CN214836273U - 一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置，涉及瓦斯抽采领域，为解决目前瓦斯抽采时系统压力扰动大的问题而设计。该下向瓦斯抽采钻孔排水装置包括抽采管、排水管、截止阀和行程阀，抽采管用于插设在钻孔内；排水管插设在抽采管内，排水管内形成第一通道，排水管与抽采管之间形成第二通道；排水管的横截面为圆形；截止阀包括排水截止阀和压风截止阀，排水截止阀与第一通道连通；压风截止阀与第二通道连通；行程阀安装于抽采管，且行程阀位于截止阀与抽采管的管口之间，行程阀被配置为控制第一通道和第二通道二者的开合度。本实用新型提供的下向瓦斯抽采钻孔排水装置能够减轻瓦斯抽采过程中的压力扰动。

Description

一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置

技术领域

本实用新型涉及瓦斯抽采领域，具体而言，涉及一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置。

背景技术

目前，煤与瓦斯突出矿井及高瓦斯矿井均在井下实施了煤层瓦斯抽采。但由于受施工条件、施工工艺限制，在预抽煤体瓦斯时，不得不进行下向钻孔的施工。在下向钻孔施工的过程中，受到水文地质及煤层含水率等自然因素的影响，钻孔内往往会积存大量的水而不易排出，进而阻塞煤层中瓦斯流动的裂隙通道，从而增大瓦斯抽采阻力。并且，在松软煤层中，钻孔中积水长时间浸泡孔壁煤体，还可能导致钻孔塌孔，使得瓦斯流动通道被堵，不仅钻孔失效，而且瓦斯抽采效果也会因此受到严重影响。

现有瓦斯抽采钻孔排水装置一般采用压风排水措施，即在抽采钻孔中设置两个单独的抽采管和排水管，在排水时将抽采管完全封堵，进而将积水排出。这种方式在排水时会对抽采系统造成较大的负压，对整个抽采系统造成压力扰动，且由于抽采管和排水管同时设置在钻孔中，下管时安装麻烦，管理工作量大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置，以解决目前瓦斯抽采时系统压力扰动大的技术问题。

本实用新型提供的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，包括抽采管、排水管、截止阀和行程阀。

所述抽采管用于插设在钻孔内，所述抽采管被配置为与瓦斯抽采系统相连。

所述排水管插设在所述抽采管内，所述排水管内形成第一通道，所述排水管与所述抽采管之间形成第二通道；所述排水管的横截面为圆形。

所述截止阀包括排水截止阀和压风截止阀，所述排水截止阀与所述第一通道连通，所述排水截止阀被配置为控制所述第一通道内的积水向外部输送的通路开闭；所述压风截止阀与所述第二通道连通，所述压风截止阀被配置为控制外部压风进入所述第二通道的通路开闭。

所述行程阀安装于所述抽采管，且所述行程阀位于所述截止阀与所述抽采管的管口之间，所述行程阀被配置为控制所述第一通道和所述第二通道二者的开合度。

进一步地，所述排水管与所述抽采管固定连接。

进一步地，所述排水管的外壁内切固定于所述抽采管的内壁。

进一步地，所述抽采管的横截面为圆形。

进一步地，所述排水管的管径为所述抽采管的管径的25％-40％。

进一步地，所述行程阀包括抽采瓦斯和排水两种形态，在抽采瓦斯形态，所述行程阀的阀瓣开关完全打开，所述第一通道和所述第二通道均保持畅通；在排水形态，所述行程阀的阀瓣开关覆盖所述第二通道，所述第一通道保持畅通，所述第二通道保持封闭。

进一步地，所述压风截止阀位于所述钻孔的外部，所述压风截止阀与压风接入系统连接。

进一步地，所述排水截止阀位于所述钻孔的外部，所述排水截止阀与放水器连接。

进一步地，所述抽采管的管壁与所述钻孔的孔壁之间设置有封堵结构。

进一步地，所述封堵结构为两堵一注封孔结构，所述两堵一注封孔结构包括注浆封孔段和位于所述注浆封孔段两端的封孔胶囊。

本实用新型下向瓦斯抽采钻孔排水装置带来的有益效果是：

通过设置主要由抽采管、排水管、截止阀和行程阀组成的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，在使用时，将抽采管插设在钻孔内，排水管插设在抽采管内，此时，排水管内形成第一通道，排水管与抽采管之间的空间形成第二通道。

当抽采瓦斯时，将行程阀的阀瓣开关全部打开，将排水截止阀和压风截止阀全部关闭，在瓦斯抽采系统的作用下，瓦斯将在第一通道和第二通道中上向流动，完成抽采；当进行钻孔内积水排水操作时，控制行程阀的阀瓣开关处于第一通道畅通、第二通道封闭的状态，并将压风截止阀和排水截止阀均打开，使压风进入第二通道中并下向流动，增加风压，同时，钻孔内的积水伴随着瓦斯上向流动，在流动到排水截止阀处时，钻孔内的积水排出，而瓦斯则继续上向流动，通过排水管内形成的第一通道进入瓦斯抽采系统。

这种下向瓦斯抽采钻孔排水装置的设置形式，使得在进行排水操作时，钻孔内的积水伴随着瓦斯一起上向排出，并分别收集，该过程无需完全关闭抽采管，依然可以抽采瓦斯，从而减小了对瓦斯抽采系统造成的负压影响，使得对瓦斯抽采系统的压力扰动大大减轻，确保了瓦斯抽采过程的顺利进行。

此外，横截面为圆形的排水管的设置形式，使得第一通道的各个位置处平滑过渡，一方面，能够减少排水过程中，因边棱处引起的水流波动，另一方面，由于无边棱，因此能够减少水中杂质在排水管上的附着，从而减少了排水过程中的流动阻力，保证了水流的顺畅排出。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的下向瓦斯抽采钻孔排水装置在抽采瓦斯状态时的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为图1中的B-B剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的下向瓦斯抽采钻孔排水装置在排水状态时的结构示意图；

图5为图4中的C-C剖视图；

图6为图4中的D-D剖视图。

附图标记说明：

100-钻孔；200-抽采管；300-排水管；400-压风截止阀；500-排水截止阀；600-行程阀；700-封堵结构；

210-第二通道；

310-第一通道；

710-注浆封孔段；720-封孔胶囊。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为本实施例提供的下向瓦斯抽采钻孔排水装置在抽采瓦斯状态时的结构示意图，图2为图1中的A-A剖视图，图3为图1中的B-B剖视图，图4为本实施例提供的下向瓦斯抽采钻孔排水装置在排水状态时的结构示意图，图5为图4中的C-C剖视图，图6为图4中的D-D剖视图。

如图1至图6所示，本实施例提供了一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置，包括抽采管200、排水管300、截止阀和行程阀600，具体地，抽采管200用于插设在钻孔100内，抽采管200被配置为与瓦斯抽采系统相连；排水管300插设在抽采管200内，排水管300内形成第一通道310，排水管300与抽采管200之间形成第二通道210，且排水管300的横截面为圆形；截止阀包括排水截止阀500和压风截止阀400，其中，排水截止阀500与第一通道310连通，排水截止阀500被配置为控制第一通道310内的积水向外部输送的通路开闭；压风截止阀400与第二通道210连通，压风截止阀400被配置为控制外部压风进入第二通道210的通路开闭；行程阀600安装于抽采管200，且行程阀600位于截止阀与抽采管200的管口之间，行程阀600被配置为控制第一通道310和第二通道210二者的开合度。

在使用时，将抽采管200插设在钻孔100内，排水管300插设在抽采管200内，此时，排水管300内形成第一通道310，排水管300与抽采管200之间的空间形成第二通道210。

当抽采瓦斯时，将行程阀600的阀瓣开关全部打开，将排水截止阀500和压风截止阀400全部关闭，在瓦斯抽采系统的作用下，瓦斯将在第一通道310和第二通道210中上向流动，完成抽采；当进行钻孔100内积水排水操作时，控制行程阀600的阀瓣开关处于第一通道310畅通、第二通道210封闭的状态，并将压风截止阀400和排水截止阀500均打开，使压风进入第二通道210中并下向流动，增加风压，同时，钻孔100内的积水伴随着瓦斯上向流动，在流动到排水截止阀500处时，钻孔100内的积水排出，而瓦斯则继续上向流动，通过排水管300内形成的第一通道310进入瓦斯抽采系统。

这种下向瓦斯抽采钻孔排水装置的设置形式，使得在进行排水操作时，钻孔100内的积水伴随着瓦斯一起上向排出，并分别收集，该过程无需完全关闭抽采管200，依然可以抽采瓦斯，从而减小了对瓦斯抽采系统造成的负压影响，使得对瓦斯抽采系统的压力扰动大大减轻，确保了瓦斯抽采过程的顺利进行。

此外，横截面为圆形的排水管300的设置形式，使得第一通道310的各个位置处平滑过渡，一方面，能够减少排水过程中，因边棱处引起的水流波动，另一方面，由于无边棱，因此能够减少水中杂质在排水管300上的附着，从而减少了排水过程中的流动阻力，保证了水流的顺畅排出。

这种下向瓦斯抽采钻孔排水装置结构简单、操作方便、成本低廉，能够确保瓦斯抽采过程的高效进行，适合工业化推广使用。

请继续参照图1至图6，本实施例中，排水管300与抽采管200固定连接。

通过将排水管300设置为与抽采管200固定连接，使得在将抽采管200插设于钻孔100的同时，排水管300能够一同下入至钻孔100内，避免了钻孔100内既要下抽采管200又要下排水管300这种多管混乱状态，从而减少了安装及管理上的工作量。

请继续参照图2、图3、图5和图6，本实施例中，排水管300的外壁内切固定于抽采管200的内壁。如此设置，使得排水管300能够紧靠于抽采管200，不仅便于排水截止阀500的安装，而且，还便于对行程阀600进行开关控制。

请继续参照图2、图3、图5和图6，本实施例中，抽采管200的横截面也为圆形。这种抽采管200的设置形式，便于加工和制造，成本较低。

优选地，本实施例中，排水管300的管径为抽采管200的管径的25％-40％。排水管300与抽采管200的这种设置比例，在减轻对瓦斯抽采系统的压力扰动的同时，还能够保证钻孔100中水流的迅速排出。

具体地，本实施例中，钻孔100的孔径为110mm，抽采管200的管径为75mm。

需要说明的是，本实施例中，“抽采管200的管径”指的是抽采管200的外径，类似地，“排水管300的管径”指的是排水管300的外径。

请继续参照图1和图4，本实施例中，行程阀600包括抽采瓦斯和排水两种形态。其中，在抽采瓦斯形态，行程阀600的阀瓣开关完全打开，第一通道310和第二通道210均保持畅通；在排水形态，行程阀600的阀瓣开关覆盖第二通道210，第一通道310保持畅通，第二通道210保持封闭。

行程阀600的这种设置形式，便于工作人员进行操作。其中，在行程阀600的排水形态，行程阀600的阀瓣开关的开关量可以根据排水管300的横截面面积与抽采管200的横截面面积的比例来确定。

请继续参照图1和图4，本实施例中，压风截止阀400位于钻孔100的外部，其中，压风截止阀400与压风接入系统连接。

通过将压风截止阀400设置于钻孔100的外部，一方面，便于工作人员对压风截止阀400进行操作以及后续的维护，另一方面，也便于压风截止阀400与压风接入系统的连接。

需要说明的是，压风接入系统能够将压风送入抽采管200，使得钻孔100内增压形成低正压，以增大排水动力。在该压力作用下，钻孔100底部的孔内积水将顺着排水管300内的第一通道310上向流动。

请继续参照图1和图4，本实施例中，排水截止阀500位于钻孔100的外部，排水截止阀500与放水器连接。

通过将排水截止阀500设置于钻孔100的外部，一方面，便于工作人员对排水截止阀500进行操作以及后续的维护，另一方面，也便于排水截止阀500与放水器的连接。

请继续参照图1和图4，本实施例中，抽采管200的管壁与钻孔100的孔壁之间设置有封堵结构700。也就是说，抽采管200贯穿封堵结构700并延伸至钻孔100的口部。

通过在抽采管200的管壁与钻孔100的孔壁之间设置封堵结构700，能够避免水和瓦斯由抽采管200的管壁与钻孔100的孔壁之间向钻孔100的口部流出，减少了排水过程中存在的安全隐患，从而提高了本实施例下向瓦斯抽采钻孔排水装置的使用安全性。

请继续参照图1和图4，本实施例中，封堵结构700为两堵一注封孔结构，具体地，两堵一注封孔结构包括注浆封孔段710和位于注浆封孔段710两端的封孔胶囊720。这种封堵结构700的设置形式，不仅能够加固钻孔100，确保钻孔100的稳定性，而且，还能够增强密封效果。

该下向瓦斯抽采钻孔排水装置的使用过程如下。

将抽采管200连同排水管300插设在钻孔100内，并在钻孔100的口部采用封堵结构700封孔，确保抽采管200与钻孔100之间密封；在抽采管200上安装压风截止阀400，并与压风接入系统连接；在排水管300上安装排水截止阀500，并与放水器连接；在抽采管200的管口安装行程阀600，并将管口接入瓦斯抽采系统。

在进行瓦斯抽采时，行程阀600处于抽采瓦斯形态，此时，行程阀600的阀瓣开关完全打开，第一通道310和第二通道210均保持畅通，压风截止阀400和排水截止阀500均保持关闭，在瓦斯抽采系统的作用下，瓦斯在抽采管200和排水管300中上向流动，完成抽采。

在进行钻孔100内积水排水时，行程阀600处于排水形态，此时，行程阀600的阀瓣开关覆盖第二通道210，使第一通道310保持畅通而第二通道210保持封闭，压风截止阀400和排水截止阀500均保持打开；压风接入系统的压风自压风截止阀400进入抽采管200，并下向流动，以增加风压，钻孔100内积水伴随着瓦斯在排水管300内形成的第一通道310中上向流动，在流动至排水截止阀500处时，钻孔100内的积水排出至放水器，而瓦斯继续上向流动，通过排水管300进入瓦斯抽采系统。

该下向瓦斯抽采钻孔排水装置不用完全关闭抽采管200，排水的同时仍然抽着瓦斯，如此设置，使得瓦斯抽采系统不会因为钻孔100彻底关闭而导致负压增大，从而减轻了瓦斯抽采系统的扰动，确保了瓦斯抽采过程的顺利进行。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述实施例中，诸如“上”、“下”等方位的描述，均基于附图所示。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，包括：

抽采管(200)，所述抽采管(200)用于插设在钻孔(100)内，所述抽采管(200)被配置为与瓦斯抽采系统相连；

排水管(300)，所述排水管(300)插设在所述抽采管(200)内，所述排水管(300)内形成第一通道(310)，所述排水管(300)与所述抽采管(200)之间形成第二通道(210)；所述排水管(300)的横截面为圆形；

截止阀，所述截止阀包括排水截止阀(500)和压风截止阀(400)，所述排水截止阀(500)与所述第一通道(310)连通，所述排水截止阀(500)被配置为控制所述第一通道(310)内的积水向外部输送的通路开闭；所述压风截止阀(400)与所述第二通道(210)连通，所述压风截止阀(400)被配置为控制外部压风进入所述第二通道(210)的通路开闭；

行程阀(600)，所述行程阀(600)安装于所述抽采管(200)，且所述行程阀(600)位于所述截止阀与所述抽采管(200)的管口之间，所述行程阀(600)被配置为控制所述第一通道(310)和所述第二通道(210)二者的开合度。

2.根据权利要求1所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述排水管(300)与所述抽采管(200)固定连接。

3.根据权利要求2所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述排水管(300)的外壁内切固定于所述抽采管(200)的内壁。

4.根据权利要求1所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述抽采管(200)的横截面为圆形。

5.根据权利要求4所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述排水管(300)的管径为所述抽采管(200)的管径的25％-40％。

6.根据权利要求1-4任一项所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述行程阀(600)包括抽采瓦斯和排水两种形态，在抽采瓦斯形态，所述行程阀(600)的阀瓣开关完全打开，所述第一通道(310)和所述第二通道(210)均保持畅通；在排水形态，所述行程阀(600)的阀瓣开关覆盖所述第二通道(210)，所述第一通道(310)保持畅通，所述第二通道(210)保持封闭。

7.根据权利要求1-4任一项所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述压风截止阀(400)位于所述钻孔(100)的外部，所述压风截止阀(400)与压风接入系统连接。

8.根据权利要求1-4任一项所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述排水截止阀(500)位于所述钻孔(100)的外部，所述排水截止阀(500)与放水器连接。

9.根据权利要求1-4任一项所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述抽采管(200)的管壁与所述钻孔(100)的孔壁之间设置有封堵结构(700)。

10.根据权利要求9所述的下向瓦斯抽采钻孔排水装置，其特征在于，所述封堵结构(700)为两堵一注封孔结构，所述两堵一注封孔结构包括注浆封孔段(710)和位于所述注浆封孔段(710)两端的封孔胶囊(720)。

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