CN204175336U - 一种采空区瓦斯快速封堵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采空区瓦斯快速封堵装置，其结构简单，可以对采空区瓦斯进行快速、临时的封堵，可以在永久性封堵墙垒砌之前对采空区瓦斯进行封堵，同时能实现快速移动，灵活性大，可实现多次、重复利用，利用率高，从而大大降低采空区瓦斯对煤矿开采的影响，有效解决采空区垒砌封闭墙存在的严重不足，对降低矿井通风难度、实现煤矿安全、高效生产具有重大意义；同时，多级固定装置便于柔性气包成型，且能避免柔性气包在局部区域变形过大，操作使用便捷，既可以满足井下狭小空间的要求，又便于快速移动，同时可以对装置进行回收，实现多次利用，降低治理成本。

Description

一种采空区瓦斯快速封堵装置

技术领域

本实用新型属于煤矿采空区瓦斯治理技术领域，特别涉及一种采空区瓦斯快速封堵装置。

背景技术

目前，我国煤炭生产正朝着高效化、机械化和集约化的方向发展；但是，煤与瓦斯突出等瓦斯灾害事故已经成为制约其快速发展的重要因素。同时，煤矿自然条件差、灾害源增多，也使煤炭安全生产条件逐渐恶化。据统计，2010年，全国发生煤矿事故1403起、死亡2433人，其中瓦斯事故占10.3%，死亡人数占25.7%；2011年，全国发生煤矿事故1201起、死亡1973人，其中瓦斯事故占9.9%，死亡人数占27%；2012年，全国发生煤矿事故779起、死亡1384人，其中瓦斯事故占9.2%，死亡人数占25.3%；2013年，全国发生煤矿事故604起、死亡1067人，其中瓦斯事故占9.77%，死亡人数占32.6%。由此可知：瓦斯事故造成的人员死亡比例较高，是危害煤矿生产的大敌；尤其是近几年来，随着煤矿开采深度、开采强度的增加，导致煤与瓦斯突出事故不断发生。因此，加强煤矿瓦斯治理工作变得更加重要，而采空区瓦斯治理是煤矿瓦斯治理的一个重要组成部分。

采空区在受到煤矿采掘影响以后，孔裂隙大量发育，导致围岩、临近层以及留煤瓦斯大量涌入采空区。采空区大量存在的游离瓦斯在回采面通风压力作用下不断涌入回采工作面，既增加了回采面通风难度，又增加了风流瓦斯浓度，使瓦斯超限的危险性增加。

目前，对采空区瓦斯进行封存治理主要采用封闭墙的方法，将采空区瓦斯进行封堵。但是，存在封闭墙垒砌施工慢、过多的封闭墙增加了人力、物力消耗等缺陷，施工成本高，适用性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简便和施工速度快、成本低的采空区瓦斯快速封堵装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：采空区瓦斯快速封堵装置，包括采空区内位于回采工作面一侧的临时封堵墙，临时封堵墙包括多级固定装置和多级固定装置上的柔性气包；多级固定装置包括两平行设置的水平向多级伸缩机构和固定在水平向多级伸缩机构上的垂向多级伸缩机构，水平向多级伸缩机构包括至少两个滑动套设的水平滑套，垂向多级伸缩机构固定在水平滑套前端，垂向多级伸缩机构包括至少两个滑动套设的垂向滑套；柔性气包朝向回采工作面的一侧设有气包进气管，气包进气管上设有压力表和阀门。

所述水平向多级伸缩机构包括依次套设的水平向一级滑套、水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套，水平向一级滑套、水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套逐级加长，水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套后端设有防脱凸台；垂向多级伸缩机构包括依次套设的垂向一级滑套、垂向二级滑套和垂向三级滑套，垂向一级滑套、垂向二级滑套和垂向三级滑套逐级加长，垂向二级滑套和垂向三级滑套后端设有防脱凸台。

所述垂向一级滑套的前后两端、垂向二级滑套和垂向三级滑套的前端分别设有气包固定点，柔性气包侧面上均布有与气包固定点相应的附着点，气包固定点与附着点相连。

所述气包进气管端部设有压风管路连接头。

所述水平向多级伸缩机构前后两端分别设有底座，两水平向多级伸缩机构通过水平向一级滑套后端之间、水平向五级滑套前端之间的连杆相连。

所述垂向多级伸缩机构上设有收缩固定机构，收缩固定机构包括“L”形控制体、垂向一级滑套侧壁垂直设置的下固定柱和垂向三级滑套端面同轴设置的上固定柱，“L”形控制体通过端部的圆套环挂接在上固定柱和下固定柱上。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：

1、本实用新型结构简单，可以对采空区瓦斯进行快速、临时的封堵，可以在永久性封堵墙垒砌之前对采空区瓦斯进行封堵，同时能实现快速移动，灵活性大，可实现多次、重复利用，利用率高，从而大大降低采空区瓦斯对煤矿开采的影响，有效解决采空区垒砌封闭墙存在的严重不足，对降低矿井通风难度、实现煤矿安全、高效生产具有重大意义；同时，多级固定装置便于柔性气包成型，且能避免柔性气包在局部区域变形过大，操作使用便捷，既可以满足井下狭小空间的要求，又便于快速移动，同时可以对装置进行回收，实现多次利用，降低治理成本。

2、在水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套的后端设有防脱凸台，防脱凸台用于防止水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套向右伸出时从上级滑套中滑脱；在垂向二级滑套和垂向三级滑套的后端设有防脱凸台，防脱凸台用于防止垂向二级滑套和垂向三级滑套向上伸出时从上级滑套中滑脱，安全可靠。

3、垂向一级滑套的前后两端、垂向二级滑套和垂向三级滑套的前端分别设有气包固定点，柔性气包的两侧面上均布有与气包固定点相应的附着点，柔性气包和多级固定装置通过气包固定点和附着点相连，每级垂向多级伸缩机构的滑套上均设置一个气包固定点，可保证柔性气包的顺畅伸展与收缩，使用方便。

4、在垂向多级伸缩机构上设有收缩固定机构，可避免柔性气包在垂直方向和水平方向同时展开带来的施工不便，保证伸缩稳定性。

附图说明

图1为本实用新型采空区瓦斯快速封堵装置的结构示意图；

图2为图1中临时封堵墙的俯视图；

图3为图2中多级固定装置的结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图2中柔性气包的结构示意图；

图6为图3垂向多级伸缩机构的收缩状态示意图。

具体实施方式

如图1-图6所示的采空区瓦斯快速封堵装置，其包括采空区8内位于回采工作面1右侧的临时封堵墙7，所述的临时封堵墙7包括多级固定装置16和多级固定装置16上的柔性气包15，多级固定装置16便于柔性气包15成型，且能避免柔性气包15在局部区域变形过大。

多级固定装置16包括两平行设置的水平向多级伸缩机构和固定在水平向多级伸缩机构上的垂向多级伸缩机构，其中水平向多级伸缩机构包括依次套设的水平向一级滑套20、水平向二级滑套21、水平向三级滑套22、水平向四级滑套23和水平向五级滑套24，水平向一级滑套20、水平向二级滑套21、水平向三级滑套22、水平向四级滑套23和水平向五级滑套24逐级加长，且在水平向二级滑套21、水平向三级滑套22、水平向四级滑套23和水平向五级滑套24的后端设有防脱凸台33，防脱凸台33用于防止水平向二级滑套21、水平向三级滑套22、水平向四级滑套23和水平向五级滑套24向右伸出时滑脱。为了保证装置的稳定性，在水平向多级伸缩机构前后两端分别设有底座13，即水平向一级滑套20和水平向五级滑套24上分别设有底座13，两水平向多级伸缩机构通过水平向一级滑套20之间、水平向五级滑套24之间的连杆25相连。

垂向多级伸缩机构包括依次套设的垂向一级滑套19、垂向二级滑套18和垂向三级滑套17，垂向一级滑套19、垂向二级滑套18和垂向三级滑套17逐级加长，且在垂向二级滑套18和垂向三级滑套17的后端设有防脱凸台34，防脱凸台34用于防止垂向二级滑套18和垂向三级滑套17向上伸出时滑脱。垂向多级伸缩机构与水平向多级伸缩机构通过垂向一级滑套19下端和水平向一级滑套20右端相连。垂向一级滑套19的前后两端、垂向二级滑套18和垂向三级滑套17的前端分别设有气包固定点14，柔性气包15的两侧面上均布有与气包固定点14相应的附着点5，柔性气包15和多级固定装置16通过气包固定点14和附着点5相连。每级垂向多级伸缩机构的滑套上均设置一个气包固定点14，可保证柔性气包15的顺畅伸展与收缩，使用方便。

在柔性气包15朝向回采工作面1的一侧面上设有与进风巷3相应的气包进气管6，气包进气管6上设有压力表11和阀门4，气包进气管6端部还设有压风管路连接头10。

为了避免柔性气包15在垂直方向和水平方向同时展开带来的施工不便，保证伸缩稳定性，在垂向多级伸缩机构上设有收缩固定机构，收缩固定机构包括“L”形控制体28、垂向一级滑套19侧壁上垂直设置的下固定柱30和垂向三级滑套17端面上同轴设置的上固定柱29，“L”形控制体28通过端部的圆套环挂接在上固定柱29和下固定柱30上，从而防止垂向多级伸缩机构随意伸展。

在本实施方式中，柔性气包15展开后与采空区8的横截面（垂直工作面推进方向）相适应，其中柔性气包15的长度稍大于回采工作面1的宽度，柔性气包15的高度稍大于采空区8的高度，柔性气包15展开后的整体厚度为20cm~30cm，在实际应用时可根据实际情况进行调整；柔性气包15通过压风管路连接头10与煤矿井下压风管路连接形成注气通道，煤矿井下压风管路对柔性气包15进行充气，使其膨胀、支撑，采用压力表11对其注入压力进行监测，通过阀门4对其开启/关闭进行控制。

不限于上述实施方式，在本实用新型中：水平向多级伸缩机构上也可以设置收缩固定机构，该收缩固定机构与垂向多级伸缩机构上的收缩固定机构相同。

本实用新型的快速封堵抽采工艺包括如下步骤：

a、对柔性气包15的封闭性、水平向多级伸缩机构与垂向多级伸缩机构的伸缩性能进行检查，并在采空区8内选择临时封堵墙7的安放位置；

b、将本实用新型的快速封堵抽采装置移动至选择好的临时封堵墙7安放位置处，连接压风管路连接头10与煤矿井下压风管路，开启气包进气管6上的阀门4，观察压力表11的数值大小，对柔性气包15进行充气，柔性气包15的横向膨胀带动水平向多级伸缩机构逐渐展开，使柔性气包15先沿水平方向伸展至与采空区8内煤岩紧密接触；

c、卸下垂向多级伸缩机构上的“L”形控制体28，继续对柔性气包15充气，柔性气包15的纵向膨胀带动垂向多级伸缩机构逐渐展开，使柔性气包15再沿垂直方向伸展至与采空区8的煤岩顶底板紧密接触，此时关闭气包进气管6上的阀门4；

d、断开压风管路连接头10上的煤矿井下压风管路，开启气包进气管6上的阀门4，对柔性气包15进行放气，并对水平向多级伸缩机构和垂向多级伸缩机构进行回收；

e、随着回采工作面1的推进，不断重复上述步骤对采空区8内的瓦斯进行快速封堵和抽采，当抽采距离达到一定值时，垒砌永久性封堵墙9。

在上述步骤d中，垂向多级伸缩机构依靠自身重力收缩，水平向多级伸缩机构依靠人为挤压作用收缩。

Claims (6)

1.一种采空区瓦斯快速封堵装置，其特征在于，包括采空区内位于回采工作面一侧的临时封堵墙，临时封堵墙包括多级固定装置和多级固定装置上的柔性气包；多级固定装置包括两平行设置的水平向多级伸缩机构和固定在水平向多级伸缩机构上的垂向多级伸缩机构，水平向多级伸缩机构包括至少两个滑动套设的水平滑套，垂向多级伸缩机构固定在水平滑套前端，垂向多级伸缩机构包括至少两个滑动套设的垂向滑套；柔性气包朝向回采工作面的一侧设有气包进气管，气包进气管上设有压力表和阀门。

2.如权利要求1所述的采空区瓦斯快速封堵装置，其特征在于，所述水平向多级伸缩机构包括依次套设的水平向一级滑套、水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套，水平向一级滑套、水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套逐级加长，水平向二级滑套、水平向三级滑套、水平向四级滑套和水平向五级滑套后端设有防脱凸台；垂向多级伸缩机构包括依次套设的垂向一级滑套、垂向二级滑套和垂向三级滑套，垂向一级滑套、垂向二级滑套和垂向三级滑套逐级加长，垂向二级滑套和垂向三级滑套后端设有防脱凸台。

3.如权利要求2所述的采空区瓦斯快速封堵装置，其特征在于，所述垂向一级滑套的前后两端、垂向二级滑套和垂向三级滑套的前端分别设有气包固定点，柔性气包侧面上均布有与气包固定点相应的附着点，气包固定点与附着点相连。

4.如权利要求1、2或3所述的采空区瓦斯快速封堵装置，其特征在于，所述气包进气管端部设有压风管路连接头。

5.如权利要求4所述的采空区瓦斯快速封堵装置，其特征在于，所述水平向多级伸缩机构前后两端分别设有底座，两水平向多级伸缩机构通过水平向一级滑套后端之间、水平向五级滑套前端之间的连杆相连。

6.如权利要求5所述的采空区瓦斯快速封堵装置，其特征在于，所述垂向多级伸缩机构上设有收缩固定机构，收缩固定机构包括“L”形控制体、垂向一级滑套侧壁垂直设置的下固定柱和垂向三级滑套端面同轴设置的上固定柱，“L”形控制体通过端部的圆套环挂接在上固定柱和下固定柱上。