CN117505414A - 井下抽采管道疏堵系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下抽采管道疏堵系统，包括疏堵装置、转向排渣一体装置、排渣装置；疏堵装置采用自进式疏堵喷头，能够实现自旋转和自进功能，利用高压射流主动清洗管道，提高疏堵效率和效果，转向排渣一体装置可以实现疏堵装置的转向输送，方便地调整疏堵装置的进入抽采管道的方向，适应不同的抽采管道布置。排渣装置能够实现在线清洗与排渣同步进行，提高疏堵效率，减少人工操作，同时采用浮球控制机构，利用浮力与压差变化实现多个单向阀的联动控制，实现了排渣的自动化。疏堵过程无需关闭抽采管道。

Description

井下抽采管道疏堵系统

技术领域

本发明属于管道疏堵技术领域，涉及一种井下抽采管道疏堵系统。

背景技术

我国矿井瓦斯抽采率低主要受两个方面因素的影响，一是我国高瓦斯和突出矿井95％以上所开采的煤层属于低透气性煤层，导致煤层瓦斯抽采难度非常大；二是在矿井瓦斯实际抽采过程中，大量来自煤岩层中的裂隙水和煤渣在重力和负压共同作用下进入瓦斯抽采管道使得管道发生堵塞。通过在我院服务的多个瓦斯治理工程项目进行现场调研和实际勘察，发现瓦斯抽采管网在长期运行后的“低点”、“拐点”等关键部位处堵塞严重，部分区域甚至堵塞了整个管道断面的1/4～1/3，同时煤渣还沿“低点”、“拐点”等关键部位的前后30～40m分散沉积。堵塞造成抽采管道的有效抽采截面急剧减小、抽采负压的压损大幅增加，使得瓦斯抽采设备额外功率显著增加、瓦斯抽采效率明显降低，严重时甚至会导致整套瓦斯抽采系统完全失效。

针对瓦斯抽采管网容易堵塞的问题，部分煤炭企业和科研院所研发了配套的除渣技术和装备。目前我国大部分矿井主要采用负压放水器等装备来解决瓦斯抽采管网的放水问题，但是通过调研发现，矿井目前采用的负压放水器在长期运行时间后，由于瓦斯抽采管网煤渣顺着水流进入负压放水器，导致负压放水器“浮子”经常由于堵塞而不能正常启闭，使得自动负压放水工作时常失灵，负压放水器维修频繁。淮南矿业集团研制了一种过滤除渣联合作用装置，将除渣器从中间加上控制闸阀分为上下两个腔体，在抽采系统正常运行时打开闸阀，此时抽过来的煤渣可顺着挡板下落至罐底与气体分离，在除渣时将闸阀关闭，使下腔体与上腔体分隔开，上腔体可继续抽采，因为下腔体与负压隔开，打开透气孔，即可进行除渣作业，但该方式需要采用手动控制闸阀进而完成定点除渣作业，只适合于钻场前端进行煤渣拦截，同时采用该方式人为增加抽采系统阻力；华北科技学院研制了一种瓦斯抽采管路可视化排水排渣系统，该系统由电磁阀进行控制，大箱体放水器放水效率高，可靠性强的同时还具有排渣功能，但该方式由于体积大，只适合于瓦斯抽采主管等管道，属于定点除渣；我院还研制了一种新型瓦斯抽放管路可抽屉式除渣器，除渣器的筛网挡板采用抽屉式结构设计，具有筛网可选装、可方便清洗的特点，除渣效率高，维护方便，适用于安装在瓦斯抽采主管、干管、支管，但该方式同样需要手动清洗，同时除渣器的筛网挡板容易堵塞，维护频繁。

上述研究先后形成了不同形式及原理的瓦斯抽采管道配套除渣装备，但研究成果并没有在全国矿井得到广泛应用，其主要原因包括两个方面：一是上述除渣装备本身容易堵塞，需要专人定时维护；二是上述技术和装备属于“被动”除渣，由于大部分煤渣无法靠负压作用进入安装在抽采管道低处的除渣装备，导致沿瓦斯抽采管路管壁沉积的积渣不能有效清除。如果矿井要清理瓦斯抽采管路管壁沉积的积渣，必须要经历如下流程：停抽采掘工作面或采空区，拆卸管路并采用物理手段进行清理，重新安装抽采管道，最后恢复瓦斯抽采。该方式严重影响矿井采掘工作面的连续抽采和安全生产，且煤矿井下一般抽采管网敷设长度达数万米，人工拆装管路费时费力且存在极大的安全隐患。

因此针对现有除渣技术和装备定点清除、容易堵塞且费时费力的困境，亟需研制一种新的除渣技术和装备，有效清除瓦斯抽采管网分散沉积的煤渣，提高煤层瓦斯抽采效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种井下抽采管道疏堵系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种井下抽采管道疏堵系统，包括疏堵装置、转向排渣一体装置、排渣装置；

所述转向排渣一体装置包括设于抽采管道上的固定三通管，依次串接于所述固定三通管下方的闸阀、排渣三通管，以及可拆卸式设于排渣三通管内的转向输送器；所述排渣三通管包括直管以及倾斜设于直管侧壁上的侧管；所述直管一端与闸阀可拆卸式连接，所述转向输送器从直管另一端插入，穿过闸阀并延伸至固定三通管内；所述转向输送器内设有贯通转向输送器的送管通道；所述侧管一端通过直管与闸阀相通，另一端连通所述排渣装置；

所述疏堵装置包括机架、卷管装置、推进装置、高压泵组、液压管、自进式疏堵喷头以及控制系统；所述卷管装置、推进装置、高压泵组均与控制系统连接，并受控制系统控制；所述液压管一端与高压泵组连接，另一端与自进式疏堵喷头连接，通过高压泵组输送高压水至自进式疏堵喷头；所述液压管缠绕于卷管装置上，通过卷管装置旋转实现液压管的卷收；所述推进装置位于卷管装置的一侧，且与卷管装置联动，夹持推送液压管将自进式疏堵喷头从送管通道中进入抽采管道中，通过射流进行疏堵作业。

进一步，所述抽采管道上间隔设有多个固定三通管，每个固定三通管上均设有闸阀；当其中一个固定三通管连接排渣三通管进行疏堵作业时，与该固定三通管相邻的固定三通管上的闸阀连接有放水器；

所述放水器包括设于放水支架上的集水腔体；所述集水腔体的侧壁上设有连接管，所述连接管通过软管连接抽采管道的排渣管；所述连接管与集水腔体之间通过第一负压单向阀单向连通；所述集水腔体与连接管上均设有气管接口，并通过气管相互连通；所述集水腔体为密闭腔体，所述集水腔体的顶部设有正压单向阀，底部设有用于向外排水渣的第二负压单向阀；所述正压单向阀上连接有浮球驱动机构，用于控制正压单向阀的开闭；正压单向阀关闭时，第一负压单向阀打开，第二负压单向阀关闭，水渣从连接管进入集水腔体；正压单向阀打开时，第一负压单向阀关闭，第二负压单向阀打开，水渣从集水腔体经第二负压单向阀外排；

浮球驱动机构包括浮球、顶杆、活动磁吸装置、固定磁吸装置；所述集水腔体内设有内放水支架，所述顶杆滑动设于内放水支架上，顶杆的一端与浮球连接，另一端与正压单向阀相对，在浮球上升时打开正压单向阀；活动磁吸装置设于顶杆远离浮球的一端上，所述固定磁吸装置固定设于集水腔体的顶部，且与活动磁吸装置相对，浮球上升后，活动磁吸装置与固定磁吸装置相吸，磁力与浮球的浮力共同维持正压单向阀的打开状态；所述活动磁吸装置与固定磁吸装置的磁力小于浮球的重力；当集水腔体内水与浮球分离时，浮球在重力作用下使活动磁吸装置与固定磁吸装置分离，自动下降，关闭正压单向阀。

进一步，所述直管远离闸阀的一端设有密封环，所述密封环设于转向输送器与直管之间，防止渣水从直管流出；所述密封环靠近侧管的端面为斜面，且朝向侧管倾斜，使渣水通过斜面导流至侧管中；所述直管远离闸阀的一端还设有锁紧装置，用于固定所述转向输送器。

进一步，所述转向输送器包括中空管与转向头，所述转向头通过螺纹连接于中空管的一端；所述转向头内设有转向弯道，所述转向弯道的侧壁上设有引导轮；所述转向弯道一端的开口与中空管连通，另一端的开口位于转向头的侧壁上，所述转向弯道与中空管内孔共同形成所述送管通道；通过转动中空管与转向头，改变自进式疏堵喷头进入抽采管道的方向；所述中空管远离转向头的一端设有球阀，用于控制送管通道的开闭。

进一步，所述卷管装置包括底座、卷盘、卷管马达；所述底座固定设于机架上，所述卷盘转动设于底座上，所述液压管呈螺旋状缠绕于所述卷盘上；所述卷盘与卷管马达传动连接，并在卷管马达驱动下转动；所述卷管装置与推进装置之间设有摆动导向机构；所述摆动导向机构包括摆动导轮、滑块、摆动支架；所述摆动支架设于底座上，并位于卷管装置与推进装置之间；所述摆动支架上设有沿卷管装置旋转轴方向布置的滑轨，所述滑块滑动设于所述滑轨上；所述摆动导轮呈上下布置，转动设于所述滑块上，液压管从摆动导轮之间穿过，滑块随卷管装置上液压管的位置变化而滑动，对液压管进行导向与支撑。

进一步，所述推进装置包括推进支架、上盘、下盘、推送马达、夹紧气缸；所述下盘固定设于推进支架上；所述上盘与推进支架滑动连接，并位于下盘上方；所述下盘上转动设有主动轮，所述主动轮通过减速器与推送马达传动连接；所述上盘上转动设有被动轮，所述夹紧气缸固定设于推进支架上，并与上盘连接，驱动上盘滑动；被动轮与主动轮相对设置，夹紧气缸驱动上盘下移时，被动轮与主动轮夹持住液压管，通过推送马达驱动主动轮转动，从而带动液压管前进或后退；所述推进支架的一侧固定设有定位架，定位架上设有定位孔，液压管穿过定位孔，并受定位孔限位。

进一步，所述自进式疏堵喷头包括壳体、旋转喷头、尾座；所述旋转喷头转动设于壳体的前端，所述尾座固定设于壳体的后端，所述尾座设有用于与液压管连接的接口；所述尾座内设有沿轴向布置的与所述接口相通的第一水流通道以及均与所述第一水流通道相通的沿径向布置的第二水流通道和第三水流通道；所述旋转喷头上设有与第一水流通道相通的前喷嘴与旋转喷嘴，所述第二水流通道的末端设有开口朝向尾座后方的后喷嘴；所述第三水流通道的末端设有开口朝向壳体侧面的侧喷嘴；所述旋转喷头在旋转喷嘴的射流驱动下自旋转，尾座在后喷嘴的射流驱动下带动壳体向前移动；所述旋转喷头包括旋转头、旋转轴；所述旋转头固定设于旋转轴的一端，旋转轴的另一端延伸至壳体内，并套装于第一水流通道上；所述尾座上设有螺旋槽，所述螺旋槽位于旋转轴与第一水流通道之间，形成螺旋水流通道；所述螺旋水流通道一端与第一水流通道连通，另一端与第三水流通道连通；所述前喷嘴位于旋转头的中心，所述旋转喷嘴设于前喷嘴一侧，且开口方向朝旋转头的周向倾斜；所述旋转喷嘴有一个或呈圆形阵列分布多个；所述侧喷嘴与后喷嘴均有多个，且均呈圆形阵列分布。

进一步，所述旋转轴的远离旋转头的一端设有凹形台阶，凹形台阶与尾座之间形成缓冲腔；所述缓冲腔位于第三水流通道与螺旋水流通道之间，并与第三水流通道与螺旋水流通道连通；所述旋转轴通过复合型滚针轴承转动设于壳体内；所述旋转轴上设有限位凸台，所述复合型滚针轴承与所述限位凸台接触，通过限位凸台限位；所述旋转轴与壳体之间通过格莱圈密封。

进一步，所述疏堵装置还包括保护壳，所述保护壳固定设于机架上，所述卷管装置、推进装置、高压泵组均设于保护壳内；所述保护壳上设有观察窗，所述保护壳上还设有吊环，用于吊装移动；所述机架底部设有万向支撑轮与定向支撑轮，且定向支撑轮上设有制动机构；所述机架上还设有推拉杆用于人工推拉移动；推拉杆上设有制动把手，制动把手与制动机构连接，控制制动。

进一步，所述排渣装置包括设于排渣支架上的缓冲腔体与排渣腔体；所述缓冲腔体固定设于排渣腔体的侧壁上，并与排渣腔体之间通过第一负压单向阀单向连通；所述缓冲腔体远离排渣腔体的一端设有竖向布置的连接管，所述连接管通过法兰外接抽采管道的排渣管；

所述缓冲腔体与排渣腔体上均设有气管接口，并通过气管相互连通；所述排渣腔体为密闭腔体，所述排渣腔体的顶部设有正压单向阀，底部设有用于向外排水渣的第二负压单向阀；所述正压单向阀上连接有浮球驱动机构，用于控制正压单向阀的开闭；正压单向阀关闭时，第一负压单向阀打开，第二负压单向阀关闭，水渣从缓冲腔体进入排渣腔体；正压单向阀打开时，第一负压单向阀关闭，第二负压单向阀打开，水渣从排渣腔体经第二负压单向阀外排；

浮球驱动机构包括浮球、顶杆、活动磁吸装置、固定磁吸装置；所述排渣腔体内设有内排渣支架，所述顶杆滑动设于内排渣支架上，顶杆的一端与浮球连接，另一端与正压单向阀相对，在浮球上升时打开正压单向阀；

活动磁吸装置设于顶杆远离浮球的一端上，所述固定磁吸装置固定设于排渣腔体的顶部，且与活动磁吸装置相对，浮球上升后，活动磁吸装置与固定磁吸装置相吸，磁力与浮球的浮力共同维持正压单向阀的打开状态；所述活动磁吸装置与固定磁吸装置的磁力小于浮球的重力；当排渣腔体内水与浮球分离时，浮球在重力作用下使活动磁吸装置与固定磁吸装置分离，自动下降，关闭正压单向阀。

本发明的有益效果在于：

1、本发明中的疏堵装置采用自进式疏堵喷头，能够实现自旋转和自进功能，利用高压射流主动清洗管道，提高疏堵效率和效果，减少人工操作强度；采用卷管装置和推进装置，能够实现液压管的自动卷收和推送，避免液压管的打结和损坏，提高液压管的使用寿命；采用摆动导向机构，能够对液压管进行有效的导向，防止液压管打结或过度弯曲。采用气动元件，能够适应井下恶劣的环境，提高装置的安全性和可靠性。

2、本发明中的转向排渣一体装置可以实现疏堵装置的转向输送，方便地调整疏堵装置的进入抽采管道的方向，适应不同的抽采管道布置。同时，可以实现渣水的有效排出，防止瓦斯的泄露。将疏堵转向、排渣功能集成一体。可以实现在线清洗抽采管道，不影响瓦斯的输送，提高了抽采效率和安全性。

3、本发明中的排渣装置，能够实现在线清洗与排渣同步进行，提高疏堵效率，减少人工操作；同时设置两个腔体，通过缓冲腔体将渣水输送与抽采管道排渣相隔离，降低瓦斯泄露的风险。

4、排渣装置与放水器均采用浮球控制机构，利用浮力与压差变化实现多个单向阀的联动控制，实现了排渣的自动化，且无需外接电源或气源，可靠性高，且节约能源，简化结构，方便维护。

5、本发明结构简单，安装方便，操作灵活，成本低，适用于煤矿井下的瓦斯抽采管道的在线清洗维护，疏堵过程无需关闭抽采管道。

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为本发明中井下抽采管道疏堵系统的整体示意图。

图2为本发明中疏堵装置的整体示意图。

图3为本发明中疏堵装置的主视图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3的左视图。

图6为本发明中卷管装置与推进装置的主视图。

图7为图6的俯视图。

图8为图6的左视图。

图9为本发明中推进装置的主视图。

图10为本发明中推进装置的俯视图。

图11为本发明中推进装置的左视图。

图12为主动轮传动结构示意图。

图13为本发明中自进式疏堵喷头的主视图。

图14为图13中尾座示意图。

图15为图13中旋转轴示意图。

图16、17、18为本发明中旋转喷嘴的三种分布结构示意。

图19为转向排渣一体装置的结构示意图。

图20为转向头结构示意图。

图21为排渣装置整体结构示意图。

图22为排渣装置的内部结构示意图。

图23为放水器的整体结构示意图。

图24为放水器的内部结构视图。

附图标记：1-疏堵装置；2-转向排渣一体装置；3-排渣装置；4-放水器；5-自进式疏堵喷头；6-液压管；7-抽采管道；

11-机架；12-卷管装置；13-推进装置；14-高压泵组；15-保护壳；16-控制系统；17-万向支撑轮；18-定向支撑轮；19-制动机构；

21-固定三通管；22-闸阀；23-排渣三通管；24-转向输送器；25-密封环；26-锁紧装置；27-密封圈；241-转向头；231-直管；232-侧管；242-引导轮；243-中空管；244-球阀；

31-排渣腔体；32-缓冲腔体；33-三腿支架；34-两腿支架；35-气管；311-正压单向阀；312-盖板；313-第二负压单向阀；314-浮球；315-顶杆；316-活动磁吸装置；317-固定磁吸装置；318-内支架；319-把手；321-连接管；322-第一负压单向阀；

41-集水腔体；42-正压单向阀；43-盖板；44-第二负压单向阀；45-连接管；46-气管；47-把手；48-第一负压单向阀；491-浮球；492-顶杆；493-活动磁吸装置；494-固定磁吸装置；495-内放水支架；

51-壳体；52-尾座；53-旋转头；54-旋转轴；55-复合型滚针轴承；56-格莱圈；57-密封圈27；58-第一水流通道；521-后喷嘴；522-侧喷嘴；523-螺旋槽；524-接口；525-第二水流通道；526-第三水流通道；531-前喷嘴；532-旋转喷嘴；533-密封凸台；541-限位凸台；542-凹形台阶；111-吊环；112-气源处理元件；113-球阀延长杆；114-推拉杆；115-压力表；116-调压阀；117-制动把手；118-观察窗；121-卷盘；122-卷管马达；123-底座；124-支撑架；125-链轮链条机构；126-摆动导向机构；1261-摆动支架；1262-滑轨；1263-滑块；1264-摆动导轮；127-推进滑轨；131-推进支架；132-夹紧气缸；133-推送马达；134-上盘；135-被动轮；136-下盘；137-主动轮；138-减速器；139-调速阀；1311-定位孔。

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1～24，为一种井下抽采管道疏堵系统，包括疏堵装置1、转向排渣一体装置2、排渣装置3；转向排渣一体装置2包括安装在抽采管道7上的固定三通管21，依次串接在固定三通管21下方的闸阀22、排渣三通管23，以及可拆卸式安装在排渣三通管23内的转向输送器24；排渣三通管23包括直管231以及倾斜安装在直管231侧壁上的侧管232；直管231一端与闸阀22可拆卸式连接，转向输送器24从直管231另一端插入，穿过闸阀22并延伸至固定三通管21内；转向输送器24内设置有贯通转向输送器24的送管通道；侧管232一端通过直管231与闸阀22相通，另一端连通排渣装置3；

其中，疏堵装置1包括机架11、卷管装置12、推进装置13、高压泵组14、液压管6、自进式疏堵喷头5以及控制系统16；卷管装置12、推进装置13、高压泵组14均与控制系统16连接，并受控制系统16控制；液压管6一端与高压泵组14连接，另一端与自进式疏堵喷头5连接，通过高压泵组14输送高压水至自进式疏堵喷头5；液压管6缠绕于卷管装置12上，通过卷管装置12旋转实现液压管6的卷收；推进装置13位于卷管装置12的一侧，且与卷管装置12联动，夹持推送液压管6将自进式疏堵喷头5从送管通道中进入抽采管道7中，通过射流进行疏堵作业。

直管231远离闸阀22的一端安装有密封环25，密封环25安装在转向输送器24与直管231之间，防止渣水从直管231流出。密封环25靠近侧管232的端面为斜面，且朝向侧管232倾斜，使渣水通过斜面导流至侧管232中。密封环25与直管231之间、密封环25与转向输送器24之间均安装有密封圈27。

其中，转向输送器24包括中空管243与转向头241，转向头241通过螺纹连接于中空管243的一端；转向头241内设有转向弯道，转向弯道一端的开口与中空管243连通，另一端的开口位于转向头241的侧壁上，转向弯道与中空管243内孔共同形成送管通道；通过人为或机械转动中空管243与转向头241，改变疏堵装置的进入抽采管道7的方向。其中，转向弯道的侧壁上安装有多个引导轮242，用于引导疏堵装置弯转，并减小因弯转产生的摩擦阻力。

中空管243远离转向头241的一端安装有球阀244，用于控制送管通道的开闭。直管231远离闸阀22的一端还安装有锁紧装置26，用于固定转向输送器24。本实施例中锁紧装置26为锁紧螺钉，锁紧螺钉通过法兰盘安装在直管231端部，通过旋转锁紧螺钉固定中空管243。

其中，疏堵装置1包括机架11、卷管装置12、推进装置13、高压泵组14、液压管6、自进式疏堵喷头5以及控制系统16；卷管装置12、推进装置13、高压泵组14均与控制系统16连接，并受控制系统16控制；液压管6缠绕在卷管装置12上，通过卷管装置12旋转实现液压管6的卷收；推进装置13位于卷管装置12的一侧，且与卷管装置12联动，夹持推送液压管6进入抽采管道中；液压管6一端与高压泵组14连接，另一端与自进式疏堵喷头5连接，通过高压泵组14输送高压水至自进式疏堵喷头5，自进式疏堵喷头5在抽采管道内通过射流进行疏堵作业。

卷管装置12与推进装置13安装在固定架上，固定架包括底座123、支撑架124；卷管装置12安装在底座123上，支撑架124上安装有推进滑轨127，推进装置13滑动安装在推进滑轨127上，并可调整位置。卷管装置12与推进装置13之间安装有摆动导向机构126；液压管6呈螺旋状缠绕于卷管装置12上，卷管装置12转动时展开或卷收液压管6；液压管6的一端穿过摆动导向机构126进入推进装置13中，推进装置13夹持并推送液压管6。

其中，摆动导向机构126包括摆动导轮1264、滑块1263、摆动支架1261；摆动支架1261安装在底座123上，并位于卷管装置12与推进装置13之间；摆动支架1261上安装有沿卷管装置12旋转轴54方向布置的滑轨1262，滑块1263滑动安装在滑轨1262上；摆动导轮1264呈上下布置，转动安装在滑块1263上，液压管6从摆动导轮1264之间穿过，滑块1263随卷管装置12上液压管6的位置变化而滑动，对液压管6进行导向与支撑。

其中，卷管装置12包括卷盘121、卷管马达122；卷盘121转动安装在固定架上，卷管马达122与卷盘121之间通过链轮链条机构125传动连接，卷管马达122驱动卷盘121转动。

其中，推进装置13包括推进支架131、上盘134、下盘136、推送马达133、夹紧气缸132；下盘136固定安装在推进支架131上；推进支架131上安装有滑槽，上盘134滑动安装在滑槽中，并位于下盘136上方；下盘136上转动安装有主动轮137，主动轮137通过减速器138与推送马达133传动连接；上盘134上转动安装有被动轮135，夹紧气缸132固定安装在推进支架131上，并与上盘134连接，驱动上盘134滑动；被动轮135与主动轮137相对设置，夹紧气缸132驱动上盘134下移时，被动轮135与主动轮137夹持住液压管6，通过推送马达133驱动主动轮137转动，从而带动液压管6前进或后退。推进支架131的一侧固定安装有定位架，定位架上安装有定位孔1311，液压管6穿过定位孔1311，并受定位孔1311限位。

夹紧气缸132有两个，安装在推进支架131的顶板上，两个夹紧气缸132分别连接于上盘134的两侧，共同驱动上盘134滑动。两个夹紧气缸132上均安装有调速阀139；卷管马达122、推送马达133均为气动马达，推送马达133、卷管马达122、夹紧气缸132共用气源。

其中，主动轮137有多个，呈并排布置于下盘136上，从动轮与主动轮137一一对应；主动轮137的一端安装有驱动齿轮，减速器138与驱动齿轮传动连接；相邻主动轮137之间安装有传动齿轮，传动齿轮与两侧相邻的驱动齿轮之间啮合传动。

摆动导轮1264、主动轮137与被动轮135均采用胶轮，且轮面上设置有与液压管6直径相匹配的弧形槽。

排渣装置3包括安装在排渣支架上的缓冲腔体32与排渣腔体31；缓冲腔体32固定安装在排渣腔体31的侧壁上，并与排渣腔体31之间通过第一负压单向阀322单向连通；缓冲腔体32远离排渣腔体31的一端设置有竖向布置的连接管321，连接管321通过法兰外接抽采管道的排渣管；缓冲腔体32呈倾斜布置，水渣在重力作用下流入排渣腔体31中。

缓冲腔体32与排渣腔体31上均设置有气管35接口，并通过气管35相互连通，使缓冲腔体32与；排渣腔体31为密闭腔体，排渣腔体31的顶部设置有正压单向阀311，底部设置有用于向外排水渣的第二负压单向阀313；正压单向阀311上连接有浮球314驱动机构，用于控制正压单向阀311的开闭；正压单向阀311关闭时，第一负压单向阀322打开，第二负压单向阀313关闭，水渣从缓冲腔体32进入排渣腔体31；正压单向阀311打开时，第一负压单向阀322关闭，第二负压单向阀313打开，水渣从排渣腔体31经第二负压单向阀313外排。

浮球驱动机构包括浮球314、顶杆315、活动磁吸装置316、固定磁吸装置317；顶杆315滑动安装在内排渣支架318上，顶杆315的一端与浮球314连接，另一端与正压单向阀311相对，在浮球314上升时打开正压单向阀311。活动磁吸装置316安装在顶杆315远离浮球314的一端上，固定磁吸装置317固定安装在排渣腔体31的顶部，且与活动磁吸装置316相对，浮球314上升后，活动磁吸装置316与固定磁吸装置317相吸，磁力与浮球314的浮力共同维持正压单向阀311的打开状态。活动磁吸装置316与固定磁吸装置317的磁力小于浮球314的重力；当排渣腔体31内水与浮球314分离时，浮球314在重力作用下使活动磁吸装置316与固定磁吸装置317分离，自动下降，关闭正压单向阀311。

其中，排渣支架包括两腿支架34和三腿支架33；排渣腔体31固定安装在三腿支架33上，缓冲腔体32固定安装在两腿支架34上。排渣腔体31的顶部设置有盖板312，正压单向阀311固定安装在盖板312上。排渣腔体31的侧壁上设置有把手319，便于搬运。

工作时，将缓冲腔体32上部连接管321采用法兰盘与抽采管道连接，此时气管35将缓冲腔体32和排渣腔体31连通，第二负压单向阀313和正压单向阀311在负压作用下关闭，第一负压单向阀322打开，从抽采管道流入的水渣先进入缓冲腔体32，然后再进入排渣腔体31。

随着水渣的增多，在浮球314的浮力作用下带动顶杆315向上运动，达到一定界限后活动磁吸装置316和固定磁吸装置317吸引在一起，顶杆315顶端顶开正压单向阀311，此时第二负压单向阀313关闭，第一负压单向阀322开启，储存在排渣腔体31的水渣排出，此时抽采管道流入的水渣先在缓冲腔体32暂时储存，不影响抽采管道疏堵作业。

待排渣腔体31水渣排完后，在浮球314的重力作用下带动顶杆315向下运动，使得活动磁吸装置316和固定磁吸装置317分开，此时正压单向阀311和第二负压单向阀313一同关闭，第一负压单向阀322随后打开，之前暂时储存在缓冲腔体32的水渣立即进入排渣腔体31。后续流程循环进行。

本实施例中，抽采管道7上间隔安装有多个固定三通管21，每个固定三通管21上均安装有闸阀22；当其中一个固定三通管21连接排渣三通管23进行疏堵作业时，与该固定三通管21相邻的固定三通管21上的闸阀22连接有放水器4。

其中，放水器4包括安装在放水支架上的集水腔体41；集水腔体41的侧壁上设置有连接管45，连接管45通过软管连接抽采管道的排渣管；连接管45与集水腔体41之间通过第一负压单向阀48单向连通；连接管45呈倾斜布置，水渣在重力作用下流入集水腔体41中。

其中，集水腔体41与连接管45上均设置有气管46接口，并通过气管46相互连通；集水腔体41为密闭腔体，集水腔体41的顶部设置有正压单向阀42，底部设置有用于向外排水渣的第二负压单向阀44；正压单向阀42上连接有浮球491驱动机构，用于控制正压单向阀42的开闭；正压单向阀42关闭时，第一负压单向阀48打开，第二负压单向阀44关闭，水渣从连接管45进入集水腔体41；正压单向阀42打开时，第一负压单向阀48关闭，第二负压单向阀44打开，水渣从集水腔体41经第二负压单向阀44外排。

浮球驱动机构包括浮球491、顶杆492、活动磁吸装置493、固定磁吸装置494；集水腔体41内设置有内放水支架495，顶杆492滑动安装在内放水支架495上，顶杆492的一端与浮球491连接，另一端与正压单向阀42相对，在浮球491上升时打开正压单向阀42。活动磁吸装置493安装在顶杆492远离浮球491的一端上，固定磁吸装置494固定安装在集水腔体41的顶部，且与活动磁吸装置493相对，浮球491上升后，活动磁吸装置493与固定磁吸装置494相吸，磁力与浮球491的浮力共同维持正压单向阀42的打开状态。活动磁吸装置493与固定磁吸装置494的磁力小于浮球491的重力；当集水腔体41内水与浮球491分离时，浮球491在重力作用下使活动磁吸装置493与固定磁吸装置494分离，自动下降，关闭正压单向阀42。

其中，放水支架为三腿支架；集水腔体41固定安装在三腿支架，集水腔体41的顶部设置有盖板43，正压单向阀42固定安装在盖板43上。集水腔体41的侧壁上设置有把手47，便于搬运。

工作时，将连接管45与抽采管道连接，此时气管46连通连接管45和集水腔体41，第二负压单向阀44和正压单向阀42在负压作用下关闭，第一负压单向阀48打开，从抽采管道流入的水渣进入集水腔体41。随着水渣的增多，在浮球491的浮力作用下带动顶杆492向上运动，达到一定界限后活动磁吸装置493和固定磁吸装置494吸引在一起，顶杆492顶端打开正压单向阀42，此时第一负压单向阀48关闭，第二负压单向阀44开启，储存在集水腔体41的水渣排出。

待集水腔体41中水渣排完后，在浮球491的重力作用下带动顶杆492向下运动，使得活动磁吸装置493和固定磁吸装置494分开，此时正压单向阀42和第二负压单向阀44一同关闭，第一负压单向阀48随后打开，之后抽采管道的水渣按照以上步骤循环进入集水腔体41和排出。

本实施例中的自进式疏堵喷头5包括壳体51、旋转喷头、尾座52；旋转喷头转动安装在壳体51的前端，尾座52固定安装在壳体51的后端，尾座52设置有用于与供水管道连接的接口524；尾座52内设置有沿轴向布置的与接口524相通的第一水流通道58以及均与第一水流通道58相通的沿径向布置的第二水流通道525和第三水流通道526；旋转喷头上设置有与第一水流通道58相通的前喷嘴531与旋转喷嘴532，前喷嘴531位于旋转头53的中心，旋转喷嘴532安装在前喷嘴531一侧，且开口方向朝旋转头53的周向倾斜。

第二水流通道525的末端设置有开口朝向尾座52后方的后喷嘴521；第三水流通道526的末端设置有开口朝向壳体51侧面的侧喷嘴522；旋转喷头在旋转喷嘴532的射流驱动下自旋转，尾座52在后喷嘴521的射流驱动下带动壳体51向前移动。

其中，旋转喷头5包括旋转头53、旋转轴54；旋转头53固定安装在旋转轴54的一端，旋转轴54的另一端延伸至壳体51内，并套装于第一水流通道58上。尾座52上设置有螺旋槽523，螺旋槽523位于旋转轴54与第一水流通道58之间，形成螺旋水流通道；螺旋水流通道一端与第一水流通道58连通，另一端与第三水流通道526连通。

旋转轴54的远离旋转头53的一端设置有凹形台阶542，凹形台阶542与尾座52之间形成缓冲腔；缓冲腔位于第三水流通道526与螺旋水流通道之间，并与第三水流通道526与螺旋水流通道连通。

旋转轴54通过复合型滚针轴承55转动安装在壳体51内，旋转轴54上设置有限位凸台541，复合型滚针轴承55与限位凸台541接触，通过限位凸台541限位。旋转轴54与壳体51之间通过格莱圈56动密封，旋转头53内设置有密封凸台533，密封凸台533与旋转轴54之间通过密封圈57端面密封。

旋转喷嘴532有一个或呈圆形阵列分布多个；侧喷嘴522与后喷嘴521均有多个，且均呈圆形阵列分布。

本实施例中的疏堵装置1还包括保护壳15，保护壳15固定安装机架11上，卷管装置12、推进装置13、高压泵组14均安装在保护壳15内；保护壳15上设置有透明的观察窗118，用于实时液压管6，防止液压管6打结，保护壳15上还安装有吊环111，用于吊装移动。机架11的底部安装有万向支撑轮17与定向支撑轮18，且定向支撑轮18上安装有制动机构19；机架11上还安装有推拉杆114，用于人工推拉移动；推拉杆114上安装有制动把手117，制动把手117与制动机构19连接，通过制动把手117进行控制制动。

本实施例中的卷管马达122、推进马达、高压泵组14均采用气动元件，将高压泵组14、推进装置13、卷管装置12采用球阀、双阳直接、直通通过气源处理元件112与矿井压风管路相连接，同时，高压泵组14采用球阀、双阳直接、直通与矿井供水管路相连接。球阀上对应设置球阀延长杆113对球阀进行控制，高压泵组14上连接有调压阀116与压力表115，以进行水压控制。

本实施例中的井下抽采管道疏堵系统的工作过程如下：

首先，将疏堵装置1吊装或推送至瓦斯抽采管道7的清洗段处，将液压管6的一端与自进式疏堵喷头5连接，另一端与高压泵组14连接，将高压泵组14与矿井供水管路相连接，将卷管马达122、推进马达、夹紧气缸132与矿井压风管路相连接。

将转向排渣一体装置2连接在其中一个固定三通管21上，将转向输送器24插入排渣三通23内，并固定。排渣三通管23的侧管232连接排渣装置3。与该固定三通管21相邻的固定三通管连接放水器4。

然后，打开夹紧气缸132，使上盘134下移，将液压管6夹持在主动轮137与被动轮135之间，打开推进马达，使主动轮137转动，带动液压管6向前推进，将自进式疏堵喷头5推入抽采管道中，打开球阀，使高压泵组14开始工作，将高压水输送至自进式疏堵喷头5。

接着，自进式疏堵喷头5在抽采管道内进行疏堵作业，高压水从前喷嘴531、旋转喷嘴532、后喷嘴521、侧喷嘴522射出，形成高速水射流，对抽采管道内的堵塞物进行冲刷、清洗，将堵塞物带出抽采管道。旋转喷嘴532的射流在旋转喷头上产生反作用力，使旋转喷头在旋转轴54上自旋转，从而实现对抽采管道内的堵塞物的全方位清洗。后喷嘴521的射流在尾座52上产生反作用力，使尾座52带动壳体51向前移动，从而实现自进式疏堵喷头5的自进功能。清洗过程中通过控制水压调节清洗速度。

清洗疏堵过程中，通过排渣装置3同时进行水渣收集与外排作业，部分水渣进入相邻的放水器4中。

最后，当自进式疏堵喷头5完成疏堵作业后，关闭高压泵组14，反转推进马达与卷管马达122，将液压管6卷收。将自进式疏堵喷头5从抽采管道中取出，完成一次疏堵作业。

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)

1.一种井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：包括疏堵装置、转向排渣一体装置、排渣装置；

所述转向排渣一体装置包括设于抽采管道上的固定三通管，依次串接于所述固定三通管下方的闸阀、排渣三通管，以及可拆卸式设于排渣三通管内的转向输送器；所述排渣三通管包括直管以及倾斜设于直管侧壁上的侧管；所述直管一端与闸阀可拆卸式连接，所述转向输送器从直管另一端插入，穿过闸阀并延伸至固定三通管内；所述转向输送器内设有贯通转向输送器的送管通道；所述侧管一端通过直管与闸阀相通，另一端连通所述排渣装置；

所述疏堵装置包括机架、卷管装置、推进装置、高压泵组、液压管、自进式疏堵喷头以及控制系统；所述卷管装置、推进装置、高压泵组均与控制系统连接，并受控制系统控制；所述液压管一端与高压泵组连接，另一端与自进式疏堵喷头连接，通过高压泵组输送高压水至自进式疏堵喷头；所述液压管缠绕于卷管装置上，通过卷管装置旋转实现液压管的卷收；所述推进装置位于卷管装置的一侧，且与卷管装置联动，夹持推送液压管将自进式疏堵喷头从送管通道中进入抽采管道中，通过射流进行疏堵作业。

2.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述抽采管道上间隔设有多个固定三通管，每个固定三通管上均设有闸阀；当其中一个固定三通管连接排渣三通管进行疏堵作业时，与该固定三通管相邻的固定三通管上的闸阀连接有放水器；

所述放水器包括设于放水支架上的集水腔体；所述集水腔体的侧壁上设有连接管，所述连接管通过软管连接抽采管道的排渣管；所述连接管与集水腔体之间通过第一负压单向阀单向连通；所述集水腔体与连接管上均设有气管接口，并通过气管相互连通；所述集水腔体为密闭腔体，所述集水腔体的顶部设有正压单向阀，底部设有用于向外排水渣的第二负压单向阀；所述正压单向阀上连接有浮球驱动机构，用于控制正压单向阀的开闭；正压单向阀关闭时，第一负压单向阀打开，第二负压单向阀关闭，水渣从连接管进入集水腔体；正压单向阀打开时，第一负压单向阀关闭，第二负压单向阀打开，水渣从集水腔体经第二负压单向阀外排；

浮球驱动机构包括浮球、顶杆、活动磁吸装置、固定磁吸装置；所述集水腔体内设有内放水支架，所述顶杆滑动设于内放水支架上，顶杆的一端与浮球连接，另一端与正压单向阀相对，在浮球上升时打开正压单向阀；活动磁吸装置设于顶杆远离浮球的一端上，所述固定磁吸装置固定设于集水腔体的顶部，且与活动磁吸装置相对，浮球上升后，活动磁吸装置与固定磁吸装置相吸，磁力与浮球的浮力共同维持正压单向阀的打开状态；所述活动磁吸装置与固定磁吸装置的磁力小于浮球的重力；当集水腔体内水与浮球分离时，浮球在重力作用下使活动磁吸装置与固定磁吸装置分离，自动下降，关闭正压单向阀。

3.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述直管远离闸阀的一端设有密封环，所述密封环设于转向输送器与直管之间，防止渣水从直管流出；所述密封环靠近侧管的端面为斜面，且朝向侧管倾斜，使渣水通过斜面导流至侧管中；所述直管远离闸阀的一端还设有锁紧装置，用于固定所述转向输送器。

4.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述转向输送器包括中空管与转向头，所述转向头通过螺纹连接于中空管的一端；所述转向头内设有转向弯道，所述转向弯道的侧壁上设有引导轮；所述转向弯道一端的开口与中空管连通，另一端的开口位于转向头的侧壁上，所述转向弯道与中空管内孔共同形成所述送管通道；通过转动中空管与转向头，改变自进式疏堵喷头进入抽采管道的方向；所述中空管远离转向头的一端设有球阀，用于控制送管通道的开闭。

5.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述卷管装置包括底座、卷盘、卷管马达；所述底座固定设于机架上，所述卷盘转动设于底座上，所述液压管呈螺旋状缠绕于所述卷盘上；所述卷盘与卷管马达传动连接，并在卷管马达驱动下转动；所述卷管装置与推进装置之间设有摆动导向机构；所述摆动导向机构包括摆动导轮、滑块、摆动支架；所述摆动支架设于底座上，并位于卷管装置与推进装置之间；所述摆动支架上设有沿卷管装置旋转轴方向布置的滑轨，所述滑块滑动设于所述滑轨上；所述摆动导轮呈上下布置，转动设于所述滑块上，液压管从摆动导轮之间穿过，滑块随卷管装置上液压管的位置变化而滑动，对液压管进行导向与支撑。

6.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述推进装置包括推进支架、上盘、下盘、推送马达、夹紧气缸；所述下盘固定设于推进支架上；所述上盘与推进支架滑动连接，并位于下盘上方；所述下盘上转动设有主动轮，所述主动轮通过减速器与推送马达传动连接；所述上盘上转动设有被动轮，所述夹紧气缸固定设于推进支架上，并与上盘连接，驱动上盘滑动；被动轮与主动轮相对设置，夹紧气缸驱动上盘下移时，被动轮与主动轮夹持住液压管，通过推送马达驱动主动轮转动，从而带动液压管前进或后退；所述推进支架的一侧固定设有定位架，定位架上设有定位孔，液压管穿过定位孔，并受定位孔限位。

7.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述自进式疏堵喷头包括壳体、旋转喷头、尾座；所述旋转喷头转动设于壳体的前端，所述尾座固定设于壳体的后端，所述尾座设有用于与液压管连接的接口；所述尾座内设有沿轴向布置的与所述接口相通的第一水流通道以及均与所述第一水流通道相通的沿径向布置的第二水流通道和第三水流通道；所述旋转喷头上设有与第一水流通道相通的前喷嘴与旋转喷嘴，所述第二水流通道的末端设有开口朝向尾座后方的后喷嘴；所述第三水流通道的末端设有开口朝向壳体侧面的侧喷嘴；所述旋转喷头在旋转喷嘴的射流驱动下自旋转，尾座在后喷嘴的射流驱动下带动壳体向前移动；所述旋转喷头包括旋转头、旋转轴；所述旋转头固定设于旋转轴的一端，旋转轴的另一端延伸至壳体内，并套装于第一水流通道上；所述尾座上设有螺旋槽，所述螺旋槽位于旋转轴与第一水流通道之间，形成螺旋水流通道；所述螺旋水流通道一端与第一水流通道连通，另一端与第三水流通道连通；所述前喷嘴位于旋转头的中心，所述旋转喷嘴设于前喷嘴一侧，且开口方向朝旋转头的周向倾斜；所述旋转喷嘴有一个或呈圆形阵列分布多个；所述侧喷嘴与后喷嘴均有多个，且均呈圆形阵列分布。

8.根据权利要求7所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述旋转轴的远离旋转头的一端设有凹形台阶，凹形台阶与尾座之间形成缓冲腔；所述缓冲腔位于第三水流通道与螺旋水流通道之间，并与第三水流通道与螺旋水流通道连通；所述旋转轴通过复合型滚针轴承转动设于壳体内；所述旋转轴上设有限位凸台，所述复合型滚针轴承与所述限位凸台接触，通过限位凸台限位；所述旋转轴与壳体之间通过格莱圈密封。

9.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述疏堵装置还包括保护壳，所述保护壳固定设于机架上，所述卷管装置、推进装置、高压泵组均设于保护壳内；所述保护壳上设有观察窗，所述保护壳上还设有吊环，用于吊装移动；所述机架底部设有万向支撑轮与定向支撑轮，且定向支撑轮上设有制动机构；所述机架上还设有推拉杆用于人工推拉移动；推拉杆上设有制动把手，制动把手与制动机构连接，控制制动。

10.根据权利要求1所述的井下抽采管道疏堵系统，其特征在于：所述排渣装置包括设于排渣支架上的缓冲腔体与排渣腔体；所述缓冲腔体固定设于排渣腔体的侧壁上，并与排渣腔体之间通过第一负压单向阀单向连通；所述缓冲腔体远离排渣腔体的一端设有竖向布置的连接管，所述连接管通过法兰外接抽采管道的排渣管；

所述缓冲腔体与排渣腔体上均设有气管接口，并通过气管相互连通；所述排渣腔体为密闭腔体，所述排渣腔体的顶部设有正压单向阀，底部设有用于向外排水渣的第二负压单向阀；所述正压单向阀上连接有浮球驱动机构，用于控制正压单向阀的开闭；正压单向阀关闭时，第一负压单向阀打开，第二负压单向阀关闭，水渣从缓冲腔体进入排渣腔体；正压单向阀打开时，第一负压单向阀关闭，第二负压单向阀打开，水渣从排渣腔体经第二负压单向阀外排；

浮球驱动机构包括浮球、顶杆、活动磁吸装置、固定磁吸装置；所述排渣腔体内设有内排渣支架，所述顶杆滑动设于内排渣支架上，顶杆的一端与浮球连接，另一端与正压单向阀相对，在浮球上升时打开正压单向阀；

活动磁吸装置设于顶杆远离浮球的一端上，所述固定磁吸装置固定设于排渣腔体的顶部，且与活动磁吸装置相对，浮球上升后，活动磁吸装置与固定磁吸装置相吸，磁力与浮球的浮力共同维持正压单向阀的打开状态；所述活动磁吸装置与固定磁吸装置的磁力小于浮球的重力；当排渣腔体内水与浮球分离时，浮球在重力作用下使活动磁吸装置与固定磁吸装置分离，自动下降，关闭正压单向阀。