CN202325631U - 用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，该分离装置由气渣收集器和设有用于加湿的水雾喷嘴的气渣分离器构成，气渣收集器下端固定连接有井口锚定器或套管锚定器，井口锚定器锚定在预钻孔孔口，或者套管锚定器锚定在预钻孔孔口上部，井口锚定器或者套管锚定器的上部分一段外周与预钻孔内壁形成密封连接，井口锚定器或套管锚定器的内孔与二次钻孔孔径相适应；所述气渣收集器可与二次钻孔的钻杆杆部形成密封连接，气渣收集器通过管路与气渣分离器的进气口连接，气渣分离器的排气口与具有负压的气体收集系统的回流管连通。本实用新型的有益效果是，除尘效果好、无瓦斯泄漏、水灾隐患和人身伤害隐患，且结构简单、制造成本低。

Description

用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置

技术领域

本实用新型涉及煤层瓦斯抽采技术领域，特别是一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置。

背景技术

在瓦斯抽采和煤层开采中的穿层孔、本煤层孔、工作面掘进、石门揭煤等都需要进行大量的井下钻孔工作。矿井瓦斯是一种比煤炭开采寿命更长久的优质能源，据有关专家估算，其储量甚至超过天然气的储量。按煤层瓦斯含量平均数值计算，全世界煤层中的瓦斯贮存量可达100万亿立方米以上。我国是继俄罗斯、加拿大之后的第三大储量国,占世界排名前12位国家资源总量的13﹪。煤具有煤尘爆炸危险性，但因煤层含水，一般煤尘不大，因而各矿均未发生煤尘爆炸事故。但矿井瓦斯含量高，瓦斯爆炸会引起煤尘爆炸，从而增加破坏性。因此，对瓦斯的治理已成为各矿井保证安全生产的首要任务，如何治理已成为各矿迫切需要解决的问题，采用合理的抽采方法对矿井瓦斯进行治理对实现矿井生产的安全高效具有重要意义。煤矿井下钻进过程是粉尘产生量大且集中的场所，钻孔产生的呼吸性粉尘达到90%以上，煤尘四处飞扬。粉尘对人的眼睛、耳、皮肤、消化系统、呼吸系统都会产生很大程度的伤害，特别是对人的呼吸系统。如果工人长期在粉尘含量超标的环境中，极易造成严重的尘肺病。由于煤尘具有自然性和爆炸性，煤尘爆炸危险性普遍存在，危害严重。钻孔过程中瓦斯含量大，极易造成回风超限，而且同浓度很高的煤尘混合在一起，更提高了爆炸的危险性及中毒事故。传统的方法是在孔口喷水或者喷雾，除尘效果不好。因此，现行的钻孔除尘及瓦斯治理措施已难以满足高效生产的需求，迫切需要一种新型的煤矿井下钻孔的气渣分离装置。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种除尘效果好、无瓦斯泄漏和水灾隐患的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，该分离装置由气渣收集器和气渣分离器构成，气渣收集器下端固定连接有井口锚定器或套管锚定器，井口锚定器锚定在预钻孔孔口，或者套管锚定器锚定在预钻孔孔口上部，井口锚定器或者套管锚定器的上部分一段外周与预预钻孔内壁形成密封连接，井口锚定器或套管锚定器的内孔与二次钻孔孔径相适应；所述气渣收集器可与二次钻孔的钻杆杆部形成密封连接，气渣收集器通过管路与气渣分离器的进气口连接，气渣分离器的排气口与具有负压的气体收集系统的回流管连通。

将采用上述方案的本实用新型用于分离井下钻孔的含杂质的气体时，先钻一具有一定深度预钻孔，该预钻孔直径大于需要继续钻的抽采孔直径，在该预钻孔内安装本分离装置的气渣收集器，并使其与该预钻孔孔壁密封固定，钻抽采孔的钻头穿过气渣收集器，气渣收集器与抽采孔的钻杆形成密封接触。钻抽采孔时产生的粉尘及煤层从钻孔的孔中逸出的瓦斯气体混合后，在气体收集系统的负压作用下通过气渣收集器进入气渣分离器，固体杂质及粉尘被气渣分离器分离并滞留在气渣分离器中，瓦斯气体被气体收集系统收集，实现气渣分离的目的，且集中由分离装置分离可确保气渣的分离效果。不需要孔口喷水或者喷雾，从而消除了水灾隐患，瓦斯气体也不会四处散布逃逸，也消除了瓦斯泄漏的隐患，更不会对人体造成伤害，故使用安全。

本方案中所述的套管锚定器是一种可在市场上购买的产品，该套管锚定器可选用湖北省荆州市赛瑞能源技术有限公司生产的SAC—1系列产品中的一种，其内孔与二次钻孔直径相适应。该产品通常用于油井抽采石油或气井抽采瓦斯气时固定抽采管，应用该套管锚定器时，只需在抽采管加工与其相配的螺纹，通过螺纹将二者连接，按照使用说明书操作即可实现通过套管锚定器对抽采管与预钻孔孔壁的锚定，必要时，在套管锚定器上方的抽采管外壁与预钻孔的内壁之间填充密封填料对抽采管与预钻孔的密封。本方案中所述的井口锚定器与套管锚定器的结构近似，只是在上端设有连接用法兰，需要在抽采管上设置相应的法兰，二者通过法兰连接，同时，在上部一段外周上设有一密封环，采用充气方式，通过该密封环可使井口锚定器上端的一部分外壁与预钻孔内壁形成密封连接，不必另设密封填料，其操作更简单，可直接用于瓦斯气抽采。

优选的技术方案，所述气渣分离器由气渣分离一室和气渣分离二室组成，气渣分离一室和气渣分离二室之间形成有气路通道；气渣分离一室用于分离混合气中的固体杂质，气渣分离一室的进气端构成气渣分离器的进气口；气渣分离二室用于分离混合气中的粉尘杂质，气渣分离二室的排气端构成气渣分离器的排气口。将固体杂质和粉尘采用不同的分离装置进行分离，可进一步确保分离效果。

进一步优选的技术方案，所述气渣分离一室和气渣分离二室在同一箱体上形成，在箱体内的中部设有竖隔板，竖隔板由箱体底部向上延伸，竖隔板的上端面与箱体顶面之间具有设定距离以形成气渣分离一室和气渣分离二室之间的气路通道，竖隔板与箱体前端部分形成气渣分离一室；所述进气口设在箱体后端上部，进气口的进气方向向下；所述气渣分离二室内设有导风板，导风板固定在箱体顶面并向下延伸，导风板的下端与箱体的底板具有设定距离，导风板使经固体分离后的混合气体从下部进入气渣分离二室，导风板前端与箱体形成气渣分离二室；所述气渣分离二室内设有用于加湿除尘的水雾喷嘴，水雾喷嘴位于导风板一侧的箱体上部，水雾喷嘴通过进水阀及水管与压力水源接通；所述排气口位于箱体前端。气渣分离一室和气渣分离二室在同一箱体上形成可减小分离器的体积，节约占地面积和空间，制造成本低；气渣分离一室利用固体杂质比重大的特性，在混合气体进入箱体后的短暂停留而自然下落实现分离，其结构简单，制造成本低；气渣分离二室利用粉尘易溶于水或者吸水的特性，使粉尘被加湿或者溶于水中后在重力作用下下沉而与气体实现分离，分离效果好，且结构简单。

再进一步优选的技术方案，所述气渣分离一室还设有用于清除固体渣的除渣门，除渣门可拆装地密封连接在箱体后端；所述气渣分离二室还设有出水排渣管道、观察窗，出水排渣管道设在箱体底部，出水排渣管道上设有出水排渣阀门；所述观察窗可拆装地固定连接在箱体侧壁上，观察窗用于观察箱体内的积水和粉尘沉积量，以便及时排渣和排污，确保稳定的分离效果，且结构简单。在将该装置用于瓦斯气抽采时，也不会造成瓦斯气中的空气量超标而带来爆炸的安全隐患，同时，也可确保水分含量低，提高瓦斯气质量。

优选的技术方案，所述气渣收集器包括主管、支管，主管与支管构成三通结构，主管下端通过螺纹与套管锚定器固定连接或者通过法兰与井口锚定器固定连接；支管通过管路与气渣分离器的进气口连通；主管位于支管的上端内部设有密封套；在进行二次钻孔时，密封套密封连接在钻杆外周与主管内壁之间；所述主管上还设有插板阀，在钻杆退出且插板阀的插板插入后，密封套端面与插板端面形成密封连接。使用时，向气囊中充灌压力气体，以确保瓦斯气不从预钻孔的孔壁逸出；闸板阀用于在不需进行钻孔后的瓦斯抽采时，因此，即使在钻孔完成后，气渣收集器可继续使用而不需更换，其使用方便，适用范围广。

进一步优选的技术方案，所述插板阀包括插板盒，插板盒两侧面上分别固定连接有第一主管和第二主管，第一主管和第二主管构成主管，第一主管与所述支管构成三通结构，第一主管下端可伸入预钻孔中，插板盒上设有连通第一主管和第二主管内孔的通孔，通孔与第一主管和第二主管的内孔共同形成主管的内孔；所述插板滑动配合在插板盒形成的插槽中。确保闸板阀功能可靠，且结构简单。

更进一步优选的技术方案，所述插板还固定连接有杆状手柄，手柄端部固定连接有拉环，手柄的杆状外部滑动配合有支撑套，支撑套通过设在两侧的支架与插板盒固定连接。确保闸板阀操作方便。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是，除尘效果好、无瓦斯泄漏、水灾隐患和人身伤害隐患，且结构简单、制造成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型中的箱体俯视图。

图3是本实用新型实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1  参见图1、图2，一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，该分离装置由气渣收集器3和气渣分离器4构成，气渣收集器3下端固定连接有SAC—1套管锚定器36，SAC—1套管锚定器36锚定在预钻孔上部，SAC—1套管锚定器36的内孔通径与二次钻孔孔径相适应，气渣收集器3可与二次钻孔的钻杆杆部形成密封连接，气渣收集器3通过管路与气渣分离器4的进气口41连接，气渣分离器4的排气口42与具有负压的气体收集系统的回流管5连通。

所述气渣分离器4由气渣分离一室43和气渣分离二室44组成，气渣分离一室43和气渣分离二室44之间形成有气路通道；气渣分离一室43用于分离混合气中的固体杂质，气渣分离一室43的进气端构成气渣分离器4的进气口41；气渣分离二室44用于分离混合气中的粉尘杂质，气渣分离二室44的排气端构成气渣分离器4的排气口42。

所述气渣分离一室43和气渣分离二室44在同一箱体6上形成，在箱体6内的中部设有竖隔板61，竖隔板61由箱体6底部向上延伸，竖隔板61的上端面与箱体6顶面之间具有设定距离以形成气渣分离一室43和气渣分离二室44之间的气路通道，竖隔板61与箱体6前端部分形成气渣分离一室43；所述进气口41设在箱体6后端上部，进气口41的进气方向向下；所述气渣分离二室44内设有导风板7，导风板7固定在箱体6顶面并向下延伸，导风板7的下端与箱体6的底板6a具有设定距离，导风板7使经固体分离后的混合气体从下部进入气渣分离二室44，导风板7前端与箱体6形成气渣分离二室44；所述气渣分离二室44内设有用于加湿除尘的水雾喷嘴8，水雾喷嘴8位于导风板7一侧的箱体6上部，水雾喷嘴8通过进水阀81及水管与压力水源接通；所述排气口42设有三个，三个排气口42分布在箱体6前端。

所述气渣分离一室43还设有用于清除固体渣的除渣门431，除渣门431可拆装地密封连接在箱体6后端；所述气渣分离二室44还设有出水排渣管道441、观察窗443，出水排渣管道441设在箱体6底部，出水排渣管道441上设有出水排渣阀门441a；所述观察窗443可拆装地固定连接在箱体6侧壁上，观察窗443用于观察箱体6内的积水和粉尘沉积量。

所述气渣收集器3包括主管31、支管32，主管31与支管32构成三通结构，主管31下端通过螺纹与SAC—1套管锚定器36固定连接；支管32通过管路与气气渣分离器4的进气口41连通；主管31位于支管32的上端内部设有密封套34；在进行二次钻孔时，密封套34密封连接在钻杆外周与主管31内壁之间；所述主管31上还设有插板阀，在钻杆退出且插板阀的插板1插入后，密封套34端面与插板1端面形成密封连接。

所述插板阀包括插板盒2，插板盒2两侧面上分别固定连接有第一主管31a和第二主管31b，第一主管31a和第二主管31b构成主管31，第一主管31a与所述支管32构成三通结构，第一主管31a下端可伸入预钻孔中，插板盒2上设有连通第一主管31a和第二主管31b内孔的通孔，通孔与第一主管31a和第二主管31b的内孔共同形成主管31的内孔；所述插板1滑动配合在插板盒2形成的插槽中。

所述插板1还固定连接有杆状手柄11，手柄11端部固定连接有拉环12，手柄11的杆状外部滑动配合有支撑套13，支撑套13通过设在两侧的支架14与插板盒2固定连接。

若将本实施例的气渣分离装置专用于井下瓦斯气抽采时，在气渣收集器3的主管31与预钻孔壁之间填充密封填料35以使主管31外壁与预钻孔内壁之间形成密封，同时，插板阀的插板1插入，使密封套34端面与插板1端面形成密封连接。

实施例2  参见图3，一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，该分离装置由气渣收集器3和气渣分离器4构成，气渣收集器3下端通过连接有井口锚定器33，井口锚定器33锚定在预钻孔孔口，井口锚定器33上部一段外周与预预钻孔内壁形成密封连接，井口锚定器33的内孔通径与二次钻孔孔径相适应，气渣收集器3可与二次钻孔的钻杆杆部形成密封连接，气渣收集器3通过管路与气渣分离器4的进气口41连接，气渣分离器4的排气口42与具有负压的气体收集系统的回流管5连通。

所述气渣收集器3包括主管31、支管32，主管31与支管32构成三通结构，主管31下端通过法兰与井口锚定器33固定连接；支管32通过管路与气气渣分离器4的进气口41连通；主管31位于支管32的上端内部设有密封套34；在进行二次钻孔时，密封套34密封连接在钻杆外周与主管31内壁之间；所述主管31上还设有插板阀，在钻杆退出且插板阀的插板1插入后，密封套34端面与插板1端面形成密封连接。

本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。

以上虽然结合了附图描述了本实用新型的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本实用新型的范围和意图之内的。

Claims (7)

1.一种用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：该分离装置由气渣收集器（3）和气渣分离器（4）构成，气渣收集器（3）下端固定连接有井口锚定器（33）和套管锚定器（36），井口锚定器（33）锚定在预钻孔孔口，套管锚定器（36）锚定在预钻孔孔口上部，井口锚定器（33）和套管锚定器（36）的内孔与二次钻孔孔径相适应；所述气渣收集器（3）可与二次钻孔的钻杆杆部形成密封连接，气渣收集器（3）通过管路与气渣分离器（4）的进气口（41）连接，气渣分离器（4）的排气口（42）与具有负压的气体收集系统的回流管（5）连通。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：所述气渣分离器（4）由气渣分离一室（43）和气渣分离二室（44）组成，气渣分离一室（43）和气渣分离二室（44）之间形成有气路通道；气渣分离一室（43）用于分离混合气中的固体杂质，气渣分离一室（43）的进气端构成气渣分离器（4）的进气口（41）；气渣分离二室（44）用于分离混合气中的粉尘杂质，气渣分离二室（44）的排气端构成气渣分离器（4）的排气口（42）。

3.根据权利要求2所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：所述气渣分离一室（43）和气渣分离二室（44）在同一箱体（6）上形成，在箱体（6）内的中部设有竖隔板（61），竖隔板（61）由箱体（6）底部向上延伸，竖隔板（61）的上端面与箱体（6）顶面之间具有设定距离以形成气渣分离一室（43）和气渣分离二室（44）之间的气路通道，竖隔板（61）与箱体（6）前端部分形成气渣分离一室（43）；所述进气口（41）设在箱体（6）后端上部，进气口（41）的进气方向向下；所述气渣分离二室（44）内设有导风板（7），导风板（7）固定在箱体（6）顶面并向下延伸，导风板（7）的下端与箱体（6）的底板（6a）具有设定距离，导风板（7）使经固体分离后的混合气体从下部进入气渣分离二室（44），导风板（7）前端与箱体（6）形成气渣分离二室（44）；所述气渣分离二室（44）内设有用于加湿除尘的水雾喷嘴（8），水雾喷嘴（8）位于导风板（7）一侧的箱体（6）上部，水雾喷嘴（8）通过进水阀（81）及水管与压力水源接通；所述排气口（42）位于箱体（6）前端。

4.根据权利要求3所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：所述气渣分离一室（43）还设有用于清除固体渣的除渣门（431），除渣门（431）可拆装地密封连接在箱体（6）后端；所述气渣分离二室（44）还设有出水排渣管道（441）、观察窗（443），出水排渣管道（441）设在箱体（6）底部，出水排渣管道（441）上设有出水排渣阀门（441a）；所述观察窗（443）可拆装地固定连接在箱体（6）侧壁上，观察窗（443）用于观察箱体（6）内的积水和粉尘沉积量。

5.根据权利要求1所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：所述气渣收集器（3）包括主管（31）、支管（32），主管（31）与支管（32）构成三通结构，主管（31）下端通过螺纹与套管锚定器（36）固定连接或者通过法兰与井口锚定器（33）固定连接；支管（32）通过管路与气气渣分离器（4）的进气口（41）连通；主管（31）位于支管（32）的上端内部设有密封套（34）；在进行二次钻孔时，密封套（34）密封连接在钻杆外周与主管（31）内壁之间；所述主管（31）上还设有插板阀，在钻杆退出且插板阀的插板（1）插入后，密封套（34）端面与插板（1）端面形成密封连接。

6.根据权利要求5所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：所述插板阀包括插板盒（2），插板盒（2）两侧面上分别固定连接有第一主管（31a）和第二主管（31b），第一主管（31a）和第二主管（31b）构成主管（31），第一主管（31a）与所述支管（32）构成三通结构，第一主管（31a）下端可伸入预钻孔中，插板盒（2）上设有连通第一主管（31a）和第二主管（31b）内孔的通孔，通孔与第一主管（31a）和第二主管（31b）的内孔共同形成主管（31）的内孔；所述插板（1）滑动配合在插板盒（2）形成的插槽中。

7.根据权利要求6所述的用于煤矿井下钻孔的气渣分离及煤层气回收装置，其特征在于：所述插板（1）还固定连接有杆状手柄（11），手柄（11）端部固定连接有拉环（12），手柄（11）的杆状外部滑动配合有支撑套（13），支撑套（13）通过设在两侧的支架（14）与插板盒（2）固定连接。

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