CN113153415B - 一种采空区埋管气动控制装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及煤矿井下采空区埋管抽采技术领域，一种采空区埋管气动控制装置，T型埋管的输出口与低负压瓦斯抽采管路对接，气动阀内部具有空腔，气动滑板可滑动的安装在气动阀内部，气动滑板将气动阀内部分隔成第一气动室和第二气动室，气动压力控制装置通过导气管分别与第一气动室和第二气动室连通，气动压力控制装置可通过调节第一气动室和第二气动室内气压的方式驱动气动滑板在气动阀内滑动，挡板设置在T型埋管和低负压瓦斯抽采管路的连通处，气动滑板通过联动机构与挡板连接，气动滑板通过联动机构切换挡板的状态。本控制装置可保障埋管持续抽采采空区上隅角瓦斯。本发明还提出采空区埋管气动控制装置的使用方法。

Description

一种采空区埋管气动控制装置及使用方法

技术领域

本发明专利涉及煤矿井下采空区埋管抽采技术领域，特别是一种采空区埋管气动控制装置及使用方法。

背景技术

采用“U”形通风的采煤工作面，上隅角是最容易积聚瓦斯的地方，存在安全隐患。采空区埋管抽采技术是针对回采工作面上隅角特定范围采取的一种局部辅助抽采措施，其核心内容是通过低负压管路抽采消除上隅角局部可能积聚的高浓度瓦斯。具体施工为在采空区内敷设薄壁钢管(壁厚3～5mm)，在钢管端头焊接T形竖管，T形竖管直径与敷设管路同径，然后通过高压骨架胶管与巷道内抽采支管连接，当T型埋管进入采空区5m时通过蝶阀打开埋管进行抽采，当采空区内敷设的薄壁钢管长度超过30m时重新加工T形竖管段钢管，在上隅角处将该段管路重新敷设，原埋入采空区钢管停止使用，当新的T型埋管未进入预定抽采位置，而旧的T型埋管又被截断时存在一段抽采空白期。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种采空区埋管气动控制装置，本装置可保障埋管持续抽采采空区上隅角瓦斯，保证井下工作人员的人身安全和经济效益最大化。本发明还提出采空区埋管气动控制装置的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种采空区埋管气动控制装置，包括气动压力控制装置、气动切换装置、T型埋管和低负压瓦斯抽采管路，其中，T型埋管的输出口与低负压瓦斯抽采管路对接，所述气动切换装置包括气动阀、气动滑板、挡板和联动机构，所述气动阀内部具有空腔，所述气动滑板可滑动的安装在气动阀内部，所述气动滑板将气动阀内部分隔成第一气动室和第二气动室，所述气动压力控制装置通过导气管分别与第一气动室和第二气动室连通，所述气动压力控制装置可通过调节第一气动室和第二气动室内气压的方式驱动气动滑板在气动阀内滑动，所述挡板设置在T型埋管和低负压瓦斯抽采管路的连通处，所述气动滑板通过联动机构与挡板连接，所述气动滑板通过联动机构切换挡板的状态；

在第一状态时，所述挡板使T型埋管和低负压瓦斯抽采管路的连接处截断，T型埋管为关闭装置；在第二状态时，所述挡板翻转使T型埋管和低负压瓦斯抽采管路导通，T型埋管为打开装置。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述气动阀内设有用于限制气动滑板极限滑动位置的挡板卡板。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述气动压力控制装置包括井下压进风气管、井下压回风气管和气动阀控制开关，所述气动阀对应第一气动室和第二气动室处均设有导气口，所述下压进风气管和井下压回风气管气动阀控制开关连接，所述气动阀控制开关通过导气管分别与第一气动室和第二气动室处开设的导气口连通。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述导气管外套护管。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述导气管以及护管位于低负压瓦斯抽采管路的下方。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述气动阀外罩保护外壳。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述联动机构包括气动螺杆和内螺纹空心轴，所述气动螺杆具有外螺纹，所述内螺纹空心轴内部中空且内部中空处具有内螺纹，所述气动螺杆固定在气动滑板上，所述内螺纹空心轴固定在挡板上，所述气动螺杆通过外螺纹与内螺纹空心轴的内螺纹啮合，所述气动滑板在平移时，所述气动滑板通过气动螺杆带动内螺纹空心轴以及挡板90°翻转。

在第二个技术方案中，一种采空区埋管气动控制装置的使用方法，使用如第一个技术方案中的采空区埋管气动控制装置，包括如下步骤，

步骤1、将气动压力控制装置中的气动阀控制开关通过导气管与气动切换装置的第一气动室和第二气动室对接，将挡板置于低负压瓦斯抽采管路和T型埋管的连接处；

步骤2、在安装连接T型埋管时，在其内部安装挡板，在T型埋管侧壁安装气动阀，将导气管与从引出并与导气口连接；

步骤3、通过切换气动阀控制开关切换第一气动室和第二气动室的压力差，使气动滑板在气动阀内移动，气动滑板通过联动机构带动挡板在翻转。

使用本发明的有益效果是：

可以通过气动阀控制开关远程超控T型埋管的开关，即节省了切断埋管的工序，又起到了持续抽采采空区瓦斯的效果。该装置操作简易、成本低廉，煤矿加工厂即可加工，操作安全可靠具有非常好的经济性和普及性。

附图说明

图1为本发明采空区埋管气动控制装置的结构示意图。

附图标记包括：

1-井下压进风气管；2-井下压回风气管；3-气动阀控制开关；4-低负压瓦斯抽采管路；5-护管；6-导气管；7-保护外壳；8-导气口；9-气动阀；10-气动滑板；11-卡板；12-气动螺杆；13-内螺纹空心轴；14-挡板；15-T型埋管；16-液压支架；I-第一导气口I、II-第二导气口、III-第三导气口、IV-第四导气口。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出一种采空区埋管气动控制装置，包括气动压力控制装置、气动切换装置、T型埋管15和低负压瓦斯抽采管路4，其中，T型埋管15的输出口与低负压瓦斯抽采管路4对接，气动切换装置包括气动阀9、气动滑板10、挡板14和联动机构，气动阀9内部具有空腔，气动滑板10可滑动的安装在气动阀9内部，气动滑板10将气动阀9内部分隔成第一气动室和第二气动室，气动压力控制装置通过导气管6分别与第一气动室和第二气动室连通，气动压力控制装置可通过调节第一气动室和第二气动室内气压的方式驱动气动滑板10在气动阀9内滑动，挡板14设置在T型埋管15和低负压瓦斯抽采管路4的连通处，气动滑板10通过联动机构与挡板14连接，气动滑板10通过联动机构切换挡板14的状态；

在第一状态时，挡板14使T型埋管15和低负压瓦斯抽采管路4的连接处截断，T型埋管15为关闭装置；在第二状态时，挡板14翻转使T型埋管15和低负压瓦斯抽采管路4导通，T型埋管15为打开装置。

本实施例中，导气口8分为第一导气口I、第二导气口II、第三导气口III和第四导气口IV，其中第一导气口I、第二导气口II对应在一个气动阀9上，第三导气口III和第四导气口IV对应在另一个气动阀9上。

气动阀9内设有用于限制气动滑板10极限滑动位置的挡板14卡板11。

气动压力控制装置包括井下压进风气管1、井下压回风气管2和气动阀9控制开关3，气动阀9对应第一气动室和第二气动室处均设有导气口8，下压进风气管和井下压回风气管2气动阀9控制开关3连接，气动阀9控制开关3通过导气管6分别与第一气动室和第二气动室处开设的导气口8连通。

导气管6外套护管5。导气管6以及护管5位于低负压瓦斯抽采管路4的下方。气动阀9外罩保护外壳7。

联动机构包括气动螺杆12和内螺纹空心轴13，气动螺杆12具有外螺纹，内螺纹空心轴13内部中空且内部中空处具有内螺纹，气动螺杆12固定在气动滑板10上，内螺纹空心轴13固定在挡板14上，气动螺杆12通过外螺纹与内螺纹空心轴13的内螺纹啮合，气动滑板10在平移时，气动滑板10通过气动螺杆12带动内螺纹空心轴13以及挡板1490°翻转。

实施例2

本实施例提出一种采空区埋管气动控制装置的使用方法，使用实施例1中的采空区埋管气动控制装置，包括如下步骤，

步骤1、将气动压力控制装置中的气动阀9控制开关3通过导气管6与气动切换装置的第一气动室和第二气动室对接，将挡板14置于低负压瓦斯抽采管路4和T型埋管15的连接处；

步骤2、在安装连接T型埋管15时，在其内部安装挡板14，在T型埋管15侧壁安装气动阀9，将导气管6与从引出并与导气口8连接；

步骤3、通过切换气动阀9控制开关3切换第一气动室和第二气动室的压力差，使气动滑板10在气动阀9内移动，气动滑板10通过联动机构带动挡板14在翻转。

实施例3

结合实施例1和实施例2，本实施例详细说明采空区埋管气动控制装置的具体结构和使用方法。

首先在安装连接T型埋管15时，在其内部安装一个挡板14，将井下压进风气管1及井下压回风气管2与气动阀9控制开关3连接；气动阀9控制开关3与导气管6连接，将导气管6置于护管5之内，将护管5安放于低负压瓦斯抽采管之下，将T型埋管15与低负压瓦斯抽采管连接，将导气管6从护管5引出并与气动阀9的导气口8连接，将气动阀9与挡板14连接，在气动阀9外侧安装保护外壳7。

将气动阀9控制开关3安放于液压支架16下，将井下压进风气管1及井下压回风气管2与气动阀9控制开关3连接，将护管5安装在低负压瓦斯抽采管路4下方。

在安装连接T型埋管15时，在其内部安装一个挡板14，在T型埋管15侧壁安装气动阀9和保护外壳7，将导气管6与从护管5引出并与导气口8连接。

当远端T型埋管15需要开关动作时，气动阀9控制开关3将远端T型埋管15关闭，同时将近端T型埋管15打开。需在护管5中安放四趟导气管6用于两个T型埋管15的进气与回气用。

近端T型埋管15与远端T型埋管15之间的距离大于15m，这样才能发挥良好的采空区瓦斯抽采效果。

实现T型埋管15自动开关的基本原理为：气动阀9有两个导气口8即导气口8和导气口8，可通过气动阀9控制开关3来实现两个导气口8的进气及排气的切换，切换原理为：每个导气口8通过导气管6连接都有一个对应的控制开关，如图所示每个控制开关有三个档位，分别为进气档位、排气档位及关停档位，可通过调节控制开关的档位来实现各个导气口8的导气功能，当导气口8进气，导气口8回气时，气动螺杆12带动气动滑板10移动至卡板11位置，气动阀9中共有四个卡板11用来固定气动滑板10的移动距离，同时气动螺杆12进入内螺纹空心轴13，其中气动螺杆12为带外螺纹的螺杆，挡板14内部有一个带内螺纹的内螺纹空心轴13，当气动螺杆12进入内螺纹空心轴13时，内螺纹空心轴13带动挡板14在T型埋管15中转动，气动螺杆12进入内螺纹空心轴13的长度恰好控制挡板14的状态由水平方向变为垂直方向即挡板14与T型埋管15内壁平行，此时T型埋管15为打开状态。当导气口8回气，导气口8进气时，气动螺杆12从内螺纹空心轴13退出，内螺纹空心轴13带动挡板14，挡板14在T型埋管15中的状态由垂直方向变为水平方向即挡板14与T型埋管15内壁垂直，此时T型埋管15为关闭状态。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种采空区埋管气动控制装置，其特征在于：包括气动压力控制装置、气动切换装置、T型埋管和低负压瓦斯抽采管路，其中，T型埋管的输出口与低负压瓦斯抽采管路对接，所述气动切换装置包括气动阀、气动滑板、挡板和联动机构，所述气动阀内部具有空腔，所述气动滑板可滑动的安装在气动阀内部，所述气动滑板将气动阀内部分隔成第一气动室和第二气动室，所述气动压力控制装置通过导气管分别与第一气动室和第二气动室连通，所述气动压力控制装置可通过调节第一气动室和第二气动室内气压的方式驱动气动滑板在气动阀内滑动，所述挡板设置在T型埋管和低负压瓦斯抽采管路的连通处，所述气动滑板通过联动机构与挡板连接，所述气动滑板通过联动机构切换挡板的状态；

在第一状态时，所述挡板使T型埋管和低负压瓦斯抽采管路的连接处截断，T型埋管为关闭装置；在第二状态时，所述挡板翻转使T型埋管和低负压瓦斯抽采管路导通，T型埋管为打开装置；

所述气动阀内设有用于限制气动滑板极限滑动位置的挡板卡板；

所述导气管外套护管；

所述联动机构包括气动螺杆和内螺纹空心轴，所述气动螺杆具有外螺纹，所述内螺纹空心轴内部中空且内部中空处具有内螺纹，所述气动螺杆固定在气动滑板上，所述内螺纹空心轴固定在挡板上，所述气动螺杆通过外螺纹与内螺纹空心轴的内螺纹啮合，所述气动滑板在平移时，所述气动滑板通过气动螺杆带动内螺纹空心轴以及挡板90°翻转。

2.根据权利要求1所述的采空区埋管气动控制装置，其特征在于：所述气动压力控制装置包括井下压进风气管、井下压回风气管和气动阀控制开关，所述气动阀对应第一气动室和第二气动室处均设有导气口，所述下压进风气管和井下压回风气管气动阀控制开关连接，所述气动阀控制开关通过导气管分别与第一气动室和第二气动室处开设的导气口连通。

3.根据权利要求1所述的采空区埋管气动控制装置，其特征在于：所述导气管以及护管位于低负压瓦斯抽采管路的下方。

4.根据权利要求1所述的采空区埋管气动控制装置，其特征在于：所述气动阀外罩保护外壳。

5.一种采空区埋管气动控制装置的使用方法，使用如权利要求1-4任一项所述的采空区埋管气动控制装置，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1、将气动压力控制装置中的气动阀控制开关通过导气管与气动切换装置的第一气动室和第二气动室对接，将挡板置于低负压瓦斯抽采管路和T型埋管的连接处；

步骤2、在安装连接T型埋管时，在其内部安装挡板，在T型埋管侧壁安装气动阀，将导气管与从引出并与导气口连接；

步骤3、通过切换气动阀控制开关切换第一气动室和第二气动室的压力差，使气动滑板在气动阀内移动，气动滑板通过联动机构带动挡板在翻转。