CN113062763B - 一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法，包括装置主体和收集罐，所述装置主体的内部设置有抽采外管，且抽采外管的内部设置有中空管，所述中空管的内部开设有通气网孔，且中空管的内部安装有打孔钻机，所述打孔钻机的下端安装有打孔钻头，且打孔钻头的外部安装有防尘网，所述抽采外管的上端连接有防漏硅胶垫，且防漏硅胶垫的内部设置有软管支撑环。该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法通过设置的防漏硅胶垫，能够通过支撑弹簧向外的作用力与孔洞进行贴合，保证瓦斯在抽取时始终在抽采外管的内部进行抽取，同时防漏硅胶垫能够通过气流作用力上端与出料管紧密贴合，从而避免瓦斯泄漏。

Description

一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法
技术领域
本发明涉及瓦斯抽采技术领域，具体为一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法。
背景技术
煤与瓦斯突出是一种类型的瓦斯特殊涌出的现象，即在压力作用下，破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出的现象。煤与瓦斯突出是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害，他严重威胁着煤矿的安全生产，具有极大的破坏性。每次突出前都有预兆出现，但出现预兆的种类和时间是不同的，熟悉和掌握预兆，对于及时撤出人员、减少伤亡具有重要的意义。
现有的瓦斯抽采装置，没有很好的预防煤与瓦斯突出状况的结构，导致煤与瓦斯突出现象突发，严重威胁煤矿的安全生产，导致工人受伤，不能很好的满足人们的使用需求，针对上述情况，我们提供一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法，以解决上述背景技术中提出现有的瓦斯抽采装置，没有很好的预防煤与瓦斯突出状况，导致煤与瓦斯突出现象突发，严重威胁煤矿的安全生产，导致工人受伤，不能很好的满足人们的使用需求问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法，包括装置主体和收集罐，所述装置主体的内部设置有抽采外管，且抽采外管的内部设置有中空管，所述中空管的内部开设有通气网孔，且中空管的内部安装有打孔钻机，所述打孔钻机的下端安装有打孔钻头，且打孔钻头的外部安装有防尘网，所述抽采外管的上端连接有防漏硅胶垫，且防漏硅胶垫的内部设置有软管支撑环，所述软管支撑环的内部设置有套接软管，所述防漏硅胶垫的内侧连接有支撑弹簧，所述防漏硅胶垫的上方设置有连接板，且连接板的上方安装有气体流量计，所述气体流量计的一端连接有出料管，且出料管的中间连接有出料伸缩管，所述出料管的末端安装有收集罐，且收集罐的上端安装有抽采阀门，所述抽采阀门的左侧安装有甲烷传感器，所述连接板的上端连接有连接挂钩，且连接挂钩的上端连接有连接绳，所述连接绳的内部设置有连接轴，且连接轴的左端设置有支撑轴承，所述连接轴的外部设置有连接支撑板，且连接支撑板的右侧安装有轴动力电机，所述轴动力电机的右侧安装有警报器，所述装置主体的下端开设有抽采凹槽，且抽采凹槽的外部设置有硅胶吸盘，所述装置主体的外部安装有PLC控制器，且PLC控制器的前端安装有显示屏。
优选的，所述抽采外管通过支撑弹簧与防漏硅胶垫之间构成弹性结构，且支撑弹簧沿抽采外管的外部等距均匀分布，并且防漏硅胶垫设置为倒圆台型结构。
优选的，所述软管支撑环贯穿于防漏硅胶垫的内部，且软管支撑环与套接软管之间为套接，并且软管支撑环与防漏硅胶垫之间为粘合连接。
优选的，所述抽采外管通过气体流量计、出料伸缩管、出料管和抽采阀门与收集罐之间构成连通结构，且出料伸缩管与出料管之间构成伸缩结构。
优选的，所述抽采外管与防尘网之间构成镂空网状结构，且防尘网的内径等于中空管的外径。
优选的，所述抽采外管通过通气网孔与中空管之间构成连通结构，且通气网孔贯穿于中空管的内部，并且通气网孔沿中空管的外表面等距均匀分布，同时通气网孔的深度等于中空管的厚度。
优选的，所述硅胶吸盘与装置主体之间为粘合连接，且硅胶吸盘的上端直径等于抽采凹槽的直径，并且硅胶吸盘设置为圆盘形结构。
优选的，所述出料管贯穿于连接板的内部，且连接板通过连接挂钩与连接绳之间构成扣合结构，并且连接绳包裹于连接轴的外部，同时连接轴贯穿于支撑轴承的内部，所述连接轴与轴动力电机之间为键连接。
优选的，所述PLC控制器通过导线与显示屏和警报器之间为电性连接，且PLC控制器通过导线与甲烷传感器和气体流量计之间为电性连接。
优选的，所述预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法的使用方法包括以下步骤：
S1：将装置主体移动到需要钻孔的位置，打孔钻头通过打孔钻机驱动进行水平旋转，轴动力电机通过连接轴使连接绳在连接轴外进行旋转，此时连接绳解开，抽采外管在竖直方向向下进行移动，配合打孔钻头进行打孔；
S2：抽采阀门通过出料管将煤层内部瓦斯向上抽取，瓦斯通过防尘网进行初步过滤，通过通气网孔进入中空管内，依次通过气体流量计、出料伸缩管、出料管、抽采阀门进入收集罐内部进行收集；
S3：支撑弹簧向外的弹力使防漏硅胶垫与转孔洞贴合，避免瓦斯泄漏，防漏硅胶垫在气流作用下紧紧包裹在出料管的外部；
S4：PLC控制器通过接收到的气体流量计对出料管中通过的实时监测的气体流速，对其进行分析判断，当气体流速过小，提醒工人清理防尘网；
S5：PLC控制器通过接收到的甲烷传感器对工作环境中的瓦斯浓度进行分析判断，浓度过高，控制警报器发出警报，尽快撤离工作现场，有煤与瓦斯突出的风险。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置通过设置的防漏硅胶垫，能够通过支撑弹簧向外的作用力与孔洞进行贴合，保证瓦斯在抽取时始终在抽采外管的内部进行抽取，同时防漏硅胶垫能够通过气流作用力上端与出料管紧密贴合，从而避免瓦斯泄漏；
2、该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置通过设置的套接软管，能够配合支撑弹簧进行拉伸，与孔洞贴合更加密切；通过设置的抽采阀门，可使抽采外管对瓦斯进行抽取，使用便捷；
3、该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置通过设置的防尘网，能够避免煤尘进入抽采外管的内部，导致瓦斯内大量附和煤尘，提高瓦斯的纯净度；通过设置的通气网孔，能够使瓦斯进入中空管的内部，使瓦斯顺利进入出料管；
4、该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置通过设置的硅胶吸盘，能够罩在孔洞上方，提高孔洞贴合能力，再次避免瓦斯泄漏，提高安全性；通过设置的连接绳，可使抽取装置顺利下移，配合打孔钻头进行打孔，并且大大提高了打孔深度；
5、该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置通过设置的气体流量计，能够对出料管中通过的实时监测的气体流速，PLC控制器将数据传输到显示屏进行展示，当气体流速过小时，可提醒工人对防尘网进行清理，当气体流速过大时，瓦斯瞬间涌入量过大，有煤与瓦斯突出的潜在风险，提醒工人迅速撤离，甲烷传感器可对工作环境中的瓦斯浓度进行实时采集，PLC控制器将对接受的数据进行分析，当浓度过高时，控制警报器发出警报，对煤与瓦斯突出进行预警，起到预防效果。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图；
图2为本发明防漏硅胶垫的内部仰视结构示意图；
图3为本发明图2中A处局部放大结构示意图；
图4为本发明外部结构示意图；
图5为本发明工作流程结构示意图。
图中：1、装置主体；2、抽采凹槽；3、打孔钻机；4、打孔钻头；5、防尘网；6、硅胶吸盘；7、通气网孔；8、中空管；9、抽采外管；10、防漏硅胶垫；11、连接板；12、连接挂钩；13、连接支撑板；14、支撑轴承；15、连接绳；16、连接轴；17、轴动力电机；18、气体流量计；19、警报器；20、出料伸缩管；21、出料管；22、抽采阀门；23、收集罐；24、支撑弹簧；25、软管支撑环；26、套接软管；27、PLC控制器；28、显示屏；29、甲烷传感器。
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1-5，本发明提供一种技术方案：一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法，包括装置主体1和收集罐23，装置主体1的内部设置有抽采外管9，且抽采外管9的内部设置有中空管8，中空管8的内部开设有通气网孔7，且中空管8的内部安装有打孔钻机3，打孔钻机3的下端安装有打孔钻头4，且打孔钻头4的外部安装有防尘网5，抽采外管9的上端连接有防漏硅胶垫10，且防漏硅胶垫10的内部设置有软管支撑环25，软管支撑环25的内部设置有套接软管26，防漏硅胶垫10的内侧连接有支撑弹簧24，防漏硅胶垫10的上方设置有连接板11，且连接板11的上方安装有气体流量计18，气体流量计18的一端连接有出料管21，且出料管21的中间连接有出料伸缩管20，出料管21的末端安装有收集罐23，且收集罐23的上端安装有抽采阀门22，抽采阀门22的左侧安装有甲烷传感器29，连接板11的上端连接有连接挂钩12，且连接挂钩12的上端连接有连接绳15，连接绳15的内部设置有连接轴16，且连接轴16的左端设置有支撑轴承14，连接轴16的外部设置有连接支撑板13，且连接支撑板13的右侧安装有轴动力电机17，轴动力电机17的右侧安装有警报器19，装置主体1的下端开设有抽采凹槽2，且抽采凹槽2的外部设置有硅胶吸盘6，装置主体1的外部安装有PLC控制器27，且PLC控制器27的前端安装有显示屏28。
本发明中：抽采外管9通过支撑弹簧24与防漏硅胶垫10之间构成弹性结构，且支撑弹簧24沿抽采外管9的外部等距均匀分布，并且防漏硅胶垫10设置为倒圆台型结构；通过设置的防漏硅胶垫10，能够通过支撑弹簧24向外的作用力与孔洞进行贴合，保证瓦斯在抽取时始终在抽采外管9的内部进行抽取，同时防漏硅胶垫10能够通过气流作用力上端与出料管21紧密贴合，从而避免瓦斯泄漏。
本发明中：软管支撑环25贯穿于防漏硅胶垫10的内部，且软管支撑环25与套接软管26之间为套接，并且软管支撑环25与防漏硅胶垫10之间为粘合连接；通过设置的套接软管26，能够配合支撑弹簧24进行拉伸，与孔洞贴合更加密切。
本发明中：抽采外管9通过气体流量计18、出料伸缩管20、出料管21和抽采阀门22与收集罐23之间构成连通结构，且出料伸缩管20与出料管21之间构成伸缩结构；通过设置的抽采阀门22，可使抽采外管9对瓦斯进行抽取，使用便捷。
本发明中：抽采外管9与防尘网5之间构成镂空网状结构，且防尘网5的内径等于中空管8的外径；通过设置的防尘网5，能够避免煤尘进入抽采外管9的内部，导致瓦斯内大量附和煤尘，提高瓦斯的纯净度。
本发明中：抽采外管9通过通气网孔7与中空管8之间构成连通结构，且通气网孔7贯穿于中空管8的内部，并且通气网孔7沿中空管8的外表面等距均匀分布，同时通气网孔7的深度等于中空管8的厚度；通过设置的通气网孔7，能够使瓦斯进入中空管8的内部，使瓦斯顺利进入出料管21。
本发明中：硅胶吸盘6与装置主体1之间为粘合连接，且硅胶吸盘6的上端直径等于抽采凹槽2的直径，并且硅胶吸盘6设置为圆盘形结构；通过设置的硅胶吸盘6，能够罩在孔洞上方，提高孔洞贴合能力，再次避免瓦斯泄漏，提高安全性。
本发明中：出料管21贯穿于连接板11的内部，且连接板11通过连接挂钩12与连接绳15之间构成扣合结构，并且连接绳15包裹于连接轴16的外部，同时连接轴16贯穿于支撑轴承14的内部，连接轴16与轴动力电机17之间为键连接；通过设置的连接绳15，可使抽取装置顺利下移，配合打孔钻头4进行打孔，并且大大提高了打孔深度。
本发明中：PLC控制器27通过导线与显示屏28和警报器19之间为电性连接，且PLC控制器27通过导线与甲烷传感器29和气体流量计18之间为电性连接；通过设置的气体流量计18，能够对出料管21中通过的实时监测的气体流速，PLC控制器27将数据传输到显示屏28进行展示，当气体流速过小时，可提醒工人对防尘网5进行清理，当气体流速过大时，瓦斯瞬间涌入量过大，有煤与瓦斯突出的潜在风险，提醒工人迅速撤离，甲烷传感器29可对工作环境中的瓦斯浓度进行实时采集，PLC控制器27将对接受的数据进行分析，当浓度过高时，控制警报器19发出警报，对煤与瓦斯突出进行预警，起到预防效果。
预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置的使用方法包括以下步骤：
S1：将装置主体1移动到需要钻孔的位置，打孔钻头4通过打孔钻机3驱动进行水平旋转，轴动力电机17通过连接轴16使连接绳15在连接轴16外进行旋转，此时连接绳15解开，抽采外管9在竖直方向向下进行移动，配合打孔钻头4进行打孔；
S2：抽采阀门22通过出料管21将煤层内部瓦斯向上抽取，瓦斯通过防尘网5进行初步过滤，通过通气网孔7进入中空管8内，依次通过气体流量计18、出料伸缩管20、出料管21、抽采阀门22进入收集罐23内部进行收集；
S3：支撑弹簧24向外的弹力使防漏硅胶垫10与转孔洞贴合，避免瓦斯泄漏，防漏硅胶垫10在气流作用下紧紧包裹在出料管21的外部；
S4：PLC控制器27通过接收到的气体流量计18对出料管21中通过的实时监测的气体流速，对其进行分析判断，当气体流速过小，提醒工人清理防尘网5；
S5：PLC控制器27通过接收到的甲烷传感器29对工作环境中的瓦斯浓度进行分析判断，浓度过高，控制警报器19发出警报，尽快撤离工作现场，有煤与瓦斯突出的风险。
该预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置及其方法的工作原理：首先，将装置主体1移动到需要钻孔的位置，打孔钻头4通过打孔钻机3驱动进行水平旋转，启动轴动力电机17，轴动力电机17通过连接轴16使连接绳15在连接轴16外进行旋转，此时连接绳15解开，抽采外管9在竖直方向向下进行移动，配合打孔钻头4进行打孔，抽采外管9穿过抽采凹槽2，硅胶吸盘6罩在孔洞外部，避免瓦斯泄漏；其次，打开抽采阀门22，抽采阀门22通过出料管21将煤层内部瓦斯向上抽取，瓦斯通过防尘网5进行初步过滤，通过通气网孔7进入中空管8内，依次通过气体流量计18、出料伸缩管20、出料管21、抽采阀门22进入收集罐23内部进行收集，出料伸缩管20配合下移的抽采外管9进行拉伸；再其次，支撑弹簧24，处于拉伸状态，在进入孔洞内部后，支撑弹簧24向内压缩，向外的弹力使防漏硅胶垫10与转孔洞贴合，拉动套接软管26进入软管支撑环25的内部，避免瓦斯泄漏，防漏硅胶垫10在气流作用下紧紧包裹在出料管21的外部；然后，PLC控制器27通过接收到的气体流量计18(型号：DN65)对出料管21中通过的实时监测的气体流速，PLC控制器27将数据传输到显示屏28进行展示，当气体流速过小时，可提醒工人对防尘网5进行清理，当气体流速过大时，瓦斯瞬间涌入量过大，有煤与瓦斯突出的潜在风险，提醒工人迅速撤离；最后，PLC控制器27通过接收到的甲烷传感器29(型号：GJC4)对工作环境中的瓦斯浓度进行分析判断，当浓度过高时，控制警报器19发出警报，对煤与瓦斯突出进行预警，起到预防效果。
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 (10)

1.一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，包括装置主体(1)和收集罐(23)，其特征在于：所述装置主体(1)的内部设置有抽采外管(9)，且抽采外管(9)的内部设置有中空管(8)，所述中空管(8)的内部开设有通气网孔(7)，且中空管(8)的内部安装有打孔钻机(3)，所述打孔钻机(3)的下端安装有打孔钻头(4)，且打孔钻头(4)的外部安装有防尘网(5)，所述抽采外管(9)的上端连接有防漏硅胶垫(10)，且防漏硅胶垫(10)的内部设置有软管支撑环(25)，所述软管支撑环(25)的内部设置有套接软管(26)，所述防漏硅胶垫(10)的内侧连接有支撑弹簧(24)，所述防漏硅胶垫(10)的上方设置有连接板(11)，且连接板(11)的上方安装有气体流量计(18)，所述气体流量计(18)的一端连接有出料管(21)，且出料管(21)的中间连接有出料伸缩管(20)，所述出料管(21)的末端安装有收集罐(23)，且收集罐(23)的上端安装有抽采阀门(22)，所述抽采阀门(22)的左侧安装有甲烷传感器(29)，所述连接板(11)的上端连接有连接挂钩(12)，且连接挂钩(12)的上端连接有连接绳(15)，所述连接绳(15)的内部设置有连接轴(16)，且连接轴(16)的左端设置有支撑轴承(14)，所述连接轴(16)的外部设置有连接支撑板(13)，且连接支撑板(13)的右侧安装有轴动力电机(17)，所述轴动力电机(17)的右侧安装有警报器(19)，所述装置主体(1)的下端开设有抽采凹槽(2)，且抽采凹槽(2)的外部设置有硅胶吸盘(6)，所述装置主体(1)的外部安装有PLC控制器(27)，且PLC控制器(27)的前端安装有显示屏(28)。
2.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采外管(9)通过支撑弹簧(24)与防漏硅胶垫(10)之间构成弹性结构，且支撑弹簧(24)沿抽采外管(9)的外部等距均匀分布，并且防漏硅胶垫(10)设置为倒圆台型结构。
3.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述软管支撑环(25)贯穿于防漏硅胶垫(10)的内部，且软管支撑环(25)与套接软管(26)之间为套接，并且软管支撑环(25)与防漏硅胶垫(10)之间为粘合连接。
4.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采外管(9)通过气体流量计(18)、出料伸缩管(20)、出料管(21)和抽采阀门(22)与收集罐(23)之间构成连通结构，且出料伸缩管(20)与出料管(21)之间构成伸缩结构。
5.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采外管(9)与防尘网(5)之间构成镂空网状结构，且防尘网(5)的内径等于中空管(8)的外径。
6.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述抽采外管(9)通过通气网孔(7)与中空管(8)之间构成连通结构，且通气网孔(7)贯穿于中空管(8)的内部，并且通气网孔(7)沿中空管(8)的外表面等距均匀分布，同时通气网孔(7)的深度等于中空管(8)的厚度。
7.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述硅胶吸盘(6)与装置主体(1)之间为粘合连接，且硅胶吸盘(6)的上端直径等于抽采凹槽(2)的直径，并且硅胶吸盘(6)设置为圆盘形结构。
8.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述出料管(21)贯穿于连接板(11)的内部，且连接板(11)通过连接挂钩(12)与连接绳(15)之间构成扣合结构，并且连接绳(15)包裹于连接轴(16)的外部，同时连接轴(16)贯穿于支撑轴承(14)的内部，所述连接轴(16)与轴动力电机(17)之间为键连接。
9.根据权利要求1所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述PLC控制器(27)通过导线与显示屏(28)和警报器(19)之间为电性连接，且PLC控制器(27)通过导线与甲烷传感器(29)和气体流量计(18)之间为电性连接。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置，其特征在于：所述预防煤与瓦斯突出的瓦斯抽采装置的使用方法包括以下步骤：
S1：将装置主体(1)移动到需要钻孔的位置，打孔钻头(4)通过打孔钻机(3)驱动进行水平旋转，轴动力电机(17)通过连接轴(16)使连接绳(15)在连接轴(16)外进行旋转，此时连接绳(15)解开，抽采外管(9)在竖直方向向下进行移动，配合打孔钻头(4)进行打孔；
S2：抽采阀门(22)通过出料管(21)将煤层内部瓦斯向上抽取，瓦斯通过防尘网(5)进行初步过滤，通过通气网孔(7)进入中空管(8)内，依次通过气体流量计(18)、出料伸缩管(20)、出料管(21)、抽采阀门(22)进入收集罐(23)内部进行收集；
S3：支撑弹簧(24)向外的弹力使防漏硅胶垫(10)与钻孔洞贴合，避免瓦斯泄漏，防漏硅胶垫(10)在气流作用下紧紧包裹在出料管(21)的外部；
S4：PLC控制器(27)通过接收到的气体流量计(18)对出料管(21)中通过的实时监测的气体流速，对其进行分析判断，当气体流速过小，提醒工人清理防尘网(5)；
S5：PLC控制器(27)通过接收到的甲烷传感器(29)对工作环境中的瓦斯浓度进行分析判断，浓度过高，控制警报器(19)发出警报，尽快撤离工作现场，有煤与瓦斯突出的风险。
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