CN114922603A - 一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤炭开采技术领域，公开了一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，包括压裂架，所述压裂架的内侧的上端安装有升降机构，且压裂架的内侧的下端安装有注浆机构，所述压裂架的内侧靠近注浆机构的外侧安装有夹持机构，所述压裂架的前后端安装有一组收缩轮组件。本发明通过升降机构和压裂架的相互配合，可以调节注浆机构的高度，方便将注浆机构中的注浆管插入到钻孔中；通过注浆机构对煤层进行注浆压裂，且注浆机构中滤网接头和注浆管均可以现场装配和接长，从可以对煤层中不同的位置进行压裂注浆；通过夹持机构可以在接管过程中，对拆卸的管道进行固定，操作简单；通过收缩轮组件可以方便地在巷道内行走，且在作业时可以进行收纳。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采技术领域，具体是一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置。
背景技术
随着矿井机械化的逐步发展,特別是硬煤开采机械化的发展,单位时间内的采煤速度大大提高,煤层及其围岩的甲烷或矿井瓦斯涌出不断增多.开采机械常常因不能将瓦斯浓度保持在安全限度以内或不能用通风方法来稀释大量矿井瓦斯而被迫停产；为此人们用高压水作为动力，破坏煤层的封闭性，实现瓦斯的排放。
中国专利公开了煤矿井下巷道式煤层瓦斯压裂设备(公告号CN102691515A)，该专利技术可以改善煤层渗透性，降低煤体压裂区域冲击地压，降低工作面发生煤与瓦斯突出和冲击地压的危险性，但是其不方便在巷道内移动作业，且不方便对不同位置进行压裂注浆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，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：
一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，包括压裂架，所述压裂架的内侧的上端安装有升降机构，且压裂架的内侧的下端安装有注浆机构，所述压裂架的内侧靠近注浆机构的外侧安装有夹持机构，所述压裂架的前后端安装有一组收缩轮组件，所述升降机构包括定滑轮以及位于定滑轮下端的动滑轮，所述定滑轮和动滑轮的外侧共同缠绕有钢丝绳，所述动滑轮的下端连接有门架，所述门架的下端固定连接有滑动板，所述滑动板的前后端均安装有一组滚轮，所述钢丝绳的上端设置有卷筒，所述卷筒的后端安装有卷扬机。
作为本发明再进一步的方案：所述注浆机构包括增压泵，所述增压泵的输出端安装有止回阀，所述止回阀的下端安装有压力表，所述压力表的下端安装有若干根注浆管，两个所述注浆管之间安装有滤网接头，且注浆管的外侧套接有封堵片，所述封堵片的上端的外侧成环形开设有若干个锚固孔，所述注浆管和封堵片之间连接有紧固螺杆，所述增压泵安装在滑动板的上端且位于门架的内侧，所述止回阀位于滑动板的下端。
作为本发明再进一步的方案：所述压裂架包括底架，所述底架的上端的左侧固定连接有一组立柱，且底架的上端的右侧转动连接有一组斜向液压缸，所述底架的内侧的四角均安装有支撑液压缸，所述底架的左侧位于一组立柱之间设置有固定盘，所述底架的前后侧靠近立柱的一端均安装有齿轮箱，所述固定盘的内侧开设有管孔，所述立柱的上端转轴连接有外套柱，所述外套柱的内侧滑动连接有内滑柱，一组所述内滑柱的上端共同固定连接有横板，所述外套柱的外侧安装有竖向液压缸。
作为本发明再进一步的方案：所述外套柱和内滑柱的内侧设置有相互连通的滑槽，所述斜向液压缸的上端与外套柱的一侧转动连接，所述竖向液压缸的输出端与横板的下端固定连接，所述夹持机构安装在固定盘的上端且靠近管孔的外侧。
作为本发明再进一步的方案：所述卷扬机固定安装在横板的上端，所述定滑轮固定安装在横板的下端，所述滚轮与滑槽滑动连接。
作为本发明再进一步的方案：所述夹持机构包括第一卡环以及与第一卡环相对应的第二卡环，所述第一卡环和第二卡环的内侧均安装有弹簧夹片，且第一卡环和第二卡环的左侧共同滑动连接有导向杆，所述导向杆的前后端均固定连接有导向座，所述第一卡环的右侧啮合连接有反向丝杆，所述第二卡环的右侧啮合连接有正向丝杆，所述反向丝杆和正向丝杆通过连接器固定连接，所述正向丝杆的前端固定连接有夹持电机，所述正向丝杆和反向丝杆的外侧靠近第二卡环和第一卡环的前后侧安装有轴承座。
作为本发明再进一步的方案：所述收缩轮组件包括车轮，所述车轮的后侧转动连接有电动缸，所述电动缸的上端的后侧固定连接有固定片，所述固定片的后端固定连接有蜗轮，所述蜗轮的外侧啮合连接有蜗杆，所述蜗杆的上端固定连接有收缩电机。
作为本发明再进一步的方案：所述电动缸的外侧的中部转动连接有连接杆，所述连接杆的上端转动连接有滑套，所述滑套的内侧滑动连接有滑杆。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过升降机构和压裂架的相互配合，可以调节注浆机构的高度，方便将注浆机构中的注浆管插入到钻孔中；通过注浆机构对煤层进行注浆压裂，且注浆机构中滤网接头和注浆管均可以现场装配和接长，从可以对煤层中不同的位置进行压裂注浆；通过夹持机构可以在接管过程中，对拆卸的管道进行固定，操作简单；通过收缩轮组件可以方便地在巷道内行走，且在作业时可以进行收纳，方便实用。
附图说明
图1为一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置的结构示意图；
图2为一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置中升降机构的局部结构示意图；
图3为一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置中注浆机构的局部结构示意图；
图4为一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置中压裂架的结构示意图；
图5为一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置中夹持机构的结构示意图；
图6为一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置中收缩轮组件的结构示意图。
图中：1、压裂架；11、底架；12、齿轮箱；13、立柱；14、固定盘；15、管孔；16、外套柱；17、滑槽；18、内滑柱；19、横板；110、竖向液压缸；111、斜向液压缸；112、支撑液压缸；2、升降机构；21、卷扬机；22、卷筒；23、定滑轮；24、钢丝绳；25、动滑轮；26、门架；27、滑动板；28、滚轮；3、注浆机构；31、增压泵；32、止回阀；33、压力表；34、滤网接头；35、注浆管；36、封堵片；37、锚固孔；38、紧固螺杆；4、夹持机构；41、第一卡环；42、导向座；43、导向杆；44、弹簧夹片；45、第二卡环；46、夹持电机；47、轴承座；48、正向丝杆；49、反向丝杆；5、收缩轮组件；51、车轮；52、电动缸；53、固定片；54、蜗轮；55、收缩电机；56、蜗杆；57、滑杆；58、连接杆；59、滑套。
具体实施方式
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，包括压裂架1，压裂架1的内侧的上端安装有升降机构2，且压裂架1的内侧的下端安装有注浆机构3，压裂架1的内侧靠近注浆机构3的外侧安装有夹持机构4，压裂架1的前后端安装有一组收缩轮组件5，升降机构2包括定滑轮23以及位于定滑轮23下端的动滑轮25，定滑轮23和动滑轮25的外侧共同缠绕有钢丝绳24，动滑轮25的下端连接有门架26，门架26的下端固定连接有滑动板27，滑动板27的前后端均安装有一组滚轮28，钢丝绳24的上端设置有卷筒22，卷筒22的后端安装有卷扬机21。
在图3和图4中，注浆机构3包括增压泵31，增压泵31的输出端安装有止回阀32，止回阀32的下端安装有压力表33，压力表33的下端安装有若干根注浆管35，两个注浆管35之间安装有滤网接头34，且注浆管35的外侧套接有封堵片36，封堵片36的上端的外侧成环形开设有若干个锚固孔37，注浆管35和封堵片36之间连接有紧固螺杆38，增压泵31安装在滑动板27的上端且位于门架26的内侧，止回阀32位于滑动板27的下端，两个注浆管35之间以及注浆管35和滤网接头34之间均通过螺纹连接，最底端的注浆管35或滤网接头34的下端螺纹连接有堵头，通过堵头以保证最下端不出水。
在图1和图4中，压裂架1包括底架11，底架11的上端的左侧固定连接有一组立柱13，且底架11的上端的右侧转动连接有一组斜向液压缸111，底架11的内侧的四角均安装有支撑液压缸112，底架11的左侧位于一组立柱13之间设置有固定盘14，底架11的前后侧靠近立柱13的一端均安装有齿轮箱12，固定盘14的内侧开设有管孔15，立柱13的上端转轴连接有外套柱16，外套柱16的内侧滑动连接有内滑柱18，一组内滑柱18的上端共同固定连接有横板19，外套柱16的外侧安装有竖向液压缸110，注浆管35贯穿管孔15的内侧，锚固孔37位于固定盘14的下端，外套柱16和内滑柱18的内侧设置有相互连通的滑槽17，斜向液压缸111的上端与外套柱16的一侧转动连接，竖向液压缸110的输出端与横板19的下端固定连接，夹持机构4安装在固定盘14的上端且靠近管孔15的外侧，卷扬机21固定安装在横板19的上端，定滑轮23固定安装在横板19的下端，滚轮28与滑槽17滑动连接。
在图4和图5中，夹持机构4包括第一卡环41以及与第一卡环41相对应的第二卡环45，第一卡环41和第二卡环45的内侧均安装有弹簧夹片44，且第一卡环41和第二卡环45的左侧共同滑动连接有导向杆43，导向杆43的前后端均固定连接有导向座42，第一卡环41的右侧啮合连接有反向丝杆49，第二卡环45的右侧啮合连接有正向丝杆48，反向丝杆49和正向丝杆48通过连接器固定连接，正向丝杆48的前端固定连接有夹持电机46，正向丝杆48和反向丝杆49的外侧靠近第二卡环45和第一卡环41的前后侧安装有轴承座47，导向座42、轴承座47和夹持电机46的下端均固定在固定盘14的上端。
在图4和图6中，收缩轮组件5包括车轮51，车轮51的后侧转动连接有电动缸52，电动缸52的上端的后侧固定连接有固定片53，固定片53的后端固定连接有蜗轮54，蜗轮54的外侧啮合连接有蜗杆56，蜗杆56的上端固定连接有收缩电机55，通过电动缸52的伸缩可以调节车轮51与底架11的相对高度，电动缸52的外侧的中部转动连接有连接杆58，连接杆58的上端转动连接有滑套59，滑套59的内侧滑动连接有滑杆57，蜗轮54和蜗杆56均安装在齿轮箱12的内部，收缩电机55安装在底架11的上端，滑杆57的两端固定在底架11的外侧。
本发明的工作原理：把底架11的一端与煤矿巷道内的行走小车安装在一起，通过行走小车可以把整个压力装置拖到设定的位置，当需要对煤层进行压裂时，首先，利用钻孔设备对煤层进行钻孔，钻到设定的深度后，移走钻孔设备，然后启动斜向液压缸111，由于升降机构2和注浆机构3随着外套柱16一起转动，因此，通过斜向液压缸111的伸长和缩短调节外套柱16的角度，使得注浆管35的角度与钻孔的相适应，接着，竖向液压缸110伸长，带动横板19和内滑柱18向上移动，内滑柱18沿着外套柱16的内侧滑动，当滑动设定的高度后，把注浆管35安装在压力表33的下端，根据需要注水的位置，在两个注浆管35之间安装滤网接头34，也可以在最底端的一根注浆管35的下端安装滤网接头34，最底端的一根注浆管35的下端也可以不安装滤网接头34，直接安装堵头，封住注浆管35或滤网接头34的下端；
接着，启动卷扬机21，卷扬机21带动卷筒22转动，卷筒22使得钢丝绳24进行放线，从而门架26、滑动板27和滚轮28沿着内滑柱18向下滑动，进而带动注浆机构3向下移动，这时注浆管35便插入到钻孔中，当需要对注浆管35进行接长时，先把注浆管35从压力表33的下端拆下，再把拆下的注浆管35向下放，注浆管35到达固定盘14的上端后，开启夹持电机46，夹持电机46带动正向丝杆48和反向丝杆49一起转动，使得第一卡环41和第二卡环45沿着导向杆43相向运动，通过一组弹簧夹片44夹住拆下的注浆管35，这时在安装新的注浆管35或滤网接头34，安装完后，再用手握住拆下的注浆管35，夹持电机46反向转动，第一卡环41和第二卡环45反向运动，弹簧夹片44松开拆下的注浆管35，这时再把拆下的注浆管35重新安装上，接着，通过升降机构2可以继续对注浆机构3进行下放，直到滤网接头34和注浆管35到达设定的位置，接着，让封堵片36在注浆管35的外侧滑动，使得封堵片36紧贴着钻孔的上端，再顺时针转动紧固螺杆38，使得封堵片36与注浆管35牢靠地固定在一起，从而防止后期注水时，压力水从钻孔的上端冒出，必要时，可以把锚杆从锚固孔37内打入到煤层中，对封堵片36进一步进行固定；接着，支撑液压缸112伸长，使得支撑液压缸112的下端支撑在巷道的地面上，对压裂架1进行支撑，然后，启动收缩电机55，收缩电机55带动蜗杆56转动，蜗杆56与蜗轮54啮合转动，蜗轮54带动固定片53和电动缸52一起转动，这时连接杆58发生摆动，并推动滑套59，使得滑套59沿着滑杆57滑动，车轮51便离开地面，接着电动缸52进行收缩，从而对车轮51进行收纳；
接着，把增压泵31的输入端与外部的水源连接，再开启增压泵31，增压泵31把外部的水抽入到注浆管35内，并形成高压水，通过压力表33观察水的压力，高压水从滤网接头34内高压喷出，进入煤层内，对煤层进行压裂，破坏煤层结构，使得煤层内的瓦斯气体逸出，实现瓦斯的排放。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，包括压裂架(1)，所述压裂架(1)的内侧的上端安装有升降机构(2)，且压裂架(1)的内侧的下端安装有注浆机构(3)，其特征在于，所述压裂架(1)的内侧靠近注浆机构(3)的外侧安装有夹持机构(4)，所述压裂架(1)的前后端安装有一组收缩轮组件(5)，所述升降机构(2)包括定滑轮(23)以及位于定滑轮(23)下端的动滑轮(25)，所述定滑轮(23)和动滑轮(25)的外侧共同缠绕有钢丝绳(24)，所述动滑轮(25)的下端连接有门架(26)，所述门架(26)的下端固定连接有滑动板(27)，所述滑动板(27)的前后端均安装有一组滚轮(28)，所述钢丝绳(24)的上端设置有卷筒(22)，所述卷筒(22)的后端安装有卷扬机(21)。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述注浆机构(3)包括增压泵(31)，所述增压泵(31)的输出端安装有止回阀(32)，所述止回阀(32)的下端安装有压力表(33)，所述压力表(33)的下端安装有若干根注浆管(35)，两个所述注浆管(35)之间安装有滤网接头(34)，且注浆管(35)的外侧套接有封堵片(36)，所述封堵片(36)的上端的外侧成环形开设有若干个锚固孔(37)，所述注浆管(35)和封堵片(36)之间连接有紧固螺杆(38)，所述增压泵(31)安装在滑动板(27)的上端且位于门架(26)的内侧，所述止回阀(32)位于滑动板(27)的下端。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述压裂架(1)包括底架(11)，所述底架(11)的上端的左侧固定连接有一组立柱(13)，且底架(11)的上端的右侧转动连接有一组斜向液压缸(111)，所述底架(11)的内侧的四角均安装有支撑液压缸(112)，所述底架(11)的左侧位于一组立柱(13)之间设置有固定盘(14)，所述底架(11)的前后侧靠近立柱(13)的一端均安装有齿轮箱(12)，所述固定盘(14)的内侧开设有管孔(15)，所述立柱(13)的上端转轴连接有外套柱(16)，所述外套柱(16)的内侧滑动连接有内滑柱(18)，一组所述内滑柱(18)的上端共同固定连接有横板(19)，所述外套柱(16)的外侧安装有竖向液压缸(110)。
4.根据权利要求3所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述外套柱(16)和内滑柱(18)的内侧设置有相互连通的滑槽(17)，所述斜向液压缸(111)的上端与外套柱(16)的一侧转动连接，所述竖向液压缸(110)的输出端与横板(19)的下端固定连接，所述夹持机构(4)安装在固定盘(14)的上端且靠近管孔(15)的外侧。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述卷扬机(21)固定安装在横板(19)的上端，所述定滑轮(23)固定安装在横板(19)的下端，所述滚轮(28)与滑槽(17)滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述夹持机构(4)包括第一卡环(41)以及与第一卡环(41)相对应的第二卡环(45)，所述第一卡环(41)和第二卡环(45)的内侧均安装有弹簧夹片(44)，且第一卡环(41)和第二卡环(45)的左侧共同滑动连接有导向杆(43)，所述导向杆(43)的前后端均固定连接有导向座(42)，所述第一卡环(41)的右侧啮合连接有反向丝杆(49)，所述第二卡环(45)的右侧啮合连接有正向丝杆(48)，所述反向丝杆(49)和正向丝杆(48)通过连接器固定连接，所述正向丝杆(48)的前端固定连接有夹持电机(46)，所述正向丝杆(48)和反向丝杆(49)的外侧靠近第二卡环(45)和第一卡环(41)的前后侧安装有轴承座(47)。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述收缩轮组件(5)包括车轮(51)，所述车轮(51)的后侧转动连接有电动缸(52)，所述电动缸(52)的上端的后侧固定连接有固定片(53)，所述固定片(53)的后端固定连接有蜗轮(54)，所述蜗轮(54)的外侧啮合连接有蜗杆(56)，所述蜗杆(56)的上端固定连接有收缩电机(55)。
8.根据权利要求7所述的一种煤矿开采巷道式煤层瓦斯压裂装置，其特征在于，所述电动缸(52)的外侧的中部转动连接有连接杆(58)，所述连接杆(58)的上端转动连接有滑套(59)，所述滑套(59)的内侧滑动连接有滑杆(57)。
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