CN117145568A - 一种底抽巷瓦斯采集设备及抽采工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种底抽巷瓦斯采集设备及抽采工艺，涉及煤矿安全技术领域包括：回采工作面，其后方为采空区，所述采空区下方为底层岩板，所述底层岩板挖掘有两个底抽巷，所述底抽巷和采空区之间开设有多个贯穿所述底层岩板的钻孔，所述钻孔内设置有内插管从所述回采工作面边界处开设有两个巷道；采集泵组，固定设置在所述底抽巷内；储气罐组，同样固定设置在所述底抽巷内，且所述储气管组同所述采集泵组连通；抽取管，布置为多个，分别安插在所述内插管中,且所述抽取管一端同所述采集泵组连接。
Description
技术领域
本申请涉及煤矿安全技术领域，具体涉及一种底抽巷瓦斯采集设备及抽采工艺。
背景技术
煤矿采空区自燃发火是煤矿生产过程中的重大安全隐患之一，遗留在采空区具有自燃倾向性的煤层被开采破碎后，经过一定的时间会经过渐变的过程自然发火，通常为了对采空区自燃发火进行有效的防治，必须对采空区的自燃三带即散热带、自燃带和窒息带进行划分，自燃带的宽度和前移速度等特性参数是煤自燃防治工作的重要数据，自燃带的宽度越大，前移速度越慢，浮煤停留在自燃带内的时间越长，越容易发生自燃。
空区自燃三带的位置会随工作面的推进而前移，分析井下气体成分是一种预测遗留煤自燃有效方法，由此衍生出的利用煤自燃释放的气体预测自燃的技术，早期发现煤自燃火灾隐患，便于及时采取措施控制火势，降低煤自燃火灾危害，但是现有技术是通过在工作面回风平巷和进风平巷采样进行气体分析，得到的仅是工作面沿轴向方向的气体变化情况，而实际采空区遗留煤的氧化过程在工作面沿倾斜方向的中部附近已经开始进行，现有技术无法提供工作面倾斜方向的数据。
因此有必要提供一种底抽巷瓦斯采集设备及抽采工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种底抽巷瓦斯采集设备及抽采工艺，包括：
回采工作面，其后方为采空区，所述采空区下方为底层岩板，所述底层岩板挖掘有两个底抽巷，所述底抽巷和采空区之间开设有多个贯穿所述底层岩板的钻孔，所述钻孔内设置有内插管从所述回采工作面边界处开设有两个巷道；
采集泵组，固定设置在所述底抽巷内；
储气罐组，同样固定设置在所述底抽巷内，且所述储气罐组同所述采集泵组连通；
抽取管，布置为多个，分别安插在所述内插管中,且所述抽取管一端同所述采集泵组连接。
进一步，作为优选，所述采集泵组包括：
分支管，布置在所述底抽巷内，其上开设有多个同所述抽取管连接的固定接口；
泵体，安置在所述底抽巷内，且所述泵体一端连接所述分支管端部，另一端连接有分流管，所述分流管布置为多段依次连接；
阀组，设置为多个，分别固定在多段所述分流管之间；
监测表，设置在所述分流管上，且所述监测表用于监测分流管内部气体参数。
进一步，作为优选，所述泵体为采集输送一体机，相应的所述分支管和所述分流管内部，设置有输送通道和采集通道，所述输送通道和采集通道通过所述阀组分别控制。
进一步，作为优选，所述储气罐组包括：
罐筒，固定设置在所述底抽巷内，所述罐筒内部设置有采集罐和氮气罐，且所述采集罐可单独调节布置为多个；
输出管，一端与所述罐筒内所述氮气罐连接，另一端与所述分流管内输出通道连通；
压缩机，一端与所述罐筒内所述采集罐连接，另一端与所述分流管内采集通道连通，且所述压缩机和所述采集罐连接的管路上设置有通断可控的取气接口。
进一步，作为优选，所述抽取管包括：
转接座，一端同所述分支管固定接口连接，另一端固定连接有阀门组件；
管体，一端同所述阀门组件连接，另一端连接有平衡组件，且所述管体上开设有多个连通孔。
进一步，作为优选，所述阀门组件包括：
阀体，固定连接在所述转接座上，且所述阀体和所述转接座之间设置有密封圈，所述阀体内滑动设置有活动塞，且所述阀体一端固定设置有支撑托，所述活动塞和所述支撑托之间设置有加压弹簧，且所述阀体上开设有多个输气通孔；
紧固套，从所述阀体另一端套接在所述阀体上，且所述紧固套和所述阀体之间设置有用于密封的垫环。
进一步，作为优选，所述活动塞控制采集通道与所述连通孔单向连通，所述输气通孔连通所述输送通道。
进一步，作为优选，所述平衡组件包括：
保护套，一端同所述管体固定连接，且从所述保护套另一端向螺纹连接有转接口，所述转接口内部密封固定设置有支撑塞；
输气管，布置为多个，贯穿所述支撑塞同所述连通孔连接；
喷嘴，固定连接在所述转接口上，且所述喷嘴上轴向开设有多个槽口。
本申请中一种底抽巷瓦斯抽采工艺包括：
Ⅰ、首先检查编组为a-j所述钻孔中的内插管是否安装牢固及畅通，所述内插管周边的封孔剂是否起作用，若有一项不符合要求，应进行修复后才能使用；
Ⅱ、气样采集前，打开取气接口，通过采集泵组提供负压，同步对编组为a-e和f-j的所述钻孔进行预抽3min，排除采集泵组、钻孔、抽取管内残留气体；
Ⅲ、控制采集泵组工作，对编组为a-e和f-j的所述钻孔依次连续进行抽取，并将采样气体经过压缩机压缩分别存储在不同的采集罐内部，在采集的过程中同步通过氮气罐提供氮气平衡气压。
与现有技术相比，本申请提供一种底抽巷瓦斯采集设备及抽采工艺，具有以下有益效果：
1.本申请中在底抽巷中设置采集泵组和储气罐组，通过抽取管插入内插管中，通过抽气泵依次从下至上对下部瓦斯底抽巷内的遗留钻孔进行气体采样工作，通过沿工作面倾向全线布点的方法，采空区内的氧化气体，跟踪实测采空区的气体成分；
2.本申请中对封闭的采空区注入氮气，可有效平衡抽取氧化气体导致的压力差，减少采空区气体环境变化，提高采样精确程度，同时一方面可有效减少因为负压原因导致气体聚集，避免出现CH4和O2质量分数增加加快低温氧化，另一方氮气可有效对采空区进行惰化，稀释采空区的CH4和O2，使其质量分数下降，抑制煤的低温氧化进程。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一种底抽巷瓦斯采集设备的安装区域示意图；
图2为一种底抽巷瓦斯采集设备的整体结构示意图；
图3为一种底抽巷瓦斯采集设备的抽取管结构示意图；
图4为一种底抽巷瓦斯采集设备的阀门组件结构示意图；
图5为一种底抽巷瓦斯采集设备的平衡组件结构示意图；
图中：1、回采工作面；2、采空区；3、底层岩板；4、底抽巷；5、钻孔；6、巷道；7、采集泵组；71、分支管；72、泵体；73、分流管；74、阀组；75、监测表；8、储气罐组；81、罐筒；82、采集罐；83、氮气罐；84、输出管；85、压缩机；86、取气接口；9、抽取管；91、转接座；92、阀门组件；921、阀体；922、支撑托；923、加压弹簧；924、活动塞；925、紧固套；926、垫环；927、密封圈；928、输气通孔；93、管体；931、连通孔；94、平衡组件；941、保护套；942、转接口；943、支撑塞；944、输气管；945、喷嘴；946、槽口。
具体实施方式
请参阅图1-5，本申请实施例中，一种底抽巷瓦斯采集设备，包括：
回采工作面1，其后方为采空区2，所述采空区2下方为底层岩板3，所述底层岩板3挖掘有两个底抽巷4，所述底抽巷4和采空区2之间开设有多个贯穿所述底层岩板3的钻孔5，所述钻孔5内设置有内插管，具体的钻孔5为从底抽巷4进行瓦斯抽采遗留，沿着工作面倾斜方向分布，编组a-e和编组f-j对应的钻孔5分别对应一个底抽巷4，从所述回采工作面1边界处开设有两个巷道6，具体的所述巷道6分别为进风平巷和回风平巷；
采集泵组7，固定设置在所述底抽巷4内；
储气罐组8，同样固定设置在所述底抽巷4内，且所述储气罐组8同所述采集泵组7连通；
抽取管9，布置为多个，分别安插在所述内插管中,且所述抽取管9一端同所述采集泵组7连接。
需要解释的是，在高瓦斯或瓦斯突出矿井的开采中，为了防止瓦斯的突然涌出或突出，根据有关规程要求，均需在回采工作面1的底层岩板3中开设底板岩石瓦斯抽放巷即底抽巷4，通常底抽巷4沿工作面走向方向设置为两条，在煤层开采前用岩石钻机向上斜交煤层施工出一排呈扇形沿倾斜方向均布排列设置的钻孔5，通过内插管对煤层瓦斯进行抽放工作，完成后对高瓦斯或突出煤层进行开采，形成附带遗留钻孔5的采空区2。
另外在底抽巷4中设置采集泵组7和储气罐组8，通过抽取管9插入内插管中，通过抽气泵依次从下至上对下部瓦斯底抽巷内的遗留钻孔5进行气体采样工作，通过沿工作面倾向全线布点的方法，采空区2内的氧化气体，跟踪实测采空区2的气体成分。
本实施例中，如图2，所述采集泵组7包括：
分支管71，布置在所述底抽巷4内，其上开设有多个同所述抽取管9连接的固定接口；
泵体72，安置在所述底抽巷4内，且所述泵体72一端连接所述分支管71端部，另一端连接有分流管73，所述分流管73布置为多段依次连接；
阀组74，设置为多个，分别固定在多段所述分流管73之间，具体的阀组74设置在分流管73之间便于额外紧急手动调节开启关闭；
监测表75，设置在所述分流管73上，且所述监测表75用于监测分流管73内部气体参数。
作为较佳的实施例，所述泵体72为采集输送一体机，相应的所述分支管71和所述分流管73内部，设置有输送通道和采集通道，所述输送通道和采集通道通过所述阀组74分别控制，具体的阀组74控制氮气罐83氮气输出以及氧化气体的流通。
本实施例中，如图2，所述储气罐组8包括：
罐筒81，固定设置在所述底抽巷4内，所述罐筒81内部设置有采集罐82和氮气罐83，且所述采集罐82可单独调节布置为多个；
输出管84，一端与所述罐筒81内所述氮气罐83连接，另一端与所述分流管73内输出通道连通；
压缩机85，一端与所述罐筒81内所述采集罐82连接，另一端与所述分流管73内采集通道连通，且所述压缩机85和所述采集罐82连接的管路上设置有通断可控的取气接口86，具体的通过压缩机85将采集到的氧化气体进行压缩后再行存储在采集罐82内，可有效降低对采集罐82体积的需求，便于布置多个采集罐82对不同钻孔5采集的氧化气体分别存储，便于后续对不同区域气体流动变化进行分析。
本实施例中，如图3，所述抽取管9包括：
转接座91，一端同所述分支管71固定接口连接，另一端固定连接有阀门组件92；
管体93，一端同所述阀门组件92连接，另一端连接有平衡组件94，且所述管体93上开设有多个连通孔931，具体的在进行抽取过程中，通过连通孔931抽取采空区2和内插管内部的氧化气体，同时通过平衡组件94输出氮气平衡气压。
本实施例中，如图4，所述阀门组件92包括：
阀体921，固定连接在所述转接座91上，且所述阀体921和所述转接座91之间设置有密封圈927，所述阀体921内滑动设置有活动塞924，且所述阀体921一端固定设置有支撑托922，所述活动塞924和所述支撑托922之间设置有加压弹簧923，且所述阀体921上开设有多个输气通孔928，具体的在抽取氧化气体时活动塞924在气压差的作用下挤压加压弹簧923传输通道打开，停止抽取后再加压弹簧923的支撑下活动塞924贴合阀体921有效避免氧化气体回流；
紧固套925，从所述阀体921另一端套接在所述阀体921上，且所述紧固套925和所述阀体921之间设置有用于密封的垫环926。
作为较佳的实施例，所述活动塞924控制采集通道与所述连通孔931单向连通，所述输气通孔928连通所述输送通道。
本实施例中，如图5，所述平衡组件94包括：
保护套941，一端同所述管体93固定连接，且从所述保护套941另一端向螺纹连接有转接口942，所述转接口942内部密封固定设置有支撑塞943；
输气管944，布置为多个，贯穿所述支撑塞943同所述连通孔931连接；
喷嘴945，固定连接在所述转接口942上，且所述喷嘴945上轴向开设有多个槽口946，具体的连通孔931主要抽取内插管内的氧化气体，同时通过槽口946可有效将氮气在管体93上端向四周扩散，避免抽取时形成负压聚集。
需要解释的是，对封闭的采空区2注入氮气，可有效平衡抽取氧化气体导致的压力差，减少采空区2气体环境变化，提高采样精确程度，同时一方面可有效减少因为负压原因导致气体聚集，避免出现CH4和O2质量分数增加加快低温氧化，另一方氮气可有效对采空区2进行惰化，稀释采空区的CH4和O2，使其质量分数下降，抑制煤的低温氧化进程。
本实施例中，一种底抽巷瓦斯抽采工艺包括：
Ⅰ、首先检查编组为a-j所述钻孔5中的内插管是否安装牢固及畅通，所述内插管周边的封孔剂是否起作用，若有一项不符合要求，应进行修复后才能使用；
Ⅱ、气样采集前，打开取气接口86，通过采集泵组7提供负压，同步对编组为a-e和f-j的所述钻孔5进行预抽3min，排除采集泵组7、钻孔5、抽取管9内残留气体；
Ⅲ、控制采集泵组7工作，对编组为a-e和f-j的所述钻孔5依次连续进行抽取，并将采样气体经过压缩机85压缩分别存储在不同的采集罐82内部，在采集的过程中同步通过氮气罐83提供氮气平衡气压。
需要解释的是，因为钻孔5沿工作面的倾斜方向分布较为均匀，抽到的是整个工作面倾斜方向的采空区2内遗煤的氧化气体，相比于现有技术方法只抽取区段运输平巷和回风平巷附近遗煤的氧化气体更为精确，为研究自燃发火在工作面沿倾斜方向的准确位置提供依据。
以上所述的，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：包括：
回采工作面(1)，其后方为采空区(2)，所述采空区(2)下方为底层岩板(3)，所述底层岩板(3)挖掘有两个底抽巷(4)，所述底抽巷(4)和采空区(2)之间开设有多个贯穿所述底层岩板(3)的钻孔(5)，所述钻孔(5)内设置有内插管从所述回采工作面(1)边界处开设有两个巷道(6)；
采集泵组(7)，固定设置在所述底抽巷(4)内；
储气罐组(8)，同样固定设置在所述底抽巷(4)内，且所述储气罐组(8)同所述采集泵组(7)连通；
抽取管(9)，布置为多个，分别安插在所述内插管中,且所述抽取管(9)一端同所述采集泵组(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述采集泵组(7)包括：
分支管(71)，布置在所述底抽巷(4)内，其上开设有多个同所述抽取管(9)连接的固定接口；
泵体(72)，安置在所述底抽巷(4)内，且所述泵体(72)一端连接所述分支管(71)端部，另一端连接有分流管(73)，所述分流管(73)布置为多段依次连接；
阀组(74)，设置为多个，分别固定在多段所述分流管(73)之间；
监测表(75)，设置在所述分流管(73)上，且所述监测表(75)用于监测分流管(73)内部气体参数。
3.根据权利要求2所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述泵体(72)为采集输送一体机，相应的所述分支管(71)和所述分流管(73)内部，设置有输送通道和采集通道，所述输送通道和采集通道通过所述阀组(74)分别控制。
4.根据权利要求3所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述储气罐组(8)包括：
罐筒(81)，固定设置在所述底抽巷(4)内，所述罐筒(81)内部设置有采集罐(82)和氮气罐(83)，且所述采集罐(82)可单独调节布置为多个；
输出管(84)，一端与所述罐筒(81)内所述氮气罐(83)连接，另一端与所述分流管(73)内输出通道连通；
压缩机(85)，一端与所述罐筒(81)内所述采集罐(82)连接，另一端与所述分流管(73)内采集通道连通，且所述压缩机(85)和所述采集罐(82)连接的管路上设置有通断可控的取气接口(86)。
5.根据权利要求4所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述抽取管(9)包括：
转接座(91)，一端同所述分支管(71)固定接口连接，另一端固定连接有阀门组件(92)；
管体(93)，一端同所述阀门组件(92)连接，另一端连接有平衡组件(94)，且所述管体(93)上开设有多个连通孔(931)。
6.根据权利要求5所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述阀门组件(92)包括：
阀体(921)，固定连接在所述转接座(91)上，且所述阀体(921)和所述转接座(91)之间设置有密封圈(927)，所述阀体(921)内滑动设置有活动塞(924)，且所述阀体(921)一端固定设置有支撑托(922)，所述活动塞(924)和所述支撑托(922)之间设置有加压弹簧(923)，且所述阀体(921)上开设有多个输气通孔(928)；
紧固套(925)，从所述阀体(921)另一端套接在所述阀体(921)上，且所述紧固套(925)和所述阀体(921)之间设置有用于密封的垫环(926)。
7.根据权利要求6所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述活动塞(924)控制采集通道与所述连通孔(931)单向连通，所述输气通孔(928)连通所述输送通道。
8.根据权利要求7所述的一种底抽巷瓦斯采集设备，其特征在于：所述平衡组件(94)包括：
保护套(941)，一端同所述管体(93)固定连接，且从所述保护套(941)另一端向螺纹连接有转接口(942)，所述转接口(942)内部密封固定设置有支撑塞(943)；
输气管(944)，布置为多个，贯穿所述支撑塞(943)同所述连通孔(931)连接；
喷嘴(945)，固定连接在所述转接口(942)上，且所述喷嘴(945)上轴向开设有多个槽口(946)。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种底抽巷瓦斯采集设备的一种底抽巷瓦斯抽采工艺，包括如下步骤：
Ⅰ、首先检查编组为a-j所述钻孔(5)中的内插管是否安装牢固及畅通，所述内插管周边的封孔剂是否起作用，若有一项不符合要求，应进行修复后才能使用；
Ⅱ、气样采集前，打开取气接口(86)，通过采集泵组(7)提供负压，同步对编组为a-e和f-j的所述钻孔(5)进行预抽3min，排除采集泵组(7)、钻孔(5)、抽取管(9)内残留气体；
Ⅲ、控制采集泵组(7)工作，对编组为a-e和f-j的所述钻孔(5)依次连续进行抽取，并将采样气体经过压缩机(85)压缩分别存储在不同的采集罐(82)内部，在采集的过程中同步通过氮气罐(83)提供氮气以平衡气压。
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