CN207999278U - 一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置 - Google Patents

Abstract

一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，包括抽采管路、送风管路、调节管路、控压气动阀和增压管路，抽采管路包括孔内抽采管和排气管，排气管上设有第一气动阀；送风管路上依次设有第一截止阀、第二气动阀和第一单向阀，第一单向阀与孔内抽采管连接；调节管路的两端分别与第一截止阀和第一气动阀连接，调节管路上依次设有第二截止阀和第三气动阀，第三气动阀位于调节管路的末端，第一气动阀的开启控制管路和关闭控制管路分别与第三气动阀连接，第二气动阀的开启控制管路和关闭控制管路分别与第一气动阀的关闭控制管路和第一气动阀的开启控制管路连接。

Description

一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置

技术领域

本实用新型涉及瓦斯抽采领域，尤其涉及煤矿井下煤层瓦斯抽采钻孔的疏堵增透。

背景技术

煤层瓦斯抽采是防治矿井瓦斯事故、保证矿井安全生产的重要技术手段，在突出矿井和高瓦斯矿井中得到了广泛应用。瓦斯抽采同时也是获取清洁能源、增加能源供给、减少环境污染的重要举措。提高瓦斯抽采效果意义重大。

我国大部分矿区煤层透气性低，属于难以抽采煤层和较难抽采煤层，抽采钻孔施工后，抽采钻孔瓦斯流量、瓦斯浓度衰减快，瓦斯抽采效果差。为了提高低透气性煤层的瓦斯抽采效果，专家学者们研制了多种提高煤层透气性和抽采效果的技术手段，概括起来可以分为两大类，第一类——增压增透措施，如水力压裂、二氧化碳相变致裂爆破、深孔预裂爆破等，通过高能量、高应力的作用破坏煤体，构建裂隙通道提高煤层透气性；第二类——卸压增透措施，如水力割缝、水力冲孔等，通过将抽采钻孔周围的煤体剥离扩孔，降低地应力，提高煤层透气性。这些措施分别在不同的矿井得到了应用。

现场应用经验表明，上述措施不但工程量大、成本高，而且采取上述增透措施后，对提高抽采钻孔运行初期瓦斯流量、瓦斯浓度效果明显，但抽采钻孔运行到后期，由于瓦斯流动通道的封堵，依然避免不了瓦斯流量、瓦斯浓度衰减的问题，抽放钻孔的功能未能充分发挥作用。

针对低透气性煤层以及抽采钻孔运行后期存在的瓦斯流量、瓦斯浓度衰减等问题，本实用新型拟根据含气多孔介质的泄压破坏机理，提出一种煤层瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透方法和装置，使用专门装置首先在抽采钻孔内充满与井下压风系统压力相等的压缩空气，再通过气体动力单元将储气罐内的高压压缩空气反复充入抽采钻孔内，当抽采钻孔内压缩空气达到一定压力值后，突然泄压释放高压气体，通过压缩空气的增压-泄压对抽采钻孔抽采管集气段以及抽采钻孔边壁煤体的反复作用，实现煤体的破碎、裂缝的扩展、煤粒煤粉的搬运，达到疏通瓦斯裂隙通道、增加煤体透气性的目的，提高抽采钻孔的瓦斯抽采效果。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置及方法，疏通瓦斯裂隙通道，增加煤体透气性，提高瓦斯抽采效果。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，包括抽采管路、送风管路、调节管路、控压气动阀和增压管路，抽采管路包括孔内抽采管和排气管，排气管上设有第一气动阀；送风管路上依次设有第一截止阀、第二气动阀和第一单向阀，第一单向阀与孔内抽采管连接；调节管路的两端分别与第一截止阀和第一气动阀连接，调节管路上依次设有第二截止阀和第三气动阀，第三气动阀位于调节管路的末端，第一气动阀的开启控制管路和关闭控制管路分别与第三气动阀连接，第二气动阀的开启控制管路和关闭控制管路分别与第一气动阀的关闭控制管路和第一气动阀的开启控制管路连接；增压管路两端分别与调节管路和送风管路连接，增压管路与调节管路的连接点位于第二截止阀与第一截止阀之间，增压管路与送风管路的连接点位于第一单向阀与孔内抽采管之间，且增压管路与送风管路的连接点与第三气动阀连接，增压管路上依次设有增压泵、储气罐和第四气动球阀，第四气动球阀开启控制管路和关闭控制管路分别与控压气动阀连接，控压气动阀通过第一连接管路与第一气动阀的关闭控制管路连接，且第一连接管路上设有第二单向阀，控压气动阀通过第二连接管路与增压管路连接，且第二连接管路与增压管路的连接点位于储气罐与第四气动球阀之间；第二截止阀通过第三连接管路与第二气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的关闭控制管路连接，第三连接管路上设有第三单向阀，且第三单向阀位于第三连接管路与第二气动阀关闭控制管路连接点和第三连接管路与第四气动球阀关闭控制管路连接点之间；当第三气动阀关闭时，调节管路与第一气动阀的关闭控制管路和第二气动阀的开启控制管路连通，当第三气动阀打开时，调节管路与第一气动阀的开启控制管路和第二气动阀的关闭控制管路连通，第三气动阀为常闭状态；当第二截止阀打开时，第二截止阀与第三气动阀连通，当第二截止阀关闭时，第二截止阀与第一气动阀的开启控制管路和第二气动阀的关闭控制管路连通，第二截止阀处于常开状态；当控压气动阀处于关闭状态时，第一气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的关闭控制管路构成通路，当控压气动阀打开时，第一气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的开启控制管路构成通路，控压气动阀处于常闭状态。

所述孔内抽采管和排气管通过快速接头连接。

所述排气管上设有第一压力表。

所述调节管路上设有过滤调压油雾器组合机构，过滤调压油雾器组合机构位于第一截止阀与增压泵之间。

所述第一气动阀为气动蝶形截止阀，第一截止阀为手动球形截止阀，第二气动阀为气动两位两通阀，第三气动阀为气动两位五通阀，第二截止阀为手动两位五通阀，控压气动阀为气动两位五通阀。

所述增压管路上设有第二压力表。

所述增压管路上设有泄压阀，泄压阀为手动截止阀。

一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将送风管路前端与井下压风装置连接并打开第一截止阀，一部分气体进入调节管路中，另一部分气体进入增压管路中；

（2）进入调节管路中的气体触发第三气动阀，调节管路与第一气动阀的关闭控制管路和第二气动阀的开启控制管路连通，从而关闭第一气动阀，开启第二气动阀；

（3）第二气动阀开启后，井下压风装置排出的风通过送风管路进入孔内抽采管中；

（4）增压泵将增压管路中的气体输送至储气罐中并不断加压，储气罐、控压气动阀和第四气动球阀的关闭控制管路构成通路，第四气动球阀处于关闭状态；

（5）当储气罐中的气体压力值大于控压气动阀的动作压力值时，控压气动阀打开，第一气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的开启控制管路构成通路，第四气动球阀处于打开状态，增压管路与孔内抽采管构成通路，储气罐内的高压气体排入孔内抽采管中；

（6）储气罐中的气体经过释放其压力值小于控压气动阀的动作压力值时，控压气动阀关闭，第一气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的关闭控制管路构成通路，第四气动球阀处于关闭状态，增压泵将增压管路中的气体输送至储气罐中并继续加压；

（7）重复步骤（4）至步骤（6），当孔内抽采管中的气体压力值达到第三气动阀的动作压力值时，调节管路与第一气动阀的开启控制管路和第二气动阀的关闭控制管路连通，从而打开第一气动阀，关闭第二气动阀，孔内抽采管内的气体从排气管迅速排出；

（8）当孔内抽采管中的气体压力值低于第三气动阀的动作压力值时，第三气动阀复位，调节管路与第一气动阀的关闭控制管路和第二气动阀的开启控制管路连通，从而关闭第一气动阀，开启第二气动阀；

（9）多次重复步骤（2）至步骤（8），直至孔内抽采管内没有煤粉从排气管排出为止；

（10）手动调整第二截止阀，井下压风装置与第一气动阀的开启控制管路和第二气动阀的关闭控制管路连通，从而打开第一气动阀，关闭第二气动阀，孔内抽采管内的气体从排气管排出泄压，最后关闭第一截止阀。

所述控压气动阀的动作压力值为1.6MPa。

所述第三气动阀的动作压力值为0.6 MPa。

本实用新型通过储气罐在泄压时向孔内抽采管输送高压气体，高压气体由孔内抽采管向瓦斯抽采孔内喷发，对固结在抽采钻孔抽采管集气段的堵塞物（第一道隔离屏）进行冲击破碎；调节管路和控压气动阀通过储气罐内压力的变化控制储气罐内高压气体的间歇性泄压，实现对抽采钻孔抽采管集气段的堵塞物（第一道隔离屏）进行多次冲击破碎，并在孔内抽采管中的气体达到一定压力值后打开第一气动阀，第一气动阀的突然打开会造成抽采钻孔中的高压气体突然泄压，对抽采钻孔抽采管集气段的堵塞物进行撕裂破碎（第一道隔离屏）和对抽采钻孔边壁附近裂隙中的煤粉（第二道隔离屏）进行冲刷搬移，同时在高压气体泄压时将破碎的煤粉以及裂隙中的煤粉冲出钻孔，在抽采钻孔内建立起反复作用的增压-泄压空气动力场，最终疏通瓦斯裂隙通道，增加煤体透气性。

附图说明

图1为本实用新型煤层瓦斯抽采钻孔瓦斯流动隔屏示意图；

图2为本实用新型结构示意图；

图3为本实用新型工作原理示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，包括抽采管路、送风管路、调节管路、控压气动阀1和增压管路，抽采管路包括孔内抽采管2和排气管3，排气管3上设有第一气动阀4；送风管路上依次设有第一截止阀5、第二气动阀6和第一单向阀7，第一单向阀7与孔内抽采管2连接；调节管路的两端分别与第一截止阀5和第一气动阀4连接，调节管路上依次设有第二截止阀8和第三气动阀9，第三气动阀9位于调节管路的末端，第一气动阀4的开启控制管路10和关闭控制管路11分别与第三气动阀9连接，第二气动阀6的开启控制管路12和关闭控制管路13分别与第一气动阀4的关闭控制管路11和第一气动阀4的开启控制管路10连接；增压管路两端分别与调节管路和送风管路连接，增压管路与调节管路的连接点位于第二截止阀8与第一截止阀5之间，增压管路与送风管路的连接点位于第一单向阀7与孔内抽采管2之间，且增压管路与送风管路的连接点与第三气动阀9连接，增压管路上依次设有增压泵14、储气罐15和第四气动球阀16，第四气动球阀16的开启控制管路17和关闭控制管路18分别与控压气动阀1连接，控压气动阀1通过第一连接管路19与第一气动阀4的关闭控制管路11连接，且第一连接管路19上设有第二单向阀20，控压气动阀1通过第二连接管路21与增压管路连接，且第二连接管路21与增压管路的连接点位于储气罐15与第四气动球阀16之间；第二截止阀8通过第三连接管路22与第二气动阀6的关闭控制管路13和第四气动球阀16的关闭控制管路18连接，第三连接管路22上设有第三单向阀23，且第三单向阀23位于第三连接管路22与关闭控制管路13的连接点和第三连接管路22与关闭控制管路18连接点之间，当第三气动阀9关闭时，调节管路与第一气动阀4的关闭控制管路11和第二气动阀6的开启控制管路12连通，当第三气动阀9打开时，调节管路与第一气动阀4的开启控制管路10和第二气动阀6的关闭控制管路13连通，第三气动阀9为常闭状态；当第二截止阀8打开时，第二截止阀8与第三气动阀9连通，当第二截止阀8关闭时，第二截止阀8与第一气动阀4的开启控制管路10和第二气动阀6的关闭控制管路13连通，第二截止阀8处于常开状态；当控压气动阀1处于关闭状态时，第一气动阀4的关闭控制管路11和第四气动球阀16的关闭控制管路18构成通路，当控压气动阀1打开时，第一气动阀4的关闭控制管路11和第四气动球阀16的开启控制管路17构成通路，控压气动阀1处于常闭状态。

孔内抽采管2和排气管3通过快速接头24连接，便于孔内抽采管2和排气管3的连接，有助于提高工作效率。排气管3上设有第一压力表25。

调节管路上设有过滤调压油雾器组合机构26，过滤调压油雾器组合机构26位于第一截止阀5与增压泵14之间，过滤调压油雾器组合机构26为现有技术，可以对井下压风装置排出的气体进行过滤。

第一气动阀4为气动蝶形截止阀，第一截止阀5为手动球形截止阀，第二气动阀6为气动两位两通阀，第三气动阀9为气动两位五通阀，第二截止阀8为手动两位五通阀，控压气动阀1为气动两位五通阀。

增压管路上设有第二压力表27。增压管路上设有泄压阀28，泄压阀28为手动截止阀，在停止本装置工作后可以通过泄压阀28排出储气罐15内的高压气体。

一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将送风管路前端与井下压风装置连接并打开第一截止阀5，一部分气体进入调节管路中，另一部分气体进入增压管路中；

（2）进入调节管路中的气体触发第三气动阀9，调节管路与第一气动阀4的关闭控制管路11和第二气动阀6的开启控制管路12连通，从而关闭第一气动阀4，开启第二气动阀6；

（3）第二气动阀6开启后，井下压风装置排出的风通过送风管路进入孔内抽采管2中，增大孔内抽采管2中的气压值，第一单向阀7防止孔内抽采管2中的气体回流；

（4）增压泵14将增压管路中的气体输送至储气罐15中并不断加压，储气罐15、控压气动阀1和第四气动球阀16的关闭控制管路18构成通路，第四气动球阀16处于关闭状态；

（5）当储气罐15中的气体压力值大于控压气动阀1的动作压力值时，控压气动阀1打开，第一气动阀4的关闭控制管路11和第四气动球阀16的开启控制管路17构成通路，第四气动球阀16处于打开状态，增压管路与孔内抽采管2构成通路，储气罐15内的高压气体进入孔内抽采管2中，孔内抽采管2中的高压气体向抽采钻孔内喷射，对固结在抽采钻孔抽采管集气段的堵塞物（第一道隔离屏30）进行冲击破碎；

（6）储气罐15中的气体经过释放其压力值小于控压气动阀1的动作压力值时，控压气动阀1关闭，第一气动阀4的关闭控制管路11和第四气动球阀16的关闭控制管路18构成通路，第四气动球阀16处于关闭状态，增压泵14将增压管路中的气体输送至储气罐15中并继续加压；

（7）重复步骤（4）至步骤（6），当孔内抽采管2中的气体压力值达到第三气动阀9的动作压力值时，调节管路与第一气动阀4的开启控制管路10和第二气动阀6的关闭控制管路13连通，从而打开第一气动阀4，关闭第二气动阀6，孔内抽采管2内的高压气体从排气管3迅速排出，孔内抽采管2内的高压气体对抽采钻孔抽采管集气段的堵塞物进行撕裂破碎（第一道隔离屏30）和对抽采钻孔边壁附近裂隙中的煤粉（第二道隔离屏31）进行冲刷搬移，同时在高压气体泄压时将破碎的煤粉以及裂隙中的煤粉冲出钻孔；

（8）当孔内抽采管2中的气体压力值低于第三气动阀9的动作压力值时，第三气动阀9复位，调节管路与第一气动阀4的关闭控制管路11和第二气动阀6的开启控制管路12连通，从而关闭第一气动阀4，开启第二气动阀6；

（9）多次重复步骤（2）至步骤（8），直至孔内抽采管2内没有煤粉从排气管3排出为止；

（10）手动打开第二截止阀8，井下压风装置与第一气动阀4的开启控制管路10和第二气动阀6的关闭控制管路13连通，从而打开第一气动阀4，关闭第二气动阀6，孔内抽采管2内的气体从排气管3排出泄压，最后关闭第一截止阀5。

在本装置开始工作前，抽采钻孔2米之内不得有人停留和通过，以防止接口崩脱伤人，另外排气管3的排气口对着巷道33侧帮的无人地点，以防喷出的高压气体和煤粉碎渣伤人，一般对每个抽采孔进行5至10次的增压——泄压循环过程，在孔内抽采管2内没有煤粉从排气管3排出时可以停止操作，排气管3采用金属软管，控压气动阀1的动作压力值为1.6MPa，当储气罐15内的压力大于1.6MPa时，控压气动阀1打开，第三气动阀9的动作压力值为0.6 MPa，当孔内抽采管2内的气压大于0.6 MPa时，第三气动阀9打开，虽然控压气动阀1的动作压力值高于第三气动阀9的动作压力值，但是储气罐15与第三气动阀9之间的管路具有一定长度，且适当控制第四气动球阀16的开度，孔内抽采管2内的气压缓慢提高，储气罐15泄压的过程较为平缓，因此在孔内抽采管2内的气压达到第三气动阀9的动作压力值之前，储气罐15泄压的过程中不会触发第三气动阀9动作，孔内抽采管2的材质为聚乙烯，耐压强度一般为0.8MPa，为了保证孔内抽采管2不被高压气体破坏，第三气动阀9的动作压力值要小于孔内抽采管2的耐压强度。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：包括抽采管路、送风管路、调节管路、控压气动阀和增压管路，抽采管路包括孔内抽采管和排气管，排气管上设有第一气动阀；送风管路上依次设有第一截止阀、第二气动阀和第一单向阀，第一单向阀与孔内抽采管连接；调节管路的两端分别与第一截止阀和第一气动阀连接，调节管路上依次设有第二截止阀和第三气动阀，第三气动阀位于调节管路的末端，第一气动阀的开启控制管路和关闭控制管路分别与第三气动阀连接，第二气动阀的开启控制管路和关闭控制管路分别与第一气动阀的关闭控制管路和第一气动阀的开启控制管路连接；增压管路两端分别与调节管路和送风管路连接，增压管路与调节管路的连接点位于第二截止阀与第一截止阀之间，增压管路与送风管路的连接点位于第一单向阀与孔内抽采管之间，且增压管路与送风管路的连接点与第三气动阀连接，增压管路上依次设有增压泵、储气罐和第四气动球阀，第四气动球阀开启控制管路和关闭控制管路分别与控压气动阀连接，控压气动阀通过第一连接管路与第一气动阀的关闭控制管路连接，且第一连接管路上设有第二单向阀，控压气动阀通过第二连接管路与增压管路连接，且第二连接管路与增压管路的连接点位于储气罐与第四气动球阀之间；第二截止阀通过第三连接管路与第二气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的关闭控制管路连接，第三连接管路上设有第三单向阀，且第三单向阀位于第三连接管路与第二气动阀关闭控制管路连接点和第三连接管路与第四气动球阀关闭控制管路连接点之间；当第三气动阀关闭时，调节管路与第一气动阀的关闭控制管路和第二气动阀的开启控制管路连通，当第三气动阀打开时，调节管路与第一气动阀的开启控制管路和第二气动阀的关闭控制管路连通，第三气动阀为常闭状态；当第二截止阀打开时，第二截止阀与第三气动阀连通，当第二截止阀关闭时，第二截止阀与第一气动阀的开启控制管路和第二气动阀的关闭控制管路连通，第二截止阀处于常开状态；当控压气动阀处于关闭状态时，第一气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的关闭控制管路构成通路，当控压气动阀打开时，第一气动阀的关闭控制管路和第四气动球阀的开启控制管路构成通路，控压气动阀处于常闭状态。

2.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：所述孔内抽采管和排气管通过快速接头连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：所述排气管上设有第一压力表。

4.根据权利要求1或2所述的一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：所述调节管路上设有过滤调压油雾器组合机构，过滤调压油雾器组合机构位于第一截止阀与增压泵之间。

5.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：所述第一气动阀为气动蝶形截止阀，第一截止阀为手动球形截止阀，第二气动阀为气动两位两通阀，第三气动阀为气动两位五通阀，第二截止阀为手动两位五通阀，控压气动阀为气动两位五通阀。

6.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：所述增压管路上设有第二压力表。

7.根据权利要求1或2所述的一种瓦斯抽采钻孔自动疏堵增透装置，其特征在于：所述增压管路上设有泄压阀，泄压阀为手动截止阀。