申请/专利权人：平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处

申请日：2018-11-26

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109184786B

主分类号：E21F16/00

分类号：E21F16/00;E21B21/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.11#公开

摘要：本发明公开了一种裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，包括潜入下行钻孔内的筒体以及插入至筒体下部的排水管，还包括吹气管，所述吹气管的出口端与筒体的底部平齐；所述筒体的顶部设有封盖，底部设有单向导通机构；所述筒体上设有进气排气装置；所述进气排气装置在排气时通过单向导通机构将钻孔内的积水吸入到筒体内，在进气时通过排水管将积水压到钻孔外。利用井下的压缩空气为动力，首先通过吹气管搅动钻孔内的积水和积渣，进气排气装置处于排气状态时，夹杂着积渣的积水进入筒体内；再通过进气排气装置向筒体内充入压缩空气，把筒体内的积水和积渣排出孔外。

主权项：1.一种裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，包括潜入下行钻孔内的筒体以及插入至筒体下部的排水管，其特征在于：还包括吹气管，所述吹气管的出口端与筒体的底部平齐；所述筒体的顶部设有封盖，底部设有单向导通机构；所述筒体上设有进气排气装置；所述进气排气装置在排气时通过单向导通机构将钻孔内的积水吸入到筒体内，在进气时将积水通过排水管压到钻孔外；所述单向导通机构包括活门以及连接筒体的底盖，活门可与底盖相接触，其一侧与底盖的上端面铰接，底盖上对应活门设有多个孔洞；所述吹气管包括第一压缩空气管、位于封盖上的第一快速接头以及位于筒体内部的内气管，所述内气管的端部穿过筒体的底部，第一压缩空气管与内气管通过第一快速接头进行连接；所述第一压缩空气管上设有控制其通止的第一气源控制开关。

全文数据：一种裂隙发育煤岩体用排水排渣装置技术领域本发明涉及煤矿井下瓦斯抽采设备技术领域，具体涉及在一种裂隙发育煤岩体上施工的下行穿层钻孔，为排出积水积渣而使用的装置。背景技术在煤炭安全开采过程中，瓦斯抽采是解决煤与瓦斯突出等灾害事故的根本措施。下行穿层钻孔瓦斯抽采就是在煤层掘进巷道之前，在距煤层顶板一定距离的稳定岩层中，施工一条岩巷，并通过该巷道向煤层掘进巷道周围煤体中施工穿层钻孔，经过一段时间的预抽，降低直至消除掘进工作面的煤与瓦斯突出的危险性。该技术遇到的最大问题是：由于钻孔向下施工，难以排出钻孔中积水和积渣。随着孔深的增加，钻孔施工完毕后，钻渣在钻孔底部沉淀，不能全部排出，积水更是充满钻孔，严重影响了封孔质量，最终影响瓦斯抽采效果。虽然现场采取了很多办法来排水排渣，但效果不明显。针对下行钻孔积水积渣问题，中国专利文献CN102865104A《煤层下向抽采钻孔排水装置》、CN202788934U《煤矿井下下向孔排水装置》、CN203035257U《一种下向钻孔的俯孔排渣排水装置》等均采用：在孔口端设置密封器，向孔内插入排水管，并向孔内密闭后的空间通入高压空气，在孔内形成正压，把孔内积水排出的技术方案。根据矿山压力知识以及井下观测，在岩石巷道周围存在一个松动圈，该范围一般为巷道半径的3~5倍。当岩石发生离层、错动、膨胀等现象后，在靠近孔口的位置岩石中有大量的裂隙存在。在裂隙发育煤岩体中施工的下行钻孔成孔后，使用上述正压排水办法时，出现了压缩空气顺着裂隙泄露，孔内形不成正压，不能有效排水的现象。发明内容针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种操作方便、高效的排水排渣装置，解决在裂隙发育煤岩体中施工的下行钻孔成孔后，孔内积水积渣多影响封孔的问题，从而保证封孔质量，提高瓦斯抽采浓度。为达到上述目的，采用以下技术方案。一种裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，包括潜入下行钻孔内的筒体以及插入至筒体下部的排水管，还包括吹气管，所述吹气管的出口端与筒体的底部平齐；所述筒体的顶部设有封盖，底部设有单向导通机构；所述筒体上设有进气排气装置；所述进气排气装置在排气时通过单向导通机构将钻孔内的积水吸入到筒体内，在进气时将积水通过排水管压到钻孔外。为了使该装置结构更加简洁，便于安装，所述吹气管从所述筒体内穿过，其与筒体的顶部和底部密封连接。所述吹气管包括第一压缩空气管、位于封盖上的第一快速接头以及位于筒体内部的内气管，内气管的端部穿过筒体的底部，第一压缩空气管与内气管通过第一快速接头进行连接；所述第一压缩空气管上设有第一气源控制开关。吹气管的出口端位于筒体的底部，吹气的效率得以提高。所述进气排气装置包括第二压缩空气管以及位于封盖上的第二快速接头，第二压缩空气管穿过所述封盖进入筒体内部，所述第二压缩空气管上设有第二气源控制开关，所述第二气源控制开关为三通阀门，所述三通阀门控制第二压缩空气管处于直通和旁通大气两种状态。直通时，进气排气装置向筒体内注入压缩空气，将筒体内的积水从排水管压出；旁通大气时，进气排气装置将筒体的内的空气排出，钻孔中的积水经单向导通机构流入到筒体内。所述排水管包括内排水管、外排水管以及位于封盖上的第三快速接头，所述外排水管通过第三快速接头与内排水管相连接，内排水管的端部接近筒体的底部。所述单向导通机构包括活门以及连接筒体的底盖，活门可与底盖相接触，其一侧与底盖的上端面铰接，底盖上对应活门设有有多个孔洞。筒体外的积水从活门与底盖的缝隙中流入到筒体内；反向流动时，活门会被压紧在底座上从而起到密封的作用。孔洞起到滤网的作用，限制大颗粒进入本体，防止排水过程中发生堵塞。为了保证活门的气密性，所述活门由橡胶制成。为了便于从下行钻孔中插入和拔出。所述筒体为圆柱形或多棱柱形，其两端面的边缘均设有圆角过渡。所述第一压缩空气管、第二压缩空气管、外排水管均为柔性软管。工作时，与筒体连成一体，不用时，从快速接头上拆下，盘成卷便于搬运。本装置克服了孔口附近岩石裂隙对排水的影响，利用井下的压缩空气为动力，首先通过吹气管搅动钻孔内的积水和积渣混合，进气排气装置处于排气状态，使夹杂着积渣的积水进入筒体内；再通过进气排气装置向筒体内充入压缩空气，把筒体内的积水和积渣排出孔外。本装置结构简单、操作方便、安全、排水排渣效率高。附图说明图1是实施例的结构示意图；图2是图1中的局部放大图；图3是图2中A向视图；图4是该实施例的立体图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。请参阅图1。本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。如图1所示，一种裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，包括吹气管5、潜入下行钻孔16内的筒体1以及插入到筒体1下部的排水管6，为了便于从下行钻孔16中插入和拔出。所述筒体1为圆柱形或多棱柱形，其两端面的边缘均设有圆角过渡。所述吹气管5的出口端11与筒体1的底部平齐；所述筒体1的顶部设有封盖10，底部设有单向导通机构；所述筒体1上设有进气排气装置7；进气排气装置7用于向筒体1内注入高压气体以及排气或吸气。所述进气排气装置7在排气时通过单向导通机构将钻孔16内的积水吸入到筒体1内，在进气时将积水通过排水管6压到钻孔16外。为了使该装置结构更加简洁，便于安装，所述吹气管5从所述筒体1内穿过，其与筒体1的顶部和底部密封连接。所述吹气管5包括第一压缩空气管51、位于封盖10上的第一快速接头2以及位于筒体1内部的内气管52，内气管52的端部穿过筒体1的底部也即底盖13，第一压缩空气管51与内气管52通过第一快速接头2进行连接；所述第一压缩空气管51上设有第一气源控制开关9。吹气管5的出口端11位于筒体1的底部，吹气的效率得以提高。所述进气排气装置7包括第二压缩空气管71以及位于封盖10上的第二快速接头4，第二压缩空气管71穿过所述封盖10进入筒体1内部，所述第二压缩空气管71上设有第二气源控制开关12，所述第二气源控制开关12为三通阀门，所述三通阀门控制第二压缩空气管71处于直通和旁通大气两种状态。直通时，进气排气装置7向筒体1内注入压缩空气，将筒体1内的积水从排水管6压出；旁通大气时，进气排气装置7将筒体1的内的空气排出，钻孔16中的积水经单向导通机构流入到筒体1内。所述排水管6包括内排水管62、外排水管61以及位于封盖10上的第三快速接头3，所述外排水管61通过第三快速接头3与内排水管62相连接，内排水管62的端部接近筒体1的底部。如图2、图3所示，所述单向导通机构包括活门14以及连接筒体1的底盖13，活门14可与底盖13相接触，其一侧与底盖13的上端面铰接，为了保证活门14的气密性，所述活门14由橡胶制成。底盖13上对应活门14设有有多个孔洞15。筒体1外的积水从活门14与底盖13的缝隙中流入到筒体1内；反向流动时，活门14会被压紧在底座上从而起到密封的作用。所述第一压缩空气管51、第二压缩空气管71、外排水管61均为柔性软管。工作时，与筒体1连成一体，不用时，从快速接头上拆下，盘成卷便于搬运。结合图1至图4，实际施工时，下行钻孔16成孔后，首先将第一压缩空气管51、排水管6、进气排气装置7通过快速接头2、3、4分别连接在筒体1上。再将第一压缩空气管51、进气排气装置7分别连接到井下高压风管路8上。根据需要排水的深度，确定第一压缩空气管51、排水管6、进气排气装置7的长度。将筒体1插入到钻孔16内部，排水的深度取决于筒体1在孔内的位置。打开第一气源控制开关9，让压缩空气通过第一压缩空气管51、内气管52穿过筒体1进入钻孔16内，搅拌积水和积渣。搬动第二气源控制开关12的手柄，使进第二压缩空气管71处于旁通排气状态。这时，钻孔16内积水和积渣在钻孔16内水压的作用下打开活门14，通过孔洞15过滤进入筒体1内部。搬动第二气源控制开关12的手柄，使进第二压缩空气管71处于直通充气状态。筒体1内部形成正压，在气压作用下，活门14关闭，进入筒体1内的积水和积渣通过排水管6排到孔外。当排水管6不再出水后，搬动第二气源控制开关12的手柄，使进第二压缩空气管71处于旁通排气状态，筒体1进水，开始新的排水循环。排水完毕后，把筒体1及第一压缩空气管51、排水管6、进气排气装置7从钻孔16内拉出，完成排水排渣工作。第一气源控制开关9、第二气源控制开关12即可采用普通机械结构开关，由手动控制排水，也可采用PLC控制的防爆电磁式结构，按照设定好的程序和时间实现自动排水、排渣。该装置克服了孔口附近岩石裂隙对排水的影响，利用井下的压缩空气为动力，首先通过吹气管5搅动钻孔16内的积水和积渣混合，进气排气装置7处于排气状态，使夹杂着积渣的积水进入筒体1内；再通过进气排气装置7向筒体1内充入压缩空气，把筒体1内的积水和积渣排出孔外。该装置结构简单、操作方便、安全、排水排渣效率高。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.一种裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，包括潜入下行钻孔内的筒体以及插入至筒体下部的排水管，其特征在于：还包括吹气管，所述吹气管的出口端与筒体的底部平齐；所述筒体的顶部设有封盖，底部设有单向导通机构；所述筒体上设有进气排气装置；所述进气排气装置在排气时通过单向导通机构将钻孔内的积水吸入到筒体内，在进气时将积水通过排水管压到钻孔外。2.根据权利要求1所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述吹气管从所述筒体内穿过，其与筒体的顶部和底部密封连接。3.根据权利要求2所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述吹气管包括第一压缩空气管、位于封盖上的第一快速接头以及位于筒体内部的内气管，所述内气管的端部穿过筒体的底部，第一压缩空气管与内气管通过第一快速接头进行连接；所述第一压缩空气管上设有控制其通止的第一气源控制开关。4.根据权利要求1或3所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述进气排气装置包括第二压缩空气管以及位于封盖上的第二快速接头，第二压缩空气管穿过所述封盖进入所述筒体内部，所述第二压缩空气管上设有第二气源控制开关，所述第二气源控制开关为三通阀门，所述三通阀门控制第二压缩空气管切换直通和旁通大气两种状态。5.根据权利要求4所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述排水管包括内排水管、外排水管以及位于封盖上的第三快速接头，所述外排水管通过第三快速接头与内排水管相连接，内排水管的端部接近筒体的底部。6.根据权利要求1所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述单向导通机构包括活门以及连接筒体的底盖，活门可与底盖相接触，其一侧与底盖的上端面铰接，底盖上对应活门设有有多个孔洞。7.根据权利要求6所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述活门由橡胶制成。8.根据权利要求1所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述筒体为圆柱形或多棱柱形，其两端面的边缘均设有圆角过渡。9.根据权利要求5所述裂隙发育煤岩体用排水排渣装置，其特征在于：所述第一压缩空气管、第二压缩空气管、外排水管均为柔性软管。

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