CN207296947U - 煤层打钻防喷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种煤层打钻防喷装置，包括膨胀封孔进钻抽气排水渣段、膨胀介质加压泵及瓦斯抽采计量器，所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段通过一注液管与膨胀介质加压泵连接，所述瓦斯抽采计量器通过一软管与膨胀封孔进钻抽气排水渣段连接。本实用新型具有回收瓦斯浓度高、防止瓦斯、煤尘喷孔及防止瓦斯泄漏、防止钻场工作人员打假孔，打错孔、地面监控中心能实时监测到井下打钻抽出的单孔瓦斯的流量、浓度、温度、压力、一氧化碳浓度等参数值的优点。

Description

煤层打钻防喷装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤层打钻防喷装置。

背景技术

当今煤矿瓦斯抽采工作比较落后，特别是煤矿井下针对打瓦斯钻孔时，在钻孔过程中流出大量瓦斯气体充满钻场巷道，容易引发瓦斯爆炸。甚至于出现瓦斯喷孔和煤与瓦斯突出事故，给煤矿安全生产带来了巨大的隐患，也浪费了大量可用于瓦斯发电的能源，以及增加大气的温室气体，对环境造成了破坏。

那么如何让煤矿钻瓦斯抽采孔时不让瓦斯气体泄漏到巷道？打钻时如何撑握涌出来的瓦斯气体综合参数值？如何才能做到在钻孔时掌握钻孔内瓦斯浓度升高压力升高后停止钻进作业，以防瓦斯、煤尘喷孔，避免安全事故的发生？如何根据三防装置配套的瓦斯抽采计量装的流量、浓度等参数值防止工人打假钻以及钻杆偏离煤层呢？又如何做到钻孔内瓦斯气体得到回收再利用呢？真正做到治理好瓦斯、安全生产、变害为宝。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型旨在提供一种防喷效果好、安全性高及易于监控的煤层打钻防喷装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的煤层打钻防喷装置，包括膨胀封孔进钻抽气排水渣段、膨胀介质加压泵及瓦斯抽采计量器，所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段通过一注液管与膨胀介质加压泵连接，所述瓦斯抽采计量器通过一软管与膨胀封孔进钻抽气排水渣段连接。

优选的，所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段包括：采用钢材料制作而成的胶囊封孔段、膨胀介质注入口、排气口、第一法兰盘、瓦斯抽采口、第二法兰盘、水渣出口、轴承及喷水口，所述胶囊封孔段一端焊接密封，另一端分别与膨胀介质注入口、排气口及第一法兰盘活动连接。

优选的，所述胶囊封孔段的长为800mm，内径为100mm，轴承的内径为90mm，所述轴承穿插于胶囊封孔段中。

优选的，所述轴承的轴承座与瓦斯抽采口、水渣出口及喷水口的连接处分别设置有两块抗阻燃的胶垫。

优选的，所述瓦斯抽采计量器包括自动排水段、显示屏、管道式一氧化碳传感器、管道式高浓甲烷传感器及瓦斯抽采系统支管，所述瓦斯抽采系统支管设置于自动排水段上，所述显示屏、管道式一氧化碳传感器及管道式高浓甲烷传感器均设置于所述瓦斯抽采系统支管上。

优选的，所述注液管与膨胀封孔进钻抽气排水渣段的连接处为注液口，所述注液口处设置有第一闸阀。

优选的，所述喷水口上设置有第二闸阀，所述第二闸阀与喷水口活动连接。

本实用新型的煤层打钻防喷装置具有以下优点：1、由于膨胀压力≤8MPa，高于同类产品3MPa以上，胶囊封孔段长度为800mm，胶囊封孔段长度超出同类产品一倍以上，能把钻孔周围的煤岩膨胀挤压密实，加上较长的封孔长度，故能承受煤层钻孔喷出的瓦斯压力，即使煤层钻孔出现较大挤出的瓦斯、粉尘喷孔压力，膨胀封孔段也不易被挤出钻孔，煤层释放出的瓦斯、粉尘、水渣等物流向瓦斯抽采口、水渣出口、喷水口处分别排出、瓦斯被地面的抽采泵负压抽走、煤渣水则通过水渣出口排出流到井下水仓。2、轴承内径为90mm，而胶囊封孔段为100mm，由于轴承内径小于胶囊封孔段内径，当钻杆在打钻时钻杆内的摆动只能摩擦到直径小的轴承而带动轴承转动，从而避免了钻杆跟胶囊封孔段的摩擦产生火花引发安全事故。3、轴承的轴承座和瓦斯抽采口、水渣出口及喷水口的连接处分别设置有两块抗阻燃的胶垫，由于胶垫具有伸缩密封性，它能阻挡钻孔内的瓦斯向外泄漏，也防止外面的空气进入钻孔，保证了抽采的瓦斯浓度。4、瓦斯抽采计量器能现场和远传显示钻孔抽出的瓦斯气体的瓦斯混合流量、纯流量、每分钟流量、浓度、压力、温度、一氧化碳浓度等参数值。

附图说明

图1为本实用新型的煤层打钻防喷装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实用新型的煤层打钻防喷装置，包括膨胀封孔进钻抽气排水渣段1、膨胀介质加压泵2及瓦斯抽采计量器3，所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段1通过一注液管4与膨胀介质加压泵2连接，所述瓦斯抽采计量器3通过一软管5与膨胀封孔进钻抽气排水渣段1连接。由于膨胀压力≤8MPa，高于同类产品3MPa以上，且膨胀封孔进钻抽气排水渣段1的胶囊封孔段11长度为800mm，胶囊封孔段11 长度超出同类产品一倍以上，能把钻孔周围的煤岩膨胀挤压密实，加上较长的封孔长度，故能承受煤层钻孔喷出的瓦斯压力，即使煤层钻孔出现较大挤出的瓦斯、粉尘喷孔压力，膨胀封孔段也不易被挤出钻孔，煤层释放出的瓦斯、粉尘、水渣等物流向瓦斯抽采口15、水渣出口17、喷水口19处分别排出、瓦斯被地面的抽采泵负压抽走、煤渣水则通过水渣出口排出流到井下水仓。

进一步的，所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段1包括：采用钢材料制作而成的胶囊封孔段11、膨胀介质注入口12、排气口13、第一法兰盘14、瓦斯抽采口15、第二法兰盘16、水渣出口17、轴承18及喷水口19，所述胶囊封孔段11一端焊接密封，另一端分别与膨胀介质注入口12、排气口13及第一法兰盘14活动连接。瓦斯抽采计量器3具有 200Hz～1000Hz的传输频率及485通信接口可接入国内任何一家监控分站，并远传到监控中心，联网到安监局。

进一步的，所述胶囊封孔段11的长为800mm，内径为100mm，轴承18的内径为90mm，所述轴承18穿插于胶囊封孔段11中。轴承内径为90mm，而胶囊封孔段为100mm，由于轴承18内径小于胶囊封孔段11内径，当钻杆在打钻时钻杆内的摆动只能摩擦到直径小的轴承 18而带动轴承18转动，从而避免了钻杆跟胶囊封孔段11的摩擦产生火花引发安全事故。

进一步的，所述轴承18的轴承座与瓦斯抽采口15、水渣出口17 及喷水口19的连接处分别设置有两块抗阻燃的胶垫。轴承18的轴承座和瓦斯抽采口15、水渣出口17及喷水口19的连接处分别设置有两块抗阻燃的胶垫，由于胶垫具有伸缩密封性，它能阻挡钻孔内的瓦斯向外泄漏，也防止外面的空气进入钻孔，保证了抽采的瓦斯浓度。

进一步的，所述瓦斯抽采计量器3包括自动排水段31、显示屏32、管道式一氧化碳传感器33、管道式高浓甲烷传感器34及瓦斯抽采系统支管35，所述瓦斯抽采系统支管35设置于自动排水段3上，所述显示屏32、管道式一氧化碳传感器33及管道式高浓甲烷传感器34均设置于所述瓦斯抽采系统支管35上。瓦斯抽采计量器3能现场和远传显示钻孔抽出的瓦斯气体的瓦斯混合流量、纯流量、每分钟流量、浓度、压力、温度、一氧化碳浓度等参数值。根据这些参数可以判定钻杆是否在煤层内钻进，或是钻杆偏离和超过煤层做无用功，根据瓦斯浓度值和一氧化碳浓度值可以判定煤层瓦斯的解析程度，当瓦斯浓度急速升高时，钻场工作人员就要停止钻进工作，待钻孔内的瓦斯浓度和压力降低到安值后再进行钻孔作业，以防瓦斯释放压力过大出现喷孔伤人事故；当一氧化碳浓度急速升高和温度升高时，有可能是煤层自燃，要立即停止作业并上报相关工程技术人员查明原因。

进一步的，所述注液管4与膨胀封孔进钻抽气排水渣段1的连接处为注液口6，所述注液口6处设置有第一闸阀7。

更进一步的，所述喷水口19上设置有第二闸阀8，所述第二闸阀 8与喷水口19活动连接。现在市面上与本产品相近产品有打钻三防装置。

与本实用新型相比，现有技术中存在的缺点有：①该产品的最大封孔直径为150mm，封孔直径相对较小。②封孔深度为0.4米，总长为1米，封孔深度太短容易造成钻机打钻时由于钻杆的摆动带动防喷装置转动，也无法承受瓦斯喷孔时的推力，防喷效果差，容易造成事故。③整机重量为80KG左右，太重、搬运不便，增加了钻场工作人员的劳动强度。④封孔膨胀压力≤2MPa，封孔膨胀压力太小，对煤岩的向外膨胀出压力不够。煤层内瓦斯喷孔向外的推力大于封孔膨胀压力时，此封孔膨胀压力无法抵抗，从而挤出钻孔，易出现伤人事故；且膨胀压力过小，钻机打钻时钻杆的摆动容易造成封孔段跟着旋转引发事故。⑤防喷装置内没有滑动轴承来随着钻杆钻进时的旋转而旋转，无法避免钻杆跟防喷装置内的管壁产生摩擦，钻杆旋转与内部管壁摩擦产生的火花极易引发瓦斯爆炸。⑥没有高浓度甲烷传感器，钻场工人打钻时无法了解煤层内瓦斯释放的浓度以及增加的瓦斯压力。这种情况下，如果钻场工作人员在不断钻进时，大量的瓦斯解析出得不到有效释放容易造成煤与瓦斯突出，甚至引发瓦斯爆炸。⑦没有一氧化碳传感器实时监测，煤层内的煤碳出现轻微自燃、钻场工作人员无法及时知晓，以致于煤炭自燃引发的瓦斯爆炸，井下工作人员不能及时采取相应措施或撤离。⑧没有瓦斯抽采计量装置。监控中心监测不了钻场工作人员打钻时钻孔内的瓦斯浓度以及钻孔内的瓦斯流量，钻场工作人员有可能打假钻或打浅钻，甚至钻杆打歪了，没有钻到煤层而出现无用钻孔。这种情况不仅抽不了瓦斯，也遗留下相当大的安全隐患给矿方造成巨大损失。

具体的，先在所钻煤岩层打一个DN165的钻孔，将膨胀封孔进钻抽气排水渣段1放进钻孔内，将膨胀介质加压泵2的注液管4连接在膨胀封孔进钻抽气排水渣段1的注液口6，打开第一闸阀7加压注入清水使胶套膨胀封死钻孔，待膨胀介质加压泵2上的压力表显示压力为 6～8MPa时即完成封孔操作，将与瓦斯抽采计量器3连接的软管5连接在膨胀封孔进钻抽气排水渣段1的瓦斯抽采口15上，并连接上进水管并检查连接效果，将钻机钻杆对准轴承18中心点，缓慢推进，开始打钻，待钻杆快进入煤层时，将连接瓦斯抽采计量器3的软管5连接到井下瓦斯抽采系统支管35上。打开阀门开始边打钻边抽采瓦斯，打钻时钻场工作人员便可随时观察瓦斯浓度值、流量、压力、温度以及一氧化碳浓度变化，如瓦斯浓度快速升高则缓慢钻进，甚至可以停止钻进，待瓦斯浓度降低时再进行钻孔作业。

Claims (7)

1.一种煤层打钻防喷装置，其特征在于：包括膨胀封孔进钻抽气排水渣段(1)、膨胀介质加压泵(2)及瓦斯抽采计量器(3)，所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段(1)通过一注液管(4)与膨胀介质加压泵(2)连接，所述瓦斯抽采计量器(3)通过一软管(5)与膨胀封孔进钻抽气排水渣段(1)连接。

2.根据权利要求1所述的煤层打钻防喷装置，其特征在于：所述膨胀封孔进钻抽气排水渣段(1)包括：采用钢材料制作而成的胶囊封孔段(11)、膨胀介质注入口(12)、排气口(13)、第一法兰盘(14)、瓦斯抽采口(15)、第二法兰盘(16)、水渣出口(17)、轴承(18)及喷水口(19)，所述胶囊封孔段(11)一端焊接密封，另一端分别与膨胀介质注入口(12)、排气口(13)及第一法兰盘(14)活动连接。

3.根据权利要求2所述的煤层打钻防喷装置，其特征在于：所述胶囊封孔段(11)的长为800mm，内径为100mm，轴承(18)的内径为90mm，所述轴承(18)穿插于胶囊封孔段(11)中。

4.根据权利要求2所述的煤层打钻防喷装置，其特征在于：所述轴承(18)的轴承座与瓦斯抽采口(15)、水渣出口(17)及喷水口(19)的连接处分别设置有两块抗阻燃的胶垫。

5.根据权利要求1所述的煤层打钻防喷装置，其特征在于：所述瓦斯抽采计量器(3)包括自动排水段(31)、显示屏(32)、管道式一氧化碳传感器(33)、管道式高浓甲烷传感器(34)及瓦斯抽采系统支管(35)，所述瓦斯抽采系统支管(35)设置于自动排水段(31)上，所述显示屏(32)、管道式一氧化碳传感器(33)及管道式高浓甲烷传感器(34)均设置于所述瓦斯抽采系统支管(35)上。

6.根据权利要求1所述的煤层打钻防喷装置，其特征在于：所述注液管(4)与膨胀封孔进钻抽气排水渣段(1)的连接处为注液口(6)，所述注液口(6)处设置有第一闸阀(7)。

7.根据权利要求2所述的煤层打钻防喷装置，其特征在于：所述喷水口(19)上设置有第二闸阀(8)，所述第二闸阀(8)与喷水口(19)活动连接。