CN211900539U - 一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，该系统包括抽采管伸入煤壁钻设的钻孔内，且抽采管位于煤壁外部的端口与四通的左开口端连接；气液分离装置至少设置两级并与四通下开口端相连通，用于将含液量多的瓦斯气体进行气液分离；气体存储装置用于将气液分离装置分离的气体以及由四通的上开口端排出的含液量少的瓦斯气体存储；封口器用于对四通的右开口端进行封堵；钻杆由封口器上开设的通孔穿入四通内，并沿四通和抽采管插入钻孔内；抽放管用于将所述气体存储装置中的瓦斯气体输出。本实用新型设置四通能够将抽采管内的瓦斯气体通过密度进行初步分离，并经两条管路分别输送，而含液量高的瓦斯气体经气液分离装置再次分离。

Description

一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统

技术领域

本实用新型涉及煤层瓦斯开采设备技术领域，具体涉及一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统。

背景技术

由于地壳运动，使大量的植物埋藏地下，植物遗体经复杂的生物化学作用以及地质作用转变而成的层状固体可燃矿产，因为地壳运动时，煤层中也会产生大量的瓦斯等有害气体，瓦斯气体的存在会沿纵影响煤层开采的安全性，所以对煤层进行挖掘前要对煤层内积压的瓦斯进行抽采，抽采后再对煤层进行开采。

而我国高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井多，煤矿瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患，传统方法对高瓦斯、厚煤层、长距离回采工作面开采时，一般采用运、回两巷的施工方法钻孔抽采煤层的瓦斯，但是受工作面巷道布置的方式、瓦斯地质条件、钻机性能、钻孔偏移以及抽采半径等因素的影响，平行钻孔和斜交钻孔仅能对工作面上半部分煤层进行有效抽采，而工作面中部约50-80米范围内及下部煤层(沿顶掘进巷道)内均留有“空白带”，难以使工作面实现“全覆盖”。

而通过集束状定向钻孔抽采煤层瓦斯的方法可消除抽采盲区，有效解决高瓦斯、厚煤层、长距离回采工作面抽采钻孔难以全覆盖的难题，但是随着煤层开采深度的剧增，矿井瓦斯涌出量以及高瓦斯引起的应力也不断增大，所以在钻孔施工和抽采过程中都会发生高压力瓦斯喷射，使得井下巷道内涌出大量瓦斯，大量瓦斯积聚，故而存在造成人员伤亡的高风险，故而需要对煤层钻孔内的瓦斯气体进行抽采，因为煤层中的瓦斯气体均含有一定量的液体和少量煤渣，所以通过抽放管输送时会腐蚀管道，所以为了提高管道的使用寿命，同时也是为了降低瓦斯泄漏的风险，所以需要对钻孔内的瓦斯气体进行气液分离，然而现有技术中对瓦斯气体进行的气液分离大都是将钻孔中瓦斯气体直接与气液分离装置连通，而瓦斯气体中气体占据的比重大，即气液比相差很大，这种方式使得瓦斯气体中气体与液体的分离效果不明显，因此设计一种能够有效降低负压抽放管内瓦斯气体含液体量的抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统具有很大的实用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统。

本实用新型提供了一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，包括

抽采管，伸入煤壁钻设的钻孔内，且抽采管位于煤壁外部的端口与四通的左开口端连接；

气液分离装置，至少设置两级，与四通下开口端相连通，用于将含液量多的瓦斯气体进行气液分离；

气体存储装置，用于将所述气液分离装置分离的气体以及由四通的上开口端排出的含液量少的瓦斯气体进行存储；

封口器，用于对四通的右开口端进行封堵；

钻杆，由所述封口器上开设的通孔穿入四通内，并沿四通和抽采管插入钻孔内；

抽放管，用于在负压作用下将所述气体存储装置中的瓦斯气体输出。

较佳地，所述抽采管与钻孔的空隙间还设有注浆管，所述注浆管用于将浆料输送至空隙中进行注浆固孔，所述钻孔孔口用石膏浆封闭。

较佳地，所述封口器为轴承座。

较佳地，所述抽采管注浆固孔时须露出煤壁至少300mm，所述钻孔孔口用石膏浆封闭深度至少400mm。

较佳地，所述四通与封口器之间还设置三通，所述三通的左开口端连接在所述四通的右开口端上，所述三通上开口端与气体存储装置连通，三通右开口端与封口器密封连接。

一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，还包括水渣沉淀箱，用于收集所述气液分离装置排出的水煤渣，且水渣沉淀箱顶部与气体存储装置连通，用于将水渣沉淀箱内的瓦斯气体进行存储。

所述气体存储装置的底部还设有对气体存储装置起到稳流作用和储水作用的罐体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是

本实用新型提供的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，通过将抽采管和四通套设在钻杆上，实现打孔同时对钻孔内的瓦斯气体进行抽采，防止钻孔时大量的瓦斯气体逸出，造成人员伤亡，然后将抽采管与钻孔的间隙内填充浆料，一方面用于对抽采管进行固定，另一方面提高抽采管与钻孔间的密封性，有效的降低煤层抽采过程中高瓦斯泄漏而对人员造成的伤害；通过设置抽采管用于将煤层钻孔内的瓦斯气进行抽采，抽采时瓦斯气体会在四通内进行分流，含液量高的瓦斯气(其中也夹杂煤渣)通过四通的下出口端输送到至少进行两级气液分离装置内进行气液，因为瓦斯气体的含水量高，所以在气液分离装置内的分离效果更好，由气液分离装置分离后输出的瓦斯气中含液量很少，气液分离装置分离后的含液量低的瓦斯气以及通过四通上端分流后的含液量低的瓦斯气体均输送至气体存储装置内进行存储，存储在气体存储装置内的瓦斯气体经静置，将气体存储装置底部存留的少量液体与煤渣排放到位于气体存储装置底部连通的罐体内，而气体存储装置内的气体则在负压的作用下由抽放管采出，因此本实用新型不但能够降低瓦斯气体中的含水量，使得瓦斯气水分离更彻底，也能够降低管道腐蚀的几率，提高现场作业的安全性。

附图说明

图1为本实用新型特征Ⅰ的结构示意图；

图2为本实用新型特征Ⅱ的结构示意图；

图3为本实用新型的立体结构示意图；

图4为本实用新型的抽采管与钻孔的位置关系图。

附图标记说明：

1.煤壁，2.抽采管，3.四通，4.封口器，5.第一输送管，6.气液分离装置， 7.第二输送管，8.水渣沉淀箱，9.气体存储装置，10.第三输送管，11.抽放管， 12.罐体，13.钻孔，14.钻杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1和图3-4所示，本实用新型提供的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，抽采管2，伸入煤壁1钻设的钻孔13内，且抽采管2位于煤壁1 外部的外端口与四通3的左开口端连接；气液分离装置6，至少设置两级，与四通3下开口端相连通，用于将含液量多的瓦斯气体进行气液分离；气体存储装置9，用于将所述气液分离装置6分离的气体以及由四通3的上开口端排出的含液量少的瓦斯气体进行存储；封口器4，用于对四通3的右开口端进行封堵；钻杆14，由所述封口器4上开设的通孔穿入四通3内，并沿四通3和抽采管2插入钻孔13内；抽放管11，用于在负压作用下将所述气体存储装置9中的瓦斯气体输出。

在本实施例中，为了有效降低负压抽放管内瓦斯气体的含水量，所以通过本申请的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统就能够解决背景技术中提出的问题，在对煤层1的钻孔13内的瓦斯气体进行抽采时，首先将钻杆14穿入封口器4上开设的通孔内，而封口器4与四通3(螺纹连接或螺栓连接)，四通3与抽采管2密封连接(螺纹连接)，钻杆套设在四通3与抽采管2内，用于边打钻边对钻孔13内的瓦斯气体进行抽采，其中抽采管2的外端由所述钻孔13延伸至所述煤壁1外部，这样做的目的用于将四通3安装在抽采管2 的外端部，才能保证抽采管2内的瓦斯气体沿抽采管流动，并在四通3处通过密度的差异进行分流，防止打钻的过程中大量瓦斯气体泄漏，使巷道内的瓦斯气体浓度过高导致爆炸进而造成人员伤害，而由于抽采管内输送的瓦斯气体含有液体(水)和煤渣，所以密度大的含有液体和煤渣的瓦斯气体会由四通3的下开口端输出，并经与四通3下开口端相连通的第二输送管5输送至气液分离装置6内进行气液分离，该气液分离装置6至少设置为两级，目的是就可能保证密度大的含液体与煤渣的瓦斯气体中的瓦斯气体与液体和煤渣进行充分分离，(气体中含水量越多气液分离装置6的分离效果越好)，至少为两级的气液分离装置6间均通过管道串联，且位于串联首位的气液分离装置6与设在四通3开口端的第二输送管5连通，位于中间位置的前一气液分离装置6的液体出口均连接下一气液分离装置6的入口，依次尾首串联，位于串联末端的气液分离装置6分离后液体与煤渣排到巷道内，而各气液分离装置6分离后的瓦斯气体分别由各各气液分离装置6的顶部设置的第三输送管10输送至气体存储装置9内进行存储，而且由四通3上开口端流出的密度小的含有液体和煤渣少的瓦斯气由与四通3上开口端相连通的第一输送管7输送至气体存储装置9内存储，由此，抽采管2抽出的瓦斯气体首先在四通3内进行一次分离，将抽采管内的瓦斯气体按照密度(含液量不同)进行初步分离，并将的瓦斯气体经不同的管道进行输送，然后再将含水量高的瓦斯气体经气液分离装置6进行二次分离，从而进一步降低瓦斯气体的含水量，然后将气体存储装置9内静置后的瓦斯气体在负压的作用下由瓦斯抽放管11排出。

其中，为了对置于煤层1钻孔内的抽采管2进行进一步的固定防止喷孔，同时也是为了降低抽采管2与钻孔间隙内瓦斯的泄漏量，提高巷道的作业安全性，所述抽采管2与钻孔的空隙间还设有注浆管，所述注浆管用于将浆料输送至空隙中进行注浆固孔，所述钻孔13孔口用石膏浆封闭

其中，轴承座的尺寸与四通3的孔径相匹配，将轴承座安装在抽采管2相对侧的四通3上，用于对四通3的一个孔径进行密封且抽采管2的轴线与轴承座的轴线相重合；所述封口器4为轴承座。

其中，所述抽采管2注浆固孔时须露出煤壁至少300mm，孔口用石膏浆封闭深度至少400mm，是为了进一步提高抽采管2与钻孔间的密封性，降低漏气的几率，提高作业安全系数。

如图2所示，为了将四通3内按照密度分流后的含水量少的瓦斯气体快速导走，其特征在于，所述四通3与封口器4之间还设置三通，所述三通的左开口端连接在所述四通3的右开口端上，所述三通上开口端与气体存储装置9连通，三通右开口端与封口器4密封连接。

因为气液分离装置6中排风的水与煤渣中还含有少量的瓦斯气体，如果将其随意的进行排放也会增加巷道内瓦斯气体浓度，危害工作人员的生命安全，所以需要将其排放到水渣沉淀箱8内，经静置的水渣沉淀箱8内的瓦斯气体又通过管道(该管道上设有单向阀，使得水渣沉淀箱8内的气体只能由水渣沉淀箱8流入气体存储装置9内)存储到气体存储装置9内，还包括水渣沉淀箱8，用于收集所述气液分离装置6排出的水煤渣，且水渣沉淀箱8顶部与气体存储装置9连通，用于将水渣沉淀箱8内的瓦斯气体进行存储。

其中，为了对气体存储装置9底部沉积的煤渣和气水分离装置6排出的水煤渣进行收集，所以一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统还包括水渣沉淀池8。

其中，为了对气体存储装置9内静置的的气体起稳流作用，减少气体存储装置9内瓦斯气体压力波动，同时也能够对气体存储装置9底部沉积的水和煤渣进行分离，所以在所述气体存储装置9的底部还设有对气体存储装置9起到稳流作用和储水作用的罐体12。

其中，为了便于安装，所以所述第一输送管7、第二输送管5、第三输送管10、气液分离装置6间相连的管道，各气液分离装置顶部输送挖起气的管道、与三通上开口端相连通的管道、位于气液分离装置6末端输送液体和煤渣的管道、气体存储装置9底部与罐体12相连通的管道以及水渣沉淀箱与气体存储装置9相连通的管道均为蛇形管，所述各蛇形管上均安装有蝶阀且水渣沉淀箱与气体存储装置9相连通的管道均为蛇形管上还安装有单向阀。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，包括

抽采管(2)，伸入煤壁(1)钻设的钻孔(13)内，且抽采管(2)位于煤壁(1)外部的端口与四通(3)的左开口端连接；

气液分离装置(6)，至少设置两级，与四通(3)下开口端相连通，用于将含液量多的瓦斯气体进行气液分离；

气体存储装置(9)，用于将所述气液分离装置(6)分离的气体以及由四通(3)的上开口端排出的含液量少的瓦斯气体进行存储；

封口器(4)，用于对四通(3)的右开口端进行封堵；

钻杆(14)，由所述封口器(4)上开设的通孔穿入四通(3)内，并沿四通(3)和抽采管(2)插入钻孔(13)内；

抽放管(11)，用于在负压作用下将所述气体存储装置(9)中的瓦斯气体输出。

2.如权利要求1所述的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，所述抽采管(2)与钻孔的空隙间还设有注浆管，所述注浆管用于将浆料输送至空隙中进行注浆固孔，所述钻孔(13)孔口用石膏浆封闭。

3.如权利要求1所述的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，所述封口器(4)为轴承座。

4.如权利要求1所述的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，所述抽采管(2)注浆固孔时须露出煤壁至少300mm，所述钻孔(13)孔口用石膏浆封闭深度至少400mm。

5.如权利要求1所述的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，所述四通(3)与封口器(4)之间还设置三通，所述三通的左开口端连接在所述四通(3)的右开口端上，所述三通上开口端与气体存储装置(9)连通，三通右开口端与封口器(4)密封连接。

6.如权利要求1所述的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，还包括水渣沉淀箱(8)，用于收集所述气液分离装置(6)排出的水煤渣，且水渣沉淀箱(8)顶部与气体存储装置(9)连通，用于将水渣沉淀箱(8)内的瓦斯气体进行存储。

7.如权利要求1所述的一种抽采煤层瓦斯的气水分离防喷孔系统，其特征在于，所述气体存储装置(9)的底部还设有对气体存储装置(9)起到稳流作用和储水作用的罐体(12)。

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