CN116498233A - 一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置及方法，属于煤层顺层钻孔施工防尘技术领域，孔口除尘装置包括可伸缩除尘装置，可伸缩除尘装置包括柔性袋，柔性袋内安装有多个喷水器，柔性袋的上侧和下侧分别设有出气口和出渣口；可伸缩除尘装置靠近钻孔孔口的一端设有与其可拆卸连接的膨胀组件，膨胀组件包括内径大于钻杆外径的筒体和绕筒体设置的囊袋，囊袋上设有充气口以通过充气口向囊袋内注入流体实现膨胀组件的膨胀固定；可伸缩除尘装置远离钻孔孔口的一端设有连接组件以实现与钻杆的动密封连接。本发明除尘效果好，解决了本煤层顺层钻孔孔口粉尘的问题，且孔口除尘装置可折叠，具有质量轻、搬运方便的特点。
Description
技术领域
本发明属于煤层顺层钻孔施工防尘技术领域，涉及一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置及方法。
背景技术
在松软煤层钻孔施工过程中，由于煤层碎软，本煤层顺层钻孔水力排渣钻进过程中容易出现喷孔、塌孔和卡钻等现象，现场实际过程中常采用风力排渣提高钻孔成孔率，但是采用风力排渣钻孔孔口容易产生大量煤尘，影响施工人员视线，导致现场容易出现安全隐患，另外粉尘涌入巷道会对钻孔施工人员及巷道作业人员的健康产生极大的危害。
现有的孔口除尘装置主要是采用机械式螺栓连接，在现场施工过程中存在笨重、不易搬运的问题，在进行抽采钻孔连接时，也比较复杂，现场应用效果并不理想，特别是在工作面大量本煤层顺层钻孔施工时，其钻机及除尘系统的搬运工作量较大，不利于现场工作开展。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置及方法，以解决现有孔口除尘装置笨重、不易搬运的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，包括可伸缩除尘装置，可伸缩除尘装置包括柔性袋，柔性袋内安装有多个喷水器，柔性袋的上侧和下侧分别设有出气口和出渣口；可伸缩除尘装置靠近钻孔孔口的一端设有与其可拆卸连接的膨胀组件，膨胀组件包括内径大于钻杆外径的筒体和绕筒体设置的囊袋，囊袋上设有充气口以通过充气口向囊袋内注入流体实现膨胀组件的膨胀固定；可伸缩除尘装置远离钻孔孔口的一端设有连接组件以实现与钻杆的动密封连接。
可选地，连接组件包括安装套，安装套远离柔性袋的一端内侧设有弹性套，弹性套包括锥形段和与锥形段大端相接的柱形段，柱形段位于锥形段远离柔性袋的一端，弹性套对应锥形段的外壁上固定连接有多个滑块，安装套的内壁上设有与滑块位置对应的滑槽，滑槽内设有平行于弹性套轴向布置的滑杆，滑块上设有与滑杆匹配的滑口，滑杆上套设有弹簧以使弹性套与钻杆贴合，弹簧的两端分别与滑块和滑槽内壁连接。
可选地，弹性套远离柔性袋的一端设有密封圈。
可选地，还包括供水组件以向喷水器供水，供水组件包括高压管，高压管的一端设有进水口，高压管的下侧设有数量与喷水器数量相同的分支管路，分支管路设有接头以与喷水器可拆卸连接；进水口处设有第二闸阀。
可选地，喷水器包括主环体，主环体的顶部设有注水口，主环体的边缘环绕设有多个喷嘴。
可选地，充气口能够与井下中压风管连接，以通过井下中压风管向囊袋内注入中压空气；充气口处设有第一闸阀。
可选地，膨胀组件与可伸缩除尘装置之间通过挂接或插接的方式连接。
可选地，膨胀组件与可伸缩除尘装置之间通过挂钩挂环结构实现挂接连接，挂钩挂环结构包括固定连接在囊袋靠近可伸缩除尘装置一端的多个挂环，以及多个固定连接在柔性袋上并与挂环匹配的挂钩。
可选地，供水组件的进水口能够与钻机操作台的进水管连接，以通过钻机操作台的进水管向供水组件供水。
一种煤层顺层钻孔孔口除尘方法，提供如上述所述的孔口除尘装置，在施工钻孔直径为d1的煤层顺层钻孔时，当钻孔施工深度大于膨胀组件的筒体长度L1的1.5～2倍后，退出钻头和钻杆，更换钻头，对钻孔孔口进行扩孔，扩孔至孔长为L1，孔直径为d2，然后退出钻头和钻杆，安装膨胀组件，通过井下中压风管向膨胀组件的囊袋内注入中压空气，直至膨胀组件膨胀固定在孔直径为d2的钻孔孔口内，然后连接可伸缩除尘装置，可伸缩除尘装置与供水组件连接，供水组件的进水口连接钻机操作台的进水管；在钻孔施工过程中，通过钻杆进入压风，煤渣、瓦斯、空气在风压作用下从钻孔内排出并进入可伸缩除尘装置，煤渣在从可伸缩除尘装置的喷水器喷出的除尘水的作用下沉淀，并从可伸缩除尘装置的出渣口排出，空气和瓦斯通过连接在可伸缩除尘装置的出气口上的外部抽采管路排出。
本发明的有益效果在于：能够有效降低孔口、巷道煤层中的煤尘，除尘效果好，解决了本煤层顺层钻孔孔口粉尘的问题，且本孔口除尘装置可折叠，具有质量轻、搬运方便的特点。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置的结构示意图；
图2为膨胀组件的纵向断面图；
图3为膨胀组件的横向断面图；
图4为膨胀组件的正视图；
图5为供水组件的结构示意图；
图6为可伸缩除尘装置的结构示意图；
图7为喷水器的结构示意图；
图8为图6的A处局部放大图。
附图标记：钻头1、钻杆2、压风3、煤渣4、孔壁5、膨胀组件6、囊袋601、筒体602、充气口603、挂环604、第一闸阀605、空气606、连接组件7、安装套701、弹性套702、滑块703、滑杆704、弹簧705、密封圈706、供水组件8、接头801、高压管802、第二闸阀803、进水口804、可伸缩除尘装置9、挂钩901、柔性袋902、喷水器903、出气口904、出渣口905、注水口931、喷嘴932、主环体933、钻机10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，包括可伸缩除尘装置9，可伸缩除尘装置9包括柔性袋902，柔性袋902内安装有多个喷水器903，柔性袋902的上侧和下侧分别设有出气口904和出渣口905；可伸缩除尘装置9靠近钻孔孔口的一端设有与其可拆卸连接的膨胀组件6，膨胀组件6包括内径大于钻杆2外径的筒体和绕筒体设置的囊袋601，囊袋601上设有充气口603以通过充气口603向囊袋601内注入流体实现膨胀组件6的膨胀固定；可伸缩除尘装置9远离钻孔孔口的一端设有连接组件7以实现与钻杆2的动密封连接。钻杆2连接在钻机10的输出端，钻杆2远离钻机10的一端固定连接有钻头1。
本发明的孔口除尘装置能够有效降低孔口、巷道煤层中的煤尘，除尘效果好，解决了本煤层顺层钻孔孔口粉尘的问题，且本孔口除尘装置可折叠，具有质量轻、搬运方便的特点。
连接组件7的结构可为：包括安装套701，安装套701远离柔性袋902的一端内侧设有弹性套702，弹性套702包括锥形段和与锥形段大端相接的柱形段，柱形段位于锥形段远离柔性袋902的一端，弹性套702对应锥形段的外壁上固定连接有多个滑块703，安装套701的内壁上设有与滑块703位置对应的滑槽，滑槽内固定连接有平行于弹性套702轴向布置的滑杆704，滑块703上设有与滑杆704匹配的滑口，滑杆704上套设有弹簧705以使弹性套702与钻杆2贴合，弹簧705的两端分别与滑块703和滑槽内壁固定连接；弹性套702远离柔性袋902的一端设有密封圈706。
本发明中的喷水器903通过供水组件8供水，供水组件8包括高压管802，高压管802的一端设有进水口804，高压管802的下侧设有数量与喷水器903数量相同的分支管路，分支管路设有接头801以与喷水器903可拆卸连接；进水口804处设有第二闸阀803。喷水器903包括主环体933，主环体933的顶部设有注水口931，主环体933的边缘环绕设有多个喷嘴932。供水组件8的进水口804能够与钻机操作台的进水管连接，以通过钻机操作台的进水管向供水组件8供水。
本发明中的充气口603能够与井下中压风管连接，以通过井下中压风管向囊袋601内注入中压空气606；充气口603处设有第一闸阀605。
本发明中的膨胀组件6与可伸缩除尘装置9之间可通过挂接或插接的方式实现可拆卸连接。挂接的实现方式可为：在膨胀组件6的囊袋601靠近可伸缩除尘装置9一端固定连接多个挂环604，在可伸缩除尘装置9的柔性袋902上固定连接多个与挂环604匹配的挂钩901，通过挂钩901与挂环604的连接实现膨胀组件6与可伸缩除尘装置9的连接。
一种煤层顺层钻孔孔口除尘方法，提供如上述所述的孔口除尘装置，在施工钻孔直径为d1的煤层顺层钻孔时，当钻孔施工深度大于膨胀组件6的筒体长度L1的1.5～2倍后，退出钻头1和钻杆2，更换钻头1，对钻孔孔口进行扩孔，扩孔至孔长为L1，孔直径为d2，然后退出钻头1和钻杆2，安装膨胀组件6，通过井下中压风管向膨胀组件6的囊袋601内注入中压空气606，直至膨胀组件6膨胀固定在孔直径为d2的钻孔孔口内，然后连接可伸缩除尘装置9，可伸缩除尘装置9与供水组件8连接，供水组件8的进水口804连接钻机操作台的进水管；在钻孔施工过程中，通过钻杆2进入压风3，煤渣4、瓦斯、空气606在风压作用下从钻孔内排出并进入可伸缩除尘装置9，煤渣4在从可伸缩除尘装置9的喷水器903喷出的除尘水的作用下沉淀，并从可伸缩除尘装置9的出渣口905排出，空气和瓦斯通过连接在可伸缩除尘装置9的出气口904上的外部抽采管路排出。
实施例1：
一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，参照图1，包括膨胀组件6、供水组件8和可伸缩除尘装置9，钻机10的输出端固定连接有钻杆2，钻杆2远离钻机10的一端固定连接有钻头1，膨胀组件6和可伸缩除尘装置9均套设于钻杆2的外部，膨胀组件6的一端与可伸缩除尘装置9连接，供水组件8的输出端与可伸缩除尘装置9的输入端连接，用于将除尘水导入可伸缩除尘装置9。
本实施例中，参照图2～4，膨胀组件6包括囊袋601，囊袋601内固定插设有钢质筒体602，囊袋601的一侧固定连通有充气口603，方便进行充气，充气口603上螺纹连接有第一闸阀605，控制气体的导入量。
本实施例中，囊袋601靠近可伸缩除尘装置9的一端固定连接有多个挂环604，柔性袋902上固定连接有与挂环604对应的多个挂钩901，方便连接囊袋601和柔性袋902；
本实施例中，参照图6，可伸缩除尘装置9包括柔性袋902，柔性袋902内固定插设有多个喷水器903，用于进行喷水降尘，柔性袋902远离膨胀组件6的一端分别设有出气口904和出渣口905，柔性袋902上固定连接有与钻杆2对应的连接组件7，方便将柔性袋902与钻杆2连接。
本实施例中，参照图8，连接组件7包括安装套701，安装套701远离柔性袋902的一端滑动插设有弹性套702，弹性套702的外壁上固定连接有多个滑块703，安装套701的内壁上设有与滑块703对应的滑槽，滑槽内固定连接有滑杆704，滑块703上设有与滑杆704对应的滑口，用于支撑滑块703，滑杆704上套设有弹簧705，弹簧705的两端分别与滑块703和滑槽内壁固定连接，对滑块703起到一定弹性支撑，弹性套702远离柔性袋902的一端设有密封圈706，起到密封作用。
本实施例中，参照图5，供水组件8包括高压管802，高压管802的一端设有进水口804，用于导入清水，进水口804上螺纹连接有第二闸阀803，高压管802的底部通过多个螺纹接头801与喷水器903连通，用于将除尘水导入可伸缩除尘装置9内。
本实施例中，参照图7，喷水器903包括主环体933，主环体933的顶部设有注水口931，主环体933的边缘环绕设有多个喷嘴932，用于进行喷水降尘。
本实施例中，在煤矿施工钻孔直径为d1的本煤层顺层钻孔时，当钻孔施工2m左右后，退出钻头1和钻杆2，更换钻头1，对钻孔孔口进行扩孔，其扩孔成孔长为L1，孔直径为d2，安装膨胀组件6，安装膨胀组件6的内径不凸出孔壁5，该膨胀组件6由内径为d3的筒体602、囊袋601、第一闸阀605和充气口603组成，通过井下中压风管注入中压空气，将膨胀组件6充填满直至填满孔径d2，确保带压。
本实施例中，安装可伸缩除尘装置9，把挂钩901挂在膨胀组件6的挂环604上；连接可伸缩除尘装置9和供水组件8，将螺纹接头801连接喷水器903的接头，旋转拧紧螺纹接头801，使水不外泄，进水口804连接操作台的进水管。
本实施例中，钻孔施工过程中，通过钻杆2进入中压风，钻头1破碎煤体后，形成煤渣4和瓦斯、空气，煤渣4和瓦斯、空气在压风作用下从钻孔内排出进入可伸缩除尘装置9，煤渣4在除尘水的作用下沉淀，从出渣口905排出，空气和瓦斯从连接在出气口904上的外部抽采管路排出，其中，除尘水从进水口804进入高压管802，通过高压管802进入喷水器903，通过主环体933从喷嘴932喷出，进入可伸缩除尘装置内部空间。
本实施例通过膨胀组件6的设置，可以进行充气，使膨胀组件6充填满直至填满孔径d2，确保带压；通过连接组件7可以将可伸缩除尘装置9与钻杆2进行连接；通过供水组件8，可以导入除尘水。本发明采用模块式的组装，孔内采用膨胀方式固定，且可直接利用煤矿井下中压风作为动力；作为核心组件的可伸缩除尘装置9采用柔性可折叠结构，相较于现有技术，可大幅减小操作空间和质量。另外，本发明对材料要求不高，成本及加工制造难度更低，更具有市场优势。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：包括可伸缩除尘装置(9)，可伸缩除尘装置(9)包括柔性袋(902)，柔性袋(902)内安装有多个喷水器(903)，柔性袋(902)的上侧和下侧分别设有出气口(904)和出渣口(905)；
可伸缩除尘装置(9)靠近钻孔孔口的一端设有与其可拆卸连接的膨胀组件(6)，膨胀组件(6)包括内径大于钻杆外径的筒体(602)和设置在筒体(602)周向的囊袋(601)，囊袋(601)上设有充气口(603)以通过充气口(603)向囊袋内注入流体实现膨胀组件的膨胀固定；
可伸缩除尘装置(9)远离钻孔孔口的一端设有连接组件(7)以实现与钻杆(2)的动密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：连接组件(7)包括安装套(701)，安装套(701)远离柔性袋(902)的一端内侧设有弹性套(702)，弹性套(702)包括锥形段和与锥形段大端相接的柱形段，柱形段位于锥形段远离柔性袋(902)的一端，弹性套(702)对应锥形段的外壁上固定连接有多个滑块(703)，安装套(701)的内壁上设有与滑块(703)位置对应的滑槽，滑槽内设有平行于弹性套轴向布置的滑杆(704)，滑块(703)上设有与滑杆(704)匹配的滑口，滑杆(704)上套设有弹簧(705)以使弹性套(702)与钻杆贴合，弹簧(705)的两端分别与滑块(703)和滑槽内壁连接。
3.根据权利要求2所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：弹性套(702)远离柔性袋(902)的一端设有密封圈(706)。
4.根据权利要求1所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：还包括供水组件(8)以向喷水器(903)供水，供水组件(8)包括高压管(802)，高压管(802)的一端设有进水口(804)，高压管(802)的下侧设有数量与喷水器数量相同的分支管路，分支管路设有接头(801)以与喷水器(903)可拆卸连接；进水口(804)处设有第二闸阀(803)。
5.根据权利要求1所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：喷水器(903)包括主环体(933)，主环体(933)的顶部设有注水口(931)，主环体(933)的边缘环绕设有多个喷嘴(932)。
6.根据权利要求1所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：充气口(603)能够与井下中压风管连接，以通过井下中压风管向囊袋(601)内注入中压空气；充气口(603)处设有第一闸阀(605)。
7.根据权利要求1所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：膨胀组件(6)与可伸缩除尘装置(9)之间通过挂接或插接的方式连接。
8.根据权利要求1所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：膨胀组件(6)与可伸缩除尘装置(9)之间通过挂钩挂环结构实现挂接连接，挂钩挂环结构包括固定连接在囊袋(601)靠近可伸缩除尘装置(9)一端的多个挂环(604)，以及多个固定连接在柔性袋(902)上并与挂环(604)匹配的挂钩(901)。
9.根据权利要求4所述的一种煤层顺层钻孔孔口除尘装置，其特征在于：供水组件(8)的进水口(804)能够与钻机操作台的进水管连接，以通过钻机操作台的进水管向供水组件(8)供水。
10.一种煤层顺层钻孔孔口除尘方法，其特征在于：提供如权利要求1～9任一所述的孔口除尘装置，在施工钻孔直径为d1的煤层顺层钻孔时，当钻孔施工深度大于膨胀组件(6)的筒体(602)长度L1的1.5～2倍后，退出钻头(1)和钻杆(2)，更换钻头(1)，对钻孔孔口进行扩孔，扩孔至孔长为L1，孔直径为d2，然后退出钻头和钻杆(2)，安装膨胀组件(6)，通过井下中压风管向膨胀组件(6)的囊袋(601)内注入中压空气，直至膨胀组件(6)膨胀固定在孔直径为d2的钻孔孔口内，然后连接可伸缩除尘装置(9)，可伸缩除尘装置(9)与供水组件(8)连接，供水组件(8)的进水口(804)连接钻机操作台的进水管，在钻孔施工过程中，通过钻杆(2)进入压风，煤渣(4)、瓦斯、空气在风压作用下从钻孔内排出并进入可伸缩除尘装置(9)，煤渣(4)在从可伸缩除尘装置(9)的喷水器(903)喷出的除尘水的作用下沉淀，并从可伸缩除尘装置(9)的出渣口(905)排出，空气和瓦斯通过连接在可伸缩除尘装置(9)的出气口(904)上的外部抽采管路排出。
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