，所述顶框架的顶端滑动卡设有第二电缸，所述第二电缸的输出端一侧垂直安装有钻杆驱动机构，所述第二电缸的输出端远离钻杆驱动机构的一侧垂直安装有支撑轴承座，所述支撑轴承座的顶部可拆卸安装有抽采钻杆，本发明，通过设置抽采钻杆并配合使用抽采组件，在通过稳定钻孔的同时同步对瓦斯气体的含量进行抽采检测，有效提升了整个装置对瓦斯的抽采效果。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯开发利用技术领域，具体为一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置及其抽采方法。
背景技术
煤层瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物,大部分以吸附态储存于煤层中。它是煤矿生产过程中的主要灾害源，其主要成分CH4是较强烈的温室气体，但同时也是一种洁净能源和优质化工原料。因此，开发利用瓦斯，既可以充分利用地下资源，又可以改善矿井安全条件和提高经济效益，对缓解常规油气供应的紧张状况、实施国民经济可持续发展战略、降低因其向大气逸散而产生的温室效应等均具有十分重要的意义；采煤工作面封闭后，其采动影响范围内能够卸压解吸的瓦斯称为老采空区瓦斯。
目前，对于老采空区的瓦斯的抽采方法，大多数是首先使用钻杆对抽采位置进行打孔，在通过抽采泵体对孔内的气体进行抽采检测，这种抽采方法，钻孔作业及抽采作业分开进行，导致瓦斯的抽采效率比降低，影响煤矿的后续开采进度，并且在使用装置进行打孔以及抽采时，缺乏防护组件，容易导致钻孔时钻杆和煤矿摩擦起热，造成瓦斯爆炸，安全性较低，为此，我们提出一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置及其抽采方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置及其抽采方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置，包括底框架，所述底框架的顶端滑动卡设有呈对称分布的第一电缸，所述第一电缸的顶端固定安装有底板，所述底板的顶端四角处均固定安装有升降气缸，所述升降气缸的输出端固定安装有顶框架，所述顶框架的顶端滑动卡设有第二电缸，所述第二电缸的输出端一侧垂直安装有钻杆驱动机构，所述第二电缸的输出端远离钻杆驱动机构的一侧垂直安装有支撑轴承座，所述支撑轴承座的顶部可拆卸安装有抽采钻杆，所述抽采钻杆中设有抽采组件，所述抽采钻杆的一侧可拆卸卡设有防护组件。
优选的，所述抽采钻杆的一端外侧固定设有呈环形阵列分布的多组钻凸，所述抽采钻杆的中部开设有储料槽。
优选的，所述抽采组件包括组件杆，所述组件杆的一端开设有工作槽，所述工作槽的内壁一侧固定安装有限位环，所述工作槽远离限位环的一侧内壁固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端固定安装有集气框，所述集气框为中空结构，所述集气框远离电动伸缩杆的一端中部固定安装有密封环，所述密封环的一侧中部固定卡设有密封凸起，所述密封凸起活动卡接在限位环中，所述密封环的一侧和限位环的一侧紧密接触，所述密封环同侧的集气框外壁开设有呈环形阵列分布的多组集气穿槽，所述集气框远离密封环的一侧外壁固定插设有疏气软管，所述工作槽一侧的组件杆中开设有和疏气软管配合使用的槽体，且疏气软管固定卡接在槽体中，所述疏气软管远离集气框的一端延伸出组件杆远离限位环的一侧外壁。
优选的，所述抽采组件通过组件杆固定安装在储料槽的内壁一侧，所述疏气软管远离集气框的一端延伸出抽采钻杆的一侧外壁。
优选的，所述防护组件包括储液框，所述储液框为中空结构，所述储液框可拆卸卡接在储料槽的一侧，所述储液框靠近抽采钻杆的一端外侧固定插设有呈环形阵列分布的多组疏液管，所述抽采钻杆中开设有和疏液管对应的疏液槽，且疏液管的一端分别卡接在对应的疏液槽中，所述疏液槽远离疏液管的一侧延伸至抽采钻杆的一侧，所述疏液槽靠近钻凸的一侧为倾斜结构，且疏液槽一侧的倾斜结构和钻凸对应，所述储液框远离疏液管的一端中部固定插设有密封轴承，所述密封轴承的中部固定插设有疏液软管。
优选的，所述密封轴承同侧的储液框外壁固定安装有驱动座，所述驱动座和钻杆驱动机构的输出端固定连接。
一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置的抽采方法，包括如下步骤：
步骤一、抽采钻杆和抽采组件的位置调节
通过启动第一电缸可驱动底板在底框架上水平移动，以及同步驱动升降气缸，带动顶框架进行上下升降，从而对抽采钻杆和抽采组件的位置进行灵活调节，直至抽采钻杆的位置和待抽采位置对应；
步骤二、对采煤工作面上待抽采位置进行钻孔
通过使用钻杆驱动机构带动驱动座转动，驱动抽采钻杆进行转动，并启动第二电缸，可驱动钻杆驱动机构和支撑轴承座在顶框架上进行水平移动，进行驱动抽采钻杆进行钻孔作业，在钻孔的同时，抽采钻杆可在支撑轴承座中转动，提高了抽采钻杆转动的稳定性，以及通过疏液软管末端外加的疏液泵体向储液框中输入冷却液体，冷却液体通过疏液管进入对应的疏液槽中，并通过疏液槽的末端精准喷洒至对应的钻凸位置处，防止钻凸在进行转动钻孔时变热或产生火花造成瓦斯气体爆炸，有效提升了在进行钻孔抽样时的安全性，煤渣进入储料槽中进行缓存，防止煤渣堵塞；
步骤三、钻孔位置处瓦斯的同步抽采
每当钻一定深度后，停止抽采钻杆的转动，并将带有瓦斯气体含量检测的吸气泵体和疏气软管的末端进行连接，随后，启动电动伸缩杆收缩，带动集气框移动，同步带动密封凸起和密封环脱离限位环，此时，多组集气穿槽和孔内空间接触，启动吸气泵体将孔内气体通过多组集气穿槽吸入集气框中并通过疏气软管进入吸气泵体中进行瓦斯的含量的有效检测，从而实现了在钻孔过程中对瓦斯气体的含量检测，抽取检测结束后，可再次驱动电动伸缩杆带动密封凸起卡接进限位环中，实现密封环和密封凸起对工作槽的密封，防止再次打孔时，集气框端面受损，有效提升了整个装置的使用效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明，通过设置抽采钻杆并配合使用抽采组件，在通过稳定钻孔的同时同步对瓦斯气体的含量进行抽采检测，有效提升了整个装置对瓦斯的抽采效果。
2.通过设置防护组件，使用疏液软管末端外加的疏液泵体向储液框中输入冷却液体，冷却液体通过疏液管进入对应的疏液槽中，并通过疏液槽的末端精准喷洒至对应的钻凸位置处，防止钻凸在进行转动钻孔时变热或产生火花造成瓦斯气体爆炸，从而有效提升了在进行钻孔抽样时的安全防护性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中抽采钻杆和防护组件的结构连接示意图；
图3为本发明图2中A处的放大图；
图4为本发明图2中B处的放大图；
图5为本发明中抽采组件的结构连接示意图；
图6为本发明图5中C处的放大图；
图7为本发明图5中D处的放大图。
图中：1、底框架；11、第一电缸；2、底板；21、升降气缸；3、顶框架；31、第二电缸；4、钻杆驱动机构；41、支撑轴承座；5、抽采钻杆；6、抽采组件；7、防护组件；8、驱动座；51、钻凸；501、储料槽；61、组件杆；611、工作槽；612、槽体；62、限位环；63、电动伸缩杆；64、集气框；641、集气穿槽；65、密封环；651、密封凸起；66、疏气软管；71、储液框；72、疏液槽；73、疏液管；74、密封轴承；75、疏液软管。
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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置，包括底框架1，底框架1的顶端滑动卡设有呈对称分布的第一电缸11，第一电缸11的顶端固定安装有底板2，通过启动第一电缸11可驱动底板2在底框架1上水平移动，底板2的顶端四角处均固定安装有升降气缸21，升降气缸21的输出端固定安装有顶框架3，通过同步驱动升降气缸21，可带动顶框架3进行上下升降，顶框架3的顶端滑动卡设有第二电缸31，第二电缸31的输出端一侧垂直安装有钻杆驱动机构4，第二电缸31的输出端远离钻杆驱动机构4的一侧垂直安装有支撑轴承座41，通过启动第二电缸31，可驱动钻杆驱动机构4和支撑轴承座41在顶框架3上进行水平移动，支撑轴承座41的顶部可拆卸安装有抽采钻杆5，抽采钻杆5可实现在支撑轴承座41中转动，并提高了抽采钻杆5转动的稳定性，且抽采钻杆5和支撑轴承座41方便进行拆卸，抽采钻杆5中设有抽采组件6，抽采钻杆5的一侧可拆卸卡设有防护组件7。
抽采钻杆5的一端外侧固定设有呈环形阵列分布的多组钻凸51，通过抽采钻杆5转动，带动多组钻凸51转动，方便抽采钻杆5深入至采煤工作面中进行后续的采样作业，抽采钻杆5的中部开设有储料槽501，在抽采钻杆5深入采煤工作面时，煤渣进入储料槽501中进行缓存，防止煤渣堵塞，进一步方便抽采钻杆5深入至采煤工作面中。
抽采组件6包括组件杆61，组件杆61的一端开设有工作槽611，工作槽611的内壁一侧固定安装有限位环62，工作槽611远离限位环62的一侧内壁固定安装有电动伸缩杆63，电动伸缩杆63的输出端固定安装有集气框64，集气框64为中空结构，便于瓦斯气体的抽取缓存，集气框64远离电动伸缩杆63的一端中部固定安装有密封环65，密封环65的一侧中部固定卡设有密封凸起651，密封凸起651活动卡接在限位环62中，密封环65的一侧和限位环62的一侧紧密接触，实现密封环65和密封凸起651对工作槽611的密封，防止集气框64在不使用时端面受损，密封环65同侧的集气框64外壁开设有呈环形阵列分布的多组集气穿槽641，方便瓦斯气体通过多组集气穿槽641吸入集气框64中，集气框64远离密封环65的一侧外壁固定插设有疏气软管66，工作槽611一侧的组件杆61中开设有和疏气软管66配合使用的槽体612，且疏气软管66固定卡接在槽体612中，疏气软管66远离集气框64的一端延伸出组件杆61远离限位环62的一侧外壁；抽采组件6通过组件杆61固定安装在储料槽501的内壁一侧，疏气软管66远离集气框64的一端延伸出抽采钻杆5的一侧外壁，疏气软管66的末端可拆卸连接带有瓦斯气体含量检测的吸气泵体，进行瓦斯气体的抽样吸取，并对瓦斯的含量进行检测。
防护组件7包括储液框71，储液框71为中空结构，便于缓存冷却液，储液框71可拆卸卡接在储料槽501的一侧，储液框71靠近抽采钻杆5的一端外侧固定插设有呈环形阵列分布的多组疏液管73，抽采钻杆5中开设有和疏液管73对应的疏液槽72，且疏液管73的一端分别卡接在对应的疏液槽72中，实现储液框71和多组疏液槽72的相互连通，疏液槽72远离疏液管73的一侧延伸至抽采钻杆5的一侧，疏液槽72靠近钻凸51的一侧为倾斜结构，且疏液槽72一侧的倾斜结构和钻凸51对应，多组疏液槽72靠近钻凸51的一侧整体呈外扩结构，且端口和钻凸51的位置对应，储液框71远离疏液管73的一端中部固定插设有密封轴承74，密封轴承74的中部固定插设有疏液软管75，通过密封轴承74的连接，在不影响储液框71转动的同时，可通过疏液软管75末端外加的疏液泵体向储液框71中输入冷却液体，冷却液体通过疏液管73进入对应的疏液槽72中，并通过疏液槽72的末端精准喷洒至对应的钻凸51位置处，防止钻凸51在进行转动钻孔时变热或产生火花造成瓦斯气体爆炸，从而有效提升了在进行钻孔抽样时的安全防护性。
密封轴承74同侧的储液框71外壁固定安装有驱动座8，驱动座8和钻杆驱动机构4的输出端固定连接，通过使用钻杆驱动机构4带动驱动座8转动，进而驱动抽采钻杆5进行转动，从而进行钻孔作业。
一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置的抽采方法，包括如下步骤：
步骤一、抽采钻杆5和抽采组件6的位置调节
通过启动第一电缸11可驱动底板2在底框架1上水平移动，以及同步驱动升降气缸21，带动顶框架3进行上下升降，从而对抽采钻杆5和抽采组件6的位置进行灵活调节，直至抽采钻杆5的位置和待抽采位置对应；
步骤二、对采煤工作面上待抽采位置进行钻孔
通过使用钻杆驱动机构4带动驱动座8转动，驱动抽采钻杆5进行转动，并启动第二电缸31，可驱动钻杆驱动机构4和支撑轴承座41在顶框架3上进行水平移动，进行驱动抽采钻杆5进行钻孔作业，在钻孔的同时，抽采钻杆5可在支撑轴承座41中转动，提高了抽采钻杆5转动的稳定性，以及通过疏液软管75末端外加的疏液泵体向储液框71中输入冷却液体，冷却液体通过疏液管73进入对应的疏液槽72中，并通过疏液槽72的末端精准喷洒至对应的钻凸51位置处，防止钻凸51在进行转动钻孔时变热或产生火花造成瓦斯气体爆炸，有效提升了在进行钻孔抽样时的安全性，煤渣进入储料槽501中进行缓存，防止煤渣堵塞；
步骤三、钻孔位置处瓦斯的同步抽采
每当钻一定深度后，停止抽采钻杆5的转动，并将带有瓦斯气体含量检测的吸气泵体和疏气软管66的末端进行连接，随后，启动电动伸缩杆63收缩，带动集气框64移动，同步带动密封凸起651和密封环65脱离限位环62，此时，多组集气穿槽641和孔内空间接触，启动吸气泵体将孔内气体通过多组集气穿槽641吸入集气框64中并通过疏气软管66进入吸气泵体中进行瓦斯的含量的有效检测，从而实现了在钻孔过程中对瓦斯气体的含量检测，抽取检测结束后，可再次驱动电动伸缩杆63带动密封凸起651卡接进限位环62中，实现密封环65和密封凸起651对工作槽611的密封，防止再次打孔时，集气框64端面受损，有效提升了整个装置的使用效果。
工作原理：本发明为一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置及其抽采方法，使用时，首先进行抽采钻杆5和抽采组件6的位置调节，通过启动第一电缸11可驱动底板2在底框架1上水平移动，以及同步驱动升降气缸21，带动顶框架3进行上下升降，从而对抽采钻杆5和抽采组件6的位置进行灵活调节，直至抽采钻杆5的位置和待抽采位置对应；随后，对采煤工作面上待抽采位置进行钻孔，通过使用钻杆驱动机构4带动驱动座8转动，驱动抽采钻杆5进行转动，并启动第二电缸31，可驱动钻杆驱动机构4和支撑轴承座41在顶框架3上进行水平移动，进行驱动抽采钻杆5进行钻孔作业，在钻孔的同时，抽采钻杆5可在支撑轴承座41中转动，提高了抽采钻杆5转动的稳定性，以及通过疏液软管75末端外加的疏液泵体向储液框71中输入冷却液体，冷却液体通过疏液管73进入对应的疏液槽72中，并通过疏液槽72的末端精准喷洒至对应的钻凸51位置处，防止钻凸51在进行转动钻孔时变热或产生火花造成瓦斯气体爆炸，有效提升了在进行钻孔抽样时的安全性，煤渣进入储料槽501中进行缓存，防止煤渣堵塞；最后，对钻孔位置处瓦斯进行同步抽采，每当钻一定深度后，停止抽采钻杆5的转动，并将带有瓦斯气体含量检测的吸气泵体和疏气软管66的末端进行连接，随后，启动电动伸缩杆63收缩，带动集气框64移动，同步带动密封凸起651和密封环65脱离限位环62，此时，多组集气穿槽641和孔内空间接触，启动吸气泵体将孔内气体通过多组集气穿槽641吸入集气框64中并通过疏气软管66进入吸气泵体中进行瓦斯的含量的有效检测，从而实现了在钻孔过程中对瓦斯气体的含量检测，抽取检测结束后，可再次驱动电动伸缩杆63带动密封凸起651卡接进限位环62中，实现密封环65和密封凸起651对工作槽611的密封，防止再次打孔时，集气框64端面受损，有效提升了整个装置的使用效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置，包括底框架（1），其特征在于：所述底框架（1）的顶端滑动卡设有呈对称分布的第一电缸（11），所述第一电缸（11）的顶端固定安装有底板（2），所述底板（2）的顶端四角处均固定安装有升降气缸（21），所述升降气缸（21）的输出端固定安装有顶框架（3），所述顶框架（3）的顶端滑动卡设有第二电缸（31），所述第二电缸（31）的输出端一侧垂直安装有钻杆驱动机构（4），所述第二电缸（31）的输出端远离钻杆驱动机构（4）的一侧垂直安装有支撑轴承座（41），所述支撑轴承座（41）的顶部可拆卸安装有抽采钻杆（5），所述抽采钻杆（5）中设有抽采组件（6），所述抽采钻杆（5）的一侧可拆卸卡设有防护组件（7）；
所述抽采钻杆（5）的一端外侧固定设有呈环形阵列分布的多组钻凸（51），所述抽采钻杆（5）的中部开设有储料槽（501）；
所述抽采组件（6）包括组件杆（61），所述组件杆（61）的一端开设有工作槽（611），所述工作槽（611）的内壁一侧固定安装有限位环（62），所述工作槽（611）远离限位环（62）的一侧内壁固定安装有电动伸缩杆（63），所述电动伸缩杆（63）的输出端固定安装有集气框（64），所述集气框（64）为中空结构，所述集气框（64）远离电动伸缩杆（63）的一端中部固定安装有密封环（65），所述密封环（65）的一侧中部固定卡设有密封凸起（651），所述密封凸起（651）活动卡接在限位环（62）中，所述密封环（65）的一侧和限位环（62）的一侧紧密接触，所述密封环（65）同侧的集气框（64）外壁开设有呈环形阵列分布的多组集气穿槽（641），所述集气框（64）远离密封环（65）的一侧外壁固定插设有疏气软管（66），所述工作槽（611）一侧的组件杆（61）中开设有和疏气软管（66）配合使用的槽体（612），且疏气软管（66）固定卡接在槽体（612）中，所述疏气软管（66）远离集气框（64）的一端延伸出组件杆（61）远离限位环（62）的一侧外壁。
2.根据权利要求1所述的一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置，其特征在于：所述抽采组件（6）通过组件杆（61）固定安装在储料槽（501）的内壁一侧，所述疏气软管（66）远离集气框（64）的一端延伸出抽采钻杆（5）的一侧外壁。
3.根据权利要求1所述的一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置，其特征在于：所述防护组件（7）包括储液框（71），所述储液框（71）为中空结构，所述储液框（71）可拆卸卡接在储料槽（501）的一侧，所述储液框（71）靠近抽采钻杆（5）的一端外侧固定插设有呈环形阵列分布的多组疏液管（73），所述抽采钻杆（5）中开设有和疏液管（73）对应的疏液槽（72），且疏液管（73）的一端分别卡接在对应的疏液槽（72）中，所述疏液槽（72）远离疏液管（73）的一侧延伸至抽采钻杆（5）的一侧，所述疏液槽（72）靠近钻凸（51）的一侧为倾斜结构，且疏液槽（72）一侧的倾斜结构和钻凸（51）对应，所述储液框（71）远离疏液管（73）的一端中部固定插设有密封轴承（74），所述密封轴承（74）的中部固定插设有疏液软管（75）。
4.根据权利要求3所述的一种用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置，其特征在于：所述密封轴承（74）同侧的储液框（71）外壁固定安装有驱动座（8），所述驱动座（8）和钻杆驱动机构（4）的输出端固定连接。
5.一种基于权利要求3所述的用于抽采煤矿老采空区瓦斯的抽采装置的抽采方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、抽采钻杆（5）和抽采组件（6）的位置调节
通过启动第一电缸（11）可驱动底板（2）在底框架（1）上水平移动，以及同步驱动升降气缸（21），带动顶框架（3）进行上下升降，从而对抽采钻杆（5）和抽采组件（6）的位置进行灵活调节，直至抽采钻杆（5）的位置和待抽采位置对应；
步骤二、对采煤工作面上待抽采位置进行钻孔
通过使用钻杆驱动机构（4）带动驱动座（8）转动，驱动抽采钻杆（5）进行转动，并启动第二电缸（31），可驱动钻杆驱动机构（4）和支撑轴承座（41）在顶框架（3）上进行水平移动，进行驱动抽采钻杆（5）进行钻孔作业，在钻孔的同时，抽采钻杆（5）可在支撑轴承座（41）中转动，提高了抽采钻杆（5）转动的稳定性，以及通过疏液软管（75）末端外加的疏液泵体向储液框（71）中输入冷却液体，冷却液体通过疏液管（73）进入对应的疏液槽（72）中，并通过疏液槽（72）的末端精准喷洒至对应的钻凸（51）位置处，防止钻凸（51）在进行转动钻孔时变热或产生火花造成瓦斯气体爆炸，有效提升了在进行钻孔抽样时的安全性，煤渣进入储料槽（501）中进行缓存，防止煤渣堵塞；
步骤三、钻孔位置处瓦斯的同步抽采
每当钻一定深度后，停止抽采钻杆（5）的转动，并将带有瓦斯气体含量检测的吸气泵体和疏气软管（66）的末端进行连接，随后，启动电动伸缩杆（63）收缩，带动集气框（64）移动，同步带动密封凸起（651）和密封环（65）脱离限位环（62），此时，多组集气穿槽（641）和孔内空间接触，启动吸气泵体将孔内气体通过多组集气穿槽（641）吸入集气框（64）中并通过疏气软管（66）进入吸气泵体中进行瓦斯的含量的有效检测，从而实现了在钻孔过程中对瓦斯气体的含量检测，抽取检测结束后，可再次驱动电动伸缩杆（63）带动密封凸起（651）卡接进限位环（62）中，实现密封环（65）和密封凸起（651）对工作槽（611）的密封，防止再次打孔时，集气框（64）端面受损，有效提升了整个装置的使用效果。
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