CN113062703B - 钻孔冲孔用三防成套装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钻孔冲孔用三防成套设备，孔口封孔装置，其作为钻孔中煤水渣和瓦斯气体收集的进口端，对钻孔周围进行密封，孔口封孔装置为一圆柱筒体结构；煤水收集箱，包括上箱体和下箱体，上箱体和下箱体的一侧铰接，转动闭合后以组成上下扣合的箱体，在所述箱体侧壁设置有与所述孔口封孔装置对接的密封口；煤水分离车，包括气液分离装置、提升装置和排水箱，气液分离装置的进液口与所述煤水收集箱的下接口连通；离心式分离机，包括卧螺式离心机，用于对排水箱的分离污水进行二次分离。本装置实现煤矿井下钻孔冲孔过程中可对孔口进行有效防护，同时可对施工过程中产生的煤水渣进行多级过滤，并将过滤后的污水循环使用。

Description

钻孔冲孔用三防成套装备

技术领域

本发明属于孔口封孔与污水分离技术领域，具体涉及一种钻孔冲孔用三防成套装备。

背景技术

在煤矿井下的现有技术中，钻孔、扩孔卸压技术被广泛应用到瓦斯抽采治理工艺中。在进行煤层钻孔、扩孔的过程中，既要对钻孔进行一定的密封，避免瓦斯排放到作业空间，对施工现场带来安全隐患，又要对施工过程中产生的煤水渣进行有效的分离，减少施工过程中煤炭资源的浪费。现有技术中部分厂家会在钻孔设备前端安装一定的封孔装置，在钻进过程中对钻孔周边进行密封，同时将钻孔过程中产生的煤水渣进行分离，但这些设备中普遍存在着封孔不可靠、易出现堵孔、瓦斯外泄，分离出来的煤渣无法转运，仍需人工转运到皮带上，以及分离出来的污水含煤量太高造成资源浪费等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种钻孔冲孔用三防成套装备，本装置能够实现煤矿井下钻孔冲孔过程中可对孔口进行有效防护，同时可对施工过程中产生的煤水渣进行多级过滤，并将过滤后的污水循环使用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：钻孔冲孔用三防成套设备，孔口封孔装置，其作为钻孔中煤水渣和瓦斯气体收集的进口端，对钻孔周围进行密封，孔口封孔装置为一圆柱筒体结构；煤水收集箱，包括上箱体和下箱体，上箱体和下箱体的一侧铰接，转动闭合后以组成上下扣合的箱体，在所述箱体侧壁设置有与所述孔口封孔装置对接的密封口；上箱体顶部设置有用于瓦斯气体抽放的上接口，下箱体底部设置有用于煤水渣排放的下接口；煤水分离车，包括气液分离装置、提升装置和排水箱，气液分离装置的进液口与所述煤水收集箱的下接口连通；所述气液分离装置的出液口与所述提升装置的进料口与对接，提升装置用于带动渣料提升并进行渣水分离，排水箱设置在提升装置的进料侧，用于收集提升装置的分离污水；离心式分离机，包括卧螺式离心机，卧螺式离心机的进液口与排水箱的出口连通，用于对排水箱的分离污水进行二次分离。

进一步改进本方案，还包括泥浆泵站车，泥浆泵站车设置有水箱和泥浆泵，所述水箱与离心式分离机的排水孔连通，将离心式分离机的分离水回收循环利用。

进一步改进本方案，所述孔口封孔装置内穿设有动力钻头和动力定位钻杆，动力钻头的前端伸出所述孔口封孔装置的一端端口，在孔口封孔装置的该端口处形成有环绕设置的切割片，在孔口封孔装置的另一端端口处形成有内锥孔。

进一步改进本方案，所述气液分离装置包括分离箱和波轮机构，分离箱具有进液口和用于气体排放的抽放孔，波轮机构上方进料端与分离箱的底部连通，用于翻滚煤水渣进行气渣分离；波轮机构的下方出料端与提升装置的进料口对接。

进一步改进本方案，所述提升装置包括提升机箱体、振动源和刮板机构，所述刮板机构在提升机箱体内环形运动，从而带动渣料由其进料口向排渣口方向输送，刮板机构的底部形成有漏水孔，用于提升过程中进行渣水分离，振动源固定安装在提升机箱体上，用于带动提升机整体振动，以进一步实现渣水分离。

进一步改进本方案，所述孔口封孔装置沿其套筒外表面设置有环形槽。

进一步改进本方案，所述波轮机构包括波轮箱体和波轮叶片，波轮叶片的外端边缘处固定设置有橡胶密封部，所述橡胶密封部与波轮箱体内壁接触，波轮叶片停止转动后，将波轮机构的进料端和排料端隔离。

进一步改进本方案，所述煤水收集箱还包括密封体，密封体固定在所述密封口的相对一侧的侧壁上，上箱体与下箱体转动闭合后，密封体正对应于所述密封口设置，钻杆由密封体一侧进入，由密封口一侧从所述煤水收集箱伸出。

进一步改进本方案，所述密封体包括减震架、支撑环和柔性密封部，支撑环安装在减震架的内环面并通过减震架固定在所述煤水收集箱外侧壁，柔性密封部通过回转机构可转动安装在支撑环内，柔性密封部为柔性材质制成，其中心形成有用于钻杆穿过的孔隙。

进一步改进本方案，所述离心式分离机具有水渣分离控制系统，包括流量控制阀、分离水箱、浑浊度传感器和控制器，流量控制阀设置在卧螺式离心机的进液口，用于控制进入卧螺式离心机的污水的流量；分离水箱与排水孔连接，分离水箱用于储存卧螺式离心机中分离出来的水；浑浊度传感器设置在卧螺式离心机的排水孔与分离水箱的连接管路上，用于监测卧螺式离心机中分离水的水质；控制器分别与流量控制阀和浑浊度传感器信号连接，用于获取浑浊度传感器发送的水质信号，当分离水的水质持续超标时，根据水质信号调节流量控制阀的开度。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明，通过创新，在钻孔扩孔施工过程中，从孔口封孔到煤水渣收集、分离以及污水的循环利用进行更加系统的装备，使施工现场避免了瓦斯泄露、污水横流以及煤水水资源浪费等发生，有效保障了施工现场的作业安全，降低了工人的劳动强度。具体分析如下：封孔装置与收集箱之间的实现密封对接，孔口封孔装置作为煤水收集的进口端，在钻进或扩孔作业过程中产生的煤水渣及瓦斯气体，经孔口封孔装置、收集箱收集后进入煤水分离车分离箱内；煤水分离车分离箱内部包含波轮，经波轮搅动后瓦斯气体直接被分离箱顶部与负压管连接的瓦斯抽放管抽走，剩余的煤水渣进入振动式提升机，提升机刮板为滤网结构，可在提升煤渣的过程中煤水漏出，同时提升机上部安装有直连式振动源，使提升机在提升的过程中具有振动功能，可使煤渣中含水量更低；提升机提升的煤渣被提升至顶部后直接掉落在运输皮带上，被运输皮带运走；煤水分离车分离后的污水进入离心式分离机进行二次分离，经离心式分离机旋转后分离出的煤渣可转运至运输皮带上，分离出来的污水可直接进入泥浆泵站车供泥浆泵站车使用。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明钻孔冲孔用三防成套装备的整体结构图；

图2为本发明中孔口封孔装置的纵剖面结构图；

图3为本发明中孔口封孔装置的横截面示意图；

图4为本发明中煤水收集箱的剖视图；

图5为本发明中煤水收集箱的侧视图；

图6为本发发明中密封体的结构图；

图7为本发明中煤水分离车的结构图；

图8为本发明中气液分离装置的结构图；

图9为本发明中提升装置的结构图；

图10为本发明中离心式分离机的结构图；

图11为本发明中卧螺式离心机的内部结构图；

图12为本发明中水渣分离控制系统的结构图；

图中标记：

1、孔口封孔装置，1-1、动力钻头，111、定心钻头，112、破碎钻头，113、出水孔，1-2、动力定位钻杆，121、杆体，122、支撑块结构，123、卡扣结构，1231、支撑卡扣，1232、法兰卡扣，124、方形插接孔，125、外锥丝头，126、限位孔，127、中心进水通道，1-3、套筒，131、切割片，132、内锥孔，133、环形槽；

2、煤水收集箱，2-1、上箱体，2-2、下箱体，2-3、密封口，2-4、上接口，2-5、下接口，2-6、密封体，261、减震架，262、支撑环，263、回转轴承，264、前压盖，265、后压盖，266、柔性密封部，267、螺栓，268、卡簧，2-7、支架，2-8、防冲板，2-9、固定卡槽；

3、液压钻机；

4、煤水分离车，4-1、气液分离装置，411、分离箱，4111、进液口，4112、抽放孔，4113、防喷隔板，412、波轮机构，4121、波轮箱体，4122、波轮叶片，4123、波轮马达，4-2、提升装置，421、提升机箱体，422、振动源，423、刮板机构，4231、漏水孔，4-3、排水箱，4-5、液压操作台，4-6、动力源、4-7、液压油箱，4-8、冷却器，4-9、减震支脚；

5、离心式分离机，5-1、履带底盘，5-2、分离机支架，5-3、卧螺式离心机，531、罩壳，532、转鼓，533、螺旋推料器，534、出渣口，535、排水孔，536、进液口，5-4、液压支腿，5-5、液压油箱，5-6、动力源，5-7、控制阀组，5-8、冷却器，5-9、液压马达，5-10、驱动轮，5-11、差速器，501、流量控制阀，502、浑浊度传感器，503、分离水箱，504、控制器，505、流量计，506、开关阀Ⅰ，507、抽水泵，508、开关阀Ⅱ，509、水泵站，511、液位传感器Ⅰ，512、液位传感器Ⅱ；

6、泥浆泵站车；7、负压主管道；8、运输皮带；10、岩层；20、煤层。

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。

下面，对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种钻孔冲孔用三防成套设备，该装备主要包括孔口封孔装置1、煤水收集箱2、钻冲用液压钻机3、煤水分离车4、离心式分离机5、泥浆泵站车6等。履带式液压钻机3，用于钻孔和扩孔，其前端钻具上安装有孔口封孔装置1和煤水收集箱2。

如图2和图3所示，孔口封孔装置1，其作为钻孔中收集煤水渣和瓦斯气体的进口端，对钻孔周围进行密封，孔口封孔装置1为一薄壁套筒结构；孔口封孔装置1包括套筒1-3，在套筒1-3中穿设动力钻头1-1和动力定位钻杆1-2，动力钻头1-1的前端伸出套筒1-3的一端端口，在套筒1-3的该端口处设置有环绕布置的切割片131，在动力定位钻杆1-2旋转时驱动动力钻头1-1切削岩石，为便于排渣，破碎钻头112与套筒1-3内壁之间存在煤水通过的间隙。在套筒1-3的另一端端口处形成有与煤水收集箱2对接的内锥孔132。

动力定位钻杆1-2为向套筒1-3与动力钻头1-1传递扭矩、推进起拔力的钻具，动力定位钻杆1-2包含杆体121，在杆体121前端设置外锥丝头125、后端设置方形插接孔124，杆体121前端的外锥丝头125与动力钻头1-1尾端的内锥丝孔连接，向动力钻头1-1传递切屑岩石所需的转速、扭矩以及推进起拔力。动力定位钻杆1-2一端为方形插接结构，与钻机动力输出端的钻具连接，传递扭矩和推拉力，采用方形插接结构，可以实现杆体121正反转，在方形插接孔124中设置有限位孔126。

优选地，杆体121上还设置有支撑块结构122、卡扣结构123。支撑块结构122包括三个围绕杆体121均布设置的支撑块，用来提高封孔装置旋转推进时封孔装置的刚度，在支撑块面向组合钻头1-1方向的一侧端面上设置有切割片。可将前端破碎钻头切削产生的岩石碎屑继续粉碎，便于排渣。

具体地，卡扣结构123包括支撑卡扣1231和法兰卡扣1232，法兰卡扣1232位于内锥孔132内侧。靠近方形插接孔124的杆体121一端上设置有与法兰卡扣1232匹配的支撑卡扣1231，法兰卡扣1232与动力定位钻杆1-2连接传递扭矩和推进起拔力，旋转钻杆，使支撑卡扣1231与法兰卡扣1232相配合，由动力定位钻杆1-2带动套筒1-3旋转与前后移动。

优选地，套筒1-3沿其筒体外表面设置有环形槽133。在切割片131切屑岩时的过程中产生的岩屑，可以在套筒1-3外壁与钻孔内孔之间堆积，形成套筒1-3外壁与钻孔内壁之间的密封，避免水与瓦斯从接合面之间漏出。在套筒1-3切割岩石时产生的岩石粉末可增加套筒1-3与岩石孔之间摩擦力。

动力钻头1-1为多级钻进钻头，包括定心钻头111和破碎钻头112，破碎钻头112的一端形成有内锥丝孔，与动力定位钻杆1-2第一端的外锥丝头125连接，破碎钻头112另一端形成有圆台形端头，定心钻头111安装在破碎钻头112的端部中心处。在进行岩层10钻进时先用定心钻头111切割岩石，实现钻具定心，避免钻进过程中摆动过大导致套筒1-3的损坏。为保证在套筒1-3接触岩石前，钻头前端已经定心，定心钻头111要露出套筒1-3一定的距离。

为保证钻具的冷却，破碎钻头112上形成有用于冷却水排出的出水孔113，出水孔113位于破碎钻头112的锥形面上，出水孔113通过孔道与动力定位钻杆1-2的中心进水通道127连通。出水孔113使从动力定位钻杆1-2的中心进水通道127通入的冷却水可通入到钻具的最前端，对钻具进行冷却。

如图4和图5所示，在液压钻机3的前端钻具上还设置有煤水收集箱2，煤水收集箱2与套筒1-3的内锥孔132密封对接，收集箱的箱体为分体式结构，箱体采用薄壁焊接箱体，通过铰接结构分为上箱体2-1和下箱体2-2，一侧铰接，另一侧为卡扣结构。箱体两侧分别通过铰接件2-10与卡扣2-11连接上箱体2-1与下箱体2-2，卡扣2-11打开，箱体上半部即可绕铰接件旋转、打开，使用时将箱体上半部盖在箱体下半部，扣紧卡扣2-11即可正常钻进作业。箱体上下部分分开，既可以便于密封体2-6的安装与拆卸，又便于箱体内部清理。

上箱体2-1顶部设置有用于瓦斯气体抽放的上接口2-4，下箱体2-2底部设置有用于渣水排放的下接口2-5。

箱体底部为支架2-7，与液压钻机3前端伸缩机构连接，下箱体2-2与支架2-7焊接到一起，安装时可将支架2-7直接安装在液压钻机3前端伸缩机构上，由伸缩机构驱动整个收集箱前后移动。可实现沿钻孔方向前后移动，使箱体前端密封口2-3与内锥孔132连接，实现钻孔至收集箱之间的密封。

箱体内设置有防冲板2-8，防冲板2-8包括上板块和下板块，上板块固定在上箱体2-1内，下板块固定在下箱体2-2内，上箱体2-1和下箱体2-2转动闭合后，上板块和下板块上下对接组成防冲板。当钻孔过程中出现小型喷孔现象时，防冲板2-8可用来阻挡孔内瓦斯压力的冲击，降低密封体2-6受到冲击。同时防冲板2-8对箱体顶部上接口2-4的气体排放孔也有一定的密封作用，防止煤水渣进入气体排放管路，污染主管路。上箱体2-1内部焊接的防冲板2-8与下箱体2-2内部焊接的防冲板2-8为成对使用结构，上、下箱体闭合时，上、下箱体上焊接的防冲板2-8闭合。

上、下箱体外侧分别焊接有上卡槽和下卡槽，打开箱体时可将密封体2-6安装至箱体外侧，闭合箱体时上、下卡槽对接组成固定卡槽2-9，以卡装固定密封体2-6，避免密封体2-6脱落。同时在箱体外侧远离卡槽的一端焊接有密封口2-3，密封口2-3焊接至上箱体2-1或下箱体2-2上，优先地，焊接在下箱体2-2上，能够减少上箱体2-1翻转时的重量。

如图6所示，密封体2-6包括减震架261，支撑环262、回转轴承263、前压盖264、后压盖265和柔性密封部266，减震架261卡装在箱体外壁，采用橡胶材质可用来缓冲钻杆转动时的摆动量。所述支撑环262固定安装在环形架261内环面上。柔性密封部266通过回转机构可转动安装在支撑环262内，回转机构包括回转轴承263、前压盖264、后压盖265，回转轴承263嵌套在所述支撑环262内凸台处，并通过卡簧268固定，回转轴承263的外圈固定夹装支撑环262的内环面凸台处，柔性密封部266的外边缘压装在前压盖264和后压盖265之间，并通过前压盖264和后压盖265与回转轴承263的内圈固定连接，前压盖264和后压盖265通过螺栓267连接固定，在柔性密封部266的中心形成有用于钻杆穿过的中心孔。在旋转钻进的过程中，钻杆被柔性密封部266包裹，在钻杆的带动下柔性密封部266随钻杆转动，使钻进过程中产生的煤水渣不会从密封体2-6与钻杆之间的间隙流出，保障现场施工的干净整洁，避免瓦斯气体从此处泄露。该密封体2-6可以适应不同形状的钻杆，如三棱钻杆和异形钻杆等。柔性密封部266采用胶皮时胶皮中间通孔为所穿钻杆外形形状，且尺寸要小于钻杆外径尺寸；柔性密封部266优选橡胶胶皮或者毛刷，柔性密封部266通过两侧压盖进行固定，在进行更换时只需将两侧压盖拆开即可。

如图7至9所示，煤水分离车4的进液口与煤水收集箱2的下接口2-5对接，煤水分离车4包括气液分离装置4-1、提升装置4-2和排水箱4-3，气液分离装置4-1固定在履带式底盘上，气液分离装置4-1的进液口与所述煤水收集箱2的下接口2-5连通；气液分离装置4-1包括分离箱411和波轮机构412，分离箱411有进液口4111，其顶部具有用于气体排出的抽放孔4112，抽放孔4112与外部负压主管道7连通，波轮机构412的上部进料端与分离箱411的底部连通，用于翻滚煤水渣进行气渣分离；进入分离箱411的煤水渣中包含的瓦斯气体可直接通过抽放孔4112抽走。

箱体内部焊接有防喷隔板4113，隔板优选的带有一定的向下的角度，便于气体的收集，同时在防喷隔板4113靠近进液口4111侧开设排气孔，通过排气孔将瓦斯气体抽走，避免喷孔时渣水涌入抽放孔4112，污染负压管路。

波轮机构412包括波轮箱体4121、波轮马达4123和波轮叶片4122，波轮箱体4121的上端口为进料端，与分离箱411底部连通，波轮叶片4122转动安装在波轮箱体4121内，波轮马达4123带动波轮叶片4122转动，将煤水渣翻滚至提升装置4-2的进料口处。

波轮叶片4122与波轮箱体4121之间可形成有效密封，可以在波轮叶片4122的外缘设置与波轮箱体4121接触的橡胶密封部，在遇到大量煤水渣堆积时可先停止波轮机构412转动，在进料与瓦斯抽放之间形成有效密封，避免瓦斯气体直接从底部出液口排出，待瓦斯排放一定时间后再通过波轮将煤水渣排向底部出料。

波轮停止转动时，分离箱411与波轮机构412底部出料口隔绝，这样一方面可避免瓦斯气体从波轮处出料口泄露，同时在出现小型喷孔时，可利用波轮叶片4122与波轮箱体4121之间的密封时喷孔通道封闭，避免因喷孔造成瓦斯直接泄露到外界空间，出现瓦斯超限，威胁现场施工人员安全情况的发生。

提升装置4-2的进料口与气液分离装置4-1的出液口对接，提升装置4-2用于带动渣料提升并进行渣水分离，提升装置4-2为振动源式提升机，通过减震支脚4-9与底盘连接，减震支脚4-9采用橡胶弹簧，提升装置4-2包括提升机箱体421、刮板机构423和振动源422，提升机箱421体上部固定有振动源422，通过振动源422振动，可使提升机在提升煤渣时具有振动功能。刮板机构423为设置在提升机内部的铰接刮板，由驱动装置驱动刮板在提升机内部循环转动，刮板将煤渣从分离箱411底部提升至排渣口，煤渣可直接掉落在运输装置上，实现煤渣转运，在刮板机构423底部形成有漏水孔4231，用于渣水分离。通过在提升机上部安装振动源422，能有效降低煤渣中的含水量，使渣水分离更加彻底。提升机刮板运动，将煤渣分离、提升出来，剩余的污水经排水口排出。在底盘下方设置有排水箱4-3，排水箱4-3对接设置在提升装置4-2的低位侧，用于收集提升装置4-2分离出的水，并将分离水送往离心式分离机5进行二次分离。

煤水分离车4上还设置有液压动力装置，液压操作台4-5、动力源4-6、液压油箱4-7和冷却器4-8均安装在底盘1上，动力源4-6从液压油箱4-7中吸入低压油，并将做功后的高压油通入液压操作台4-5；冷却器4-8用于对做功后的油液进行冷却。液压操作台4-5固定在底盘上，操作台内部安装有液压阀组和压力指示装置，通过液压阀组控制高压油的流向，驱动各机构马达正反转，实现各机构动作。压力指示装置用来显示设备作业时的工作压力。动力源4-6安装在履带底盘上，主要包含电机和液压泵，通过电机驱动液压泵旋转，使液压泵从液压油箱4-7中吸入低压油，并将做功后的高压油通入控制阀组，由此来驱动各机构动作。液压油箱4-7用来储备液压油，供液压泵使用。冷却器4-8固定在履带底盘上，用来对做功后的油液进行冷却，保持系统稳定。

如图10和图11所示，离心式分离机5包括履带底盘5-1、分离机支架5-2、卧螺式离心机5-3、液压支腿5-4，卧螺式离心机5-3的进液口与排水箱4-3的出口连通，用于对煤水分离车4的分离污水进行二次分离。履带底盘5-1在液压马达的驱动下实现底盘的行走，使设备可以在井下自由移动；液压支腿5-4安装在履带底盘5-1上，在底盘四个角对称布置，实现履带底盘5-1的调平功能，避免因施工地面高低不平影响设备分离效果；卧螺式离心机5-3包括罩壳531、转鼓532和螺旋推料器533，污水由进液口536进入转鼓532与螺旋推料器533之间，转鼓532高速旋转，由于水与煤粉比重的不同，在受离心力作业时，煤粉将从水中分离出来，分离出来的水流向螺旋推料器533后端排水孔535，分离出来的煤粉则在螺旋推料器533与转鼓532相对速度差的情况下，被螺旋推料器533推向出渣口534，分离后的污水经排水孔535排出，由此实现了污水中煤粉与水的有效分离。由于该分离形式利用两种物体的不同属性进行分离，分离效果好、分离效率高，且分离后的水含煤量极低，可直接用于泥浆泵站车6供水，实现施工现场污水的循环利用。分离机支架5-2上固定有液压马达5-9，通过与液压马达5-9相连的驱动轮5-10驱动卧螺式离心机5-3的差速器5-11旋转。当液压马达5-9以高速旋转时，通过驱动轮5-10将转速与扭矩传递给差速器5-11，使转鼓532高速旋转，同时依靠差速器5-11，使分离机内部螺旋推料器533与转鼓532实现差速运动，离心式分离机5包括与煤水分离车4类似的液压动力装置，同样包括液压油箱5-5、动力源5-6、控制阀组5-7和冷却器5-8，此处不再一一赘述。

本方案，如图12所示，还包括用于离心式分离机5的水渣分离控制系统，其包括流量控制阀501、浑浊度传感器502、分离水箱503和控制器504，在离心式分离机5上设置有污水进口536，流量计505设置在污水进口管道上，用于对进入离心式分离机5的污水的实际流量进行监测。污水进口管道还连接有清水进口管道，在清水进口管道上设置有开关阀Ⅰ506，开关阀Ⅰ506与控制器504信号连接，用于控制进入分离机1的清水水量。

浑浊度传感器502设置在排水孔535的管道上，用于监测离心式分离机5中分离水的水质；控制器504分别与流量控制阀501和浑浊度传感器502信号连接，用于获取浑浊度传感器502发送的水质信号，当分离水的水质持续超标时，根据水质信号调节流量控制阀501的开度。

抽水泵507进口与分离水箱503连通，其出口与水泵站509连通。水泵站509设置有储液箱，储液箱设置有液位传感器Ⅱ512，液位传感器Ⅱ512与控制器504信号连接，用于监测储液箱的液位，并将储液箱的液位信号发送给控制器504。储液箱设置有补水口，在补水口设置有开关阀Ⅱ508，开关阀Ⅱ508与控制器504信号连接，用于控制对储液箱进行补水，控制器504用于根据获取储液箱的液位信号控制开关阀Ⅱ508的启闭。

控制器504通过浑浊度传感器502对比出水中混合的杂质超过一定的标准时，控制流量控制阀501开度降低，进液流量降低，流量计505监控管路进液量大小，并将信号反馈给控制器504，此时离心式分离机5分离出的水中杂质含量降低，当浑浊度传感器502检测到水中杂质低于标准时，控制器504控制流量控制阀501恢复正常开度。如果当流量计505检测到进液流量降低，而浑浊度传感器502检测水质依然超标，控制器504控制开关阀Ⅰ506打开，进水口进入清水，冲洗离心式分离机5滤网，稀释分离出来的水，直至分离出来的水质达标。通过以上流量控制阀501、浑浊度传感器502、控制器504等形成进液流量控制、分离机清洗、水质稀释等自动控制系统，保证分离出来的水达到设定的标准。

分离水箱503中的液位传感器Ⅰ511用来监测水箱液位。当水箱液位达到抽水泵507可以抽水的高度时，控制器504控制抽水泵507启动，抽水泵507将水从分离水箱503中抽入水泵站储液箱，水泵站储液箱中液位传感器Ⅱ512用来监测水泵站509的液位，只有当水泵站509的液位高于一定值后，水泵站509才允许启动；当水泵站509中储液箱液位高于一定值后，抽水泵507停止工作，分离中分离出的水储存在分离水箱503中。分离水箱503中设置有水箱溢流口，当分离水箱503中水超过水箱溢流口后，水直接从溢流口中流出，避免分离水箱503的水箱储水过满导致离心式分离机5排水阻力增加。水泵站储水箱中液位传感器Ⅱ512时刻监测储水箱液位，当储水箱液位低于设定值，抽水泵507的供水无法满足水泵站509工作时的排水需求时，控制器504控制水泵站509补水口的开关阀Ⅱ508打开，水泵站509直接从外界补水，避免影响水泵站509正常工作，水泵站509储水箱的排放口与泥浆泵站车6水箱连通，用于向泥浆泵站车6供水。

本方案的工作原理：进行钻冲扩孔施工前，先用液压钻机3对岩石进行钻孔、扩孔，扩孔完成后将液压钻机3前端煤水收集箱2与扩孔器连接，接通现场设备排渣管、供水管即可进行正常钻进。钻进过程中通过泥浆泵站车6向钻具供入排渣水，排渣水将煤渣从孔底带出，经煤水收集箱2后进入排渣管。排渣管将施工过程中产生的煤水渣以及瓦斯气体导流至煤水分离车4的分离箱411内。煤水分离车4的分离箱411与负压管相连，可直接将瓦斯气体抽走，剩余的煤水渣落入分离箱411底部，经波轮搅动后进入提升装置4-2。提升机自带振动源，在煤渣提升过程中产生振动，将多余的水分筛出。提升装置4-2的顶部为排渣口，筛分后的煤渣可被直接排到运输皮带8上转运。排水箱4-3底部剩余的污水经排污泵转运至离心式分离机5中，在离心式分离机5高速旋转作业下，污水中的煤粉被进一步分离出来，剩余的污水经另一个排污泵转运至泥浆泵站车6的水箱中，供泥浆泵循环使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：包括

孔口封孔装置（1），其作为钻孔中煤水渣和瓦斯气体收集的进口端，对钻孔周围进行密封，孔口封孔装置（1）为一圆柱筒体结构；所述孔口封孔装置（1）内穿设有动力钻头（1-1）和动力定位钻杆（1-2），动力钻头（1-1）的前端伸出所述孔口封孔装置（1）的一端端口，在孔口封孔装置（1）的该端口处形成有环绕设置的切割片（131），在孔口封孔装置（1）的另一端端口处形成有内锥孔（132）；

煤水收集箱（2），包括上箱体（2-1）和下箱体（2-2），上箱体（2-1）和下箱体（2-2）的一侧铰接，转动闭合后以组成上下扣合的箱体，在所述箱体侧壁设置有与所述孔口封孔装置（1）对接的密封口（2-3）；上箱体（2-1）顶部设置有用于瓦斯气体抽放的上接口（2-4），下箱体（2-2）底部设置有用于煤水渣排放的下接口（2-5）；

煤水分离车（4），包括气液分离装置（4-1）、提升装置（4-2）和排水箱（4-3），气液分离装置（4-1）的进液口与所述煤水收集箱（2）的下接口（2-5）连通；所述气液分离装置（4-1）的出液口与所述提升装置（4-2）的进料口与对接，提升装置（4-2）用于带动渣料提升并进行渣水分离，排水箱（4-3）设置在提升装置（4-2）的进料侧，用于收集提升装置（4-2）的分离污水；

离心式分离机（5），包括卧螺式离心机（5-3），卧螺式离心机（5-3）的进液口与排水箱（4-3）的出口连通，用于对排水箱（4-3）的分离污水进行二次分离。

2.如权利要求1所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：还包括泥浆泵站车（6），泥浆泵站车（6）设置有水箱和泥浆泵，所述水箱与离心式分离机（5）的排水孔（535）连通，将离心式分离机（5）的分离水回收循环利用。

3.如权利要求1所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述气液分离装置（4-1）包括分离箱（411）和波轮机构（412），分离箱（411）具有进液口（4111）和用于气体排放的抽放孔（4112），波轮机构（412）上方进料端与分离箱（411）的底部连通，用于翻滚煤水渣进行气渣分离；波轮机构（412）的下方出料端与提升装置（4-2）的进料口对接。

4.如权利要求3所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述提升装置（4-2）包括提升机箱体（421）、振动源（422）和刮板机构（423），所述刮板机构（423）在提升机箱体（421）内环形运动，从而带动渣料由其进料口向排渣口方向输送，刮板机构（423）的底部形成有漏水孔（4231），用于提升过程中进行渣水分离，振动源（422）固定安装在提升机箱体（421）上，用于带动提升机整体振动，以进一步实现渣水分离。

5.如权利要求1所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述孔口封孔装置（1）沿其套筒外表面设置有环形槽（133）。

6.如权利要求3所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述波轮机构（412）包括波轮箱体（4121）和波轮叶片（4122），波轮叶片（4122）的外端边缘处固定设置有橡胶密封部，所述橡胶密封部与波轮箱体（4121）内壁接触，波轮叶片（4122）停止转动后，将波轮机构（412）的进料端和排料端隔离。

7.如权利要求1所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述煤水收集箱（2）还包括密封体（2-6），密封体（2-6）固定在所述密封口（2-3）的相对一侧的侧壁上，上箱体（2-1）与下箱体（2-2）转动闭合后，密封体（2-6）正对应于所述密封口（2-3）设置，钻杆由密封体（2-6）一侧进入，由密封口（2-3）一侧从所述煤水收集箱（2）伸出。

8.如权利要求7所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述密封体（2-6）包括减震架（261）、支撑环（262）和柔性密封部（266），支撑环安装在减震架（261）的内环面并通过减震架（261）固定在所述煤水收集箱（2）外侧壁，柔性密封部（266）通过回转机构可转动安装在支撑环（262）内，柔性密封部（266）为柔性材质制成，其中心形成有用于钻杆穿过的孔隙。

9.如权利要求1所述的钻孔冲孔用三防成套设备，其特征在于：所述离心式分离机（5）具有水渣分离控制系统，包括流量控制阀（501）、分离水箱（503）、浑浊度传感器（502）和控制器（504），流量控制阀（501）设置在卧螺式离心机（5-3）的进液口，用于控制进入卧螺式离心机（5-3）的污水的流量；分离水箱（503）与排水孔（535）连接，分离水箱（503）用于储存卧螺式离心机（5-3）中分离出来的水；浑浊度传感器（502）设置在卧螺式离心机（5-3）的排水孔（535）与分离水箱（503）的连接管路上，用于监测卧螺式离心机（5-3）中分离水的水质；控制器（504）分别与流量控制阀（501）和浑浊度传感器（502）信号连接，用于获取浑浊度传感器（502）发送的水质信号，当分离水的水质持续超标时，根据水质信号调节流量控制阀（501）的开度。

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