CN217632266U - 一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，属于煤层开采领域，包括固液分离装置；三级沉淀箱，三级沉淀箱的出口与固液分离装置的入口连通；循环水箱，其入口与固液分离装置的液体出口连通；汽水分离器，其出口与三级沉淀箱的入口连通，汽水分离器的支管连通有第一抽采管路；钻采一体机，钻采一体机的孔口设有孔口装置，孔口装置通过第二抽采管路与汽水分离器连通；钻采泵车，其入口与循环水箱的出口连通，出口与钻采一体机的入口连通。该装置采用水力钻采，全过程无巷或减巷、无尘化作业，实现薄煤层保护层大区域超长工作面机械化全煤层绿色开采，减少矸石采出量，提高煤质，彻底改善作业环境，解放劳动生产力，提高安全效益。

Description

一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置

技术领域

本实用新型属于薄煤层保护层开采及瓦斯治理技术领域，具体涉及一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置。

背景技术

煤层瓦斯是制约高瓦斯、突出矿井安全高效生产的主要因素之一，开采保护层是解决矿井瓦斯灾害最有效的手段。我国薄煤层分布广泛，资源丰富，且多数高瓦斯、突出矿井主采煤层上部或下部均赋存有厚度不一的薄煤层。

受薄煤层开采技术及装备限制原因，缺乏适应性好、生产效率高的薄煤层开采技术装备，使得开采劳动强度大、安全事故多、经济效益低，致使大量薄煤层煤炭资源处于搁置状态，回采产量占总产量的比重只有10.4％，远低于储量所占的比重。特别是各矿区在投产初期通常优先开采中厚煤层和厚煤层，放弃开采厚度在1.3m以下的煤层，浪费了大量宝贵的煤炭资源。

对于高瓦斯、突出矿井而言，更是丢掉了保护层开采这一最有效的瓦斯治理手段。如何实现薄煤层保护层机械化高效开采，提高工作面产量、改善工作面作业环境、减轻工人劳动强度，是煤炭行业面临的急需解决的难题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，包括：

固液分离装置；

三级沉淀箱，其包括依次连通的一级沉淀水箱、二级沉淀水箱和三级沉淀水箱，所述三级沉淀水箱的出口与所述固液分离装置的入口连通；

循环水箱，其入口与所述固液分离装置的液体出口连通；

汽水分离器，其出口与所述一级沉淀水箱的入口连通，所述汽水分离器的支管连通有第一抽采管路。

优选地，还包括钻采一体机，所述钻采一体机的孔口设置有孔口装置，所述孔口装置通过第二抽采管路与所述汽水分离器连通。

优选地，还包括钻采泵车，所述钻采泵车的入口与所述循环水箱的出口连通，出口与所述钻采一体机的入口连通。

优选地，所述第一抽采管路上还设置有溢流管路，所述溢流管路的出口与一级沉淀水箱的入口连通。

优选地，所述固液分离装置的出渣口下方设置有刮板运输机，所述刮板运输机的机尾连接巷道内提前铺设的皮带运输机。

优选地，所述钻采一体机动力输出端配套有依次连接的无缆三棱螺旋槽钻杆、无线随钻测量装置、孔底马达和钻采钻头。

本实用新型提供的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置具有以下有益效果：

该装置按照开采顺序依次设置了互相连通的汽水分离器、三级沉淀箱、固液分离装和循环水，落煤经汽水分离后进入三级沉淀箱过滤，三级沉淀水箱内的煤水混合物被吸入固液分离装置进行煤水分离，处理后的水进入循环水箱，采用水力钻采，全过程无巷或减巷、无尘化作业，实现薄煤层保护层大区域超长工作面机械化全煤层绿色开采，减少矸石采出量，提高煤质，彻底改善作业环境，解放劳动生产力，提高安全效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置及配套设备设施现场布置图。

附图标记说明：

薄煤层保护层工作面1、巷道2、钻场3、钻采一体机4、固液分离装置5、一级沉淀水箱6、循环水箱7、小型刮板运输机8、皮带运输机9、套管10、钻采泵车11、钻采水刀12、三棱螺旋槽钻杆13、煤柱14、钻采钻头15、孔口装置16、孔底马达17、无线随钻测量装置18、支管19、第一抽采管路20、汽水分离器21、第二抽采管路22、溢流管路23、二级沉淀水箱24、三级沉淀水箱25。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例1

本实用新型提供了一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，具体如图1所示，包括依次连通的汽水分离器21、三级沉淀箱、固液分离装置5和循环水箱7。

具体地，三级沉淀箱包括依次连通的一级沉淀水箱6、二级沉淀水箱24和三级沉淀水箱25，三级沉淀水箱25的出口与固液分离装置5的入口连通。循环水箱7的入口与固液分离装置5的液体出口连通，汽水分离器21的出口与一级沉淀水箱6的入口连通，汽水分离器21的支管19连通有第一抽采管路20。

三级沉淀箱作为初步处理装置沉淀煤水混合物，固液分离装置5处理钻采后煤水混合物，达到固液分离，处理后的水进入循环水箱7实现循环利用，减少钻采过程中抽排水量。

进一步地，本实施例还包括钻采一体机4和钻采泵车11，钻采一体机4的孔口设置有孔口装置16，孔口装置16通过第二抽采管路22与汽水分离器21连通。钻采泵车11的入口与循环水箱7的出口连通，出口与钻采一体机4的入口连通。

为了提高安全性，本实施例中，第一抽采管路20上还设置有溢流管路23，溢流管路23的出口与一级沉淀水箱6的入口连通。

具体地，本实施例中，固液分离装置5的出渣口下方设置有刮板运输机8，刮板运输机8的机尾连接巷道2内提前铺设的皮带运输机9。小型刮板运输机8运输固液分离装置处理后的落煤，皮带运输机9运输小型刮板运输机转运的落煤。

具体使用时，钻采一体机4动力输出端配套有依次连接的无缆三棱螺旋槽钻杆13、无线随钻测量装置18、孔底马达17和钻采钻头15。

该装置发挥定向水力钻采一体机可精准定向长距钻采的优势，通过设置钻采一体机4、汽水分离器21、三沉淀箱、固液分离装置5、循环水箱7及钻采泵车11，将“破、装、运、支、处”五大采煤工序合而为一，采用水力钻采，全过程无巷或减巷、无尘化作业，实现薄煤层保护层大区域超长工作面机械化全煤层绿色开采，减少矸石采出量，提高煤质，彻底改善作业环境，解放劳动生产力，提高安全效益。

如图2所示，采用本实施例提供的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置进行薄煤层瓦斯钻采，包括如下步骤：

步骤1)：在薄煤层被保护层工作面运输巷道2或其他已有巷道2选择合适位置开设一个或若干钻场3，钻场3方向满足开孔施工要求，钻场3尺寸不小于10mx5mx3m(长宽高)；

步骤2)：在钻场3内依次安设钻采一体机4、钻采泵车11、固液分离装置5；钻采一体机4配套无缆三棱螺旋槽钻杆13、高精度无线随钻测量装置18、孔底马达17、钻采钻头15、孔口装置16等；本实施例中孔口装置16为四通孔口装置。

步骤3)：在钻采一体机4孔口位置安装孔口装置16，孔口装置16后安设汽水分离器21，汽水分离器21的支管19接第一抽采管路20，汽水分离器21后部连接一级沉淀水箱6，三级沉淀水箱25后方安设固液分离装置5，固液分离装置5出水口连接循环水箱7向钻采泵车11供水，固液分离装置5出渣口下方安设小型刮板输送机8，小型刮板输送机8机尾连接巷道2内提前铺设的皮带运输机9。

步骤4)：按照设计方案开孔15m，孔内安设套管10，钻进至薄煤层保护层工作面1设计深度后，调节钻采泵车11流量及压力至15-30MPa以上，孔内钻采水刀12自动打开破煤，进行第一个单点水力破煤钻采。单点水力破煤钻采时间不小于20min，单点钻采落煤量不小于1t，钻采过程中由钻头15旋转及专用钻采水刀12(破)落煤，落煤经三棱螺旋槽钻杆13外部螺旋结构及高压水排出，并进入三级沉淀箱过滤，三级沉淀水箱25内的煤水混合物被吸入固液分离装置5进行固液分离装，处理后的水进入循环水箱7，处理过后的落煤进入小型刮板输送机8，经皮带运输机9运出。

步骤5)：第一个单点完成钻采后，孔内钻采工具串由孔底向孔口方向后退1m，开始第二个单点钻采作业，依次完成整个孔内钻采作业并连接抽采管路20进行卸压瓦斯抽采。

步骤6)：第一个钻孔完成钻采作业后，留设1.5m宽度煤柱14，重复步骤4)、5)，直至完成整个工作面的钻采作业。

本实用新型具有较强的适用性，便于实际操作，工艺安全可靠，成本较低，整个薄煤层保护层工作面回采由定向水力钻采一体机完成，可实现无巷或减巷作业，无需工作面巷道支护及采空区顶板处理，相对常规综合机械化开采，节省80％～100％大型设备投入，节省50％～100％巷道工程量，解决了薄煤层保护层机械化开采难题，实现薄煤层保护层大区域绿色高效回采，具有良好的经济与社会效益。

以上所述实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，其特征在于，包括：

固液分离装置(5)；

三级沉淀箱，其包括依次连通的一级沉淀水箱(6)、二级沉淀水箱(24)和三级沉淀水箱(25)，所述三级沉淀水箱(25)的出口与所述固液分离装置(5)的入口连通；

循环水箱(7)，其入口与所述固液分离装置(5)的液体出口连通；

汽水分离器(21)，其出口与所述一级沉淀水箱(6)的入口连通，所述汽水分离器(21)的支管(19)连通有第一抽采管路(20)。

2.根据权利要求1所述的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，其特征在于，还包括钻采一体机(4)，所述钻采一体机(4)的孔口设置有孔口装置(16)，所述孔口装置(16)通过第二抽采管路(22)与所述汽水分离器(21)连通。

3.根据权利要求2所述的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，其特征在于，还包括钻采泵车(11)，所述钻采泵车(11)的入口与所述循环水箱(7)的出口连通，出口与所述钻采一体机(4)的入口连通。

4.根据权利要求1所述的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，其特征在于，所述第一抽采管路(20)上设置有溢流管路(23)，所述溢流管路(23)的出口与一级沉淀水箱(6)的入口连通。

5.根据权利要求1所述的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，其特征在于，所述固液分离装置(5)的出渣口下方设置有刮板运输机(8)，所述刮板运输机(8)的机尾连接巷道(2)内提前铺设的皮带运输机(9)。

6.根据权利要求2所述的薄煤层定向水力钻采一体化开采装置，其特征在于，所述钻采一体机(4)动力输出端配套有依次连接的无缆三棱螺旋槽钻杆(13)、无线随钻测量装置(18)、孔底马达(17)和钻采钻头(15)。

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