阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置的制作方法

1.本发明属于矿井瓦斯防治设备技术领域，具体涉及阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置。


背景技术：

2.喷孔是指钻孔施工过程中，在瓦斯(二氧化碳)压力的作用下，从钻孔短时喷出瓦斯和煤粉，且喷出距离一般大于0.5m的异常动力现象。喷孔最大的危害在于大量高浓度的瓦斯突然从钻孔喷出，释放至钻场及巷道，造成环境瓦斯超限，进而引发更大的安全灾害。瓦斯喷孔最显著的特点是瞬间突发性的高压力、高浓度瓦斯，大量瓦斯在极短时间内喷出到作业环境，在有限的时间内，抽采系统无法发挥作用。因此，亟需探索一种针对钻孔喷孔的缓冲装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，能够有效降低喷出瓦斯的运行速度，缓冲积聚的瓦斯膨胀压力。
4.本发明所采用的技术方案是，阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，包括防喷缓冲装置，防喷缓冲装置的顶部连接有负压抽采装置，防喷缓冲装置的底部连接有排渣装置，负压抽采装置连接有气水分离器，气水分离器靠近防喷缓冲装置设置。
5.本发明的特点还在于：
6.防喷缓冲装置包括缓冲气囊，缓冲气囊的中部穿设有释压管，缓冲气囊相对的两侧分别连接有排渣装置和负压抽采装置，气水分离器靠近缓冲气囊的外壁设置。
7.释压管包括底管，底管的横截面设置为弧形，底管的两边分别铰接有侧管，两个侧管的横截面均设置为弧形。
8.缓冲气囊包括气囊本体，气囊本体内连接有气囊骨架，气囊骨架的顶部开设有出气口，气囊骨架与出气口相对的一侧开设有卡槽，出气口与负压抽采装置连接，气囊骨架的底部与排渣装置连接。
9.负压抽采装置包括若干并排设置的抽采管，每个抽采管的管身连接有阀门，阀门通过螺栓与气水分离器连接，气水分离器远离阀门的一端与出气口连接，卡槽内设置有负压板，负压板通过钢绳与气囊本体的内壁连接，负压板的板面开设有圆孔，圆孔与出气口的尺寸相同。
10.气水分离器包括分离管，分离管的顶端与阀门连接，分离管的底端设置为开口，分离管的顶端连接有分隔网，分离管的底端与出气口连接，分离管相对的内壁上分别沿其长度方向固接有若干分隔板，每个分隔板均倾斜设置。
11.排渣装置包括排渣筒和放水板，排渣筒的顶端与气囊骨架连接，排渣筒底端侧边与放水板顶部一边铰接，放水板顶部的另一边通过弹簧柱与排渣筒的内壁卡接。
12.本发明的有益效果是：
13.本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，通过释压管以及缓冲气囊进行阶梯式释压，有效降低喷出瓦斯的运行速度，缓冲积聚的瓦斯膨胀压力，同时负压抽采装置与缓冲气囊机械联动，通过调节抽采负压将尽可能多的喷出瓦斯通过抽采解决，气水分离器对瓦斯气体、水和渣进行有效分离，排渣装置对固液混合物及时排除，避免堵塞管路，影响喷孔缓冲装置的使用。
附图说明
14.图1是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置的结构示意图；
15.图2是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置的打开状态示意图；
16.图3是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置中释压管(打开状态)的剖视图；
17.图4是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置中缓冲气囊的剖视图；
18.图5是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置中负压抽采装置的结构示意图；
19.图6是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置中气水分离器的结构示意图；
20.图7是本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置中排渣装置的结构示意图。
21.图中：1.防喷缓冲装置，2.负压抽采装置，3.排渣装置，4.释压管，41.底管，42.侧管，5.缓冲气囊，51.气囊骨架，52.卡槽，6.阀门，7.负压板，8.抽采管，9.气水分离器，91.分离管，92.分隔网，93.分隔板，10.排渣筒，11.放水板，12.弹簧柱。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
23.阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，如图1-2所示，包括防喷缓冲装置1，防喷缓冲装置1的顶部连接有负压抽采装置2，防喷缓冲装置1的底部连接有排渣装置3，负压抽采装置2连接有气水分离器9，气水分离器9靠近防喷缓冲装置1设置。防喷缓冲装置1正常施工时处于折叠状态，当钻孔发生喷孔后，防喷缓冲装置1中的释压管4和缓冲气囊5进行阶梯式释压，降低喷出瓦斯的运行速度，缓冲积聚的瓦斯膨胀压力，负压抽采装置2将防喷缓冲装置1内大量溢出的瓦斯吸入，减轻风排瓦斯压力，在吸入过程中通过气水分离器9将钻孔喷孔出的混合物进行分离，固液混合物被阻挡，在重力作用下固液混合物下落至排渣装置中排出。
24.如图3所示，释压管4包括底管41，底管41的横截面设置为弧形，底管41的两边分别铰接有侧管42，两个侧管42的横截面均设置为弧形。两个侧管42与底管41组成一个完整的圆柱管。
25.防喷缓冲装置1包括缓冲气囊5，缓冲气囊5的中部穿设有释压管4，缓冲气囊5相对的两侧分别连接有排渣装置3和负压抽采装置2，气水分离器9靠近缓冲气囊5的外壁设置。
26.正常情况下，抽采管路的水渣混合物通过释压管4中部流出，在发生喷孔时，高压瓦斯气体将两个侧管42冲开，释压管4对喷孔进行初次卸压，然后缓冲气囊5在高压气体作用下膨胀打开，完成二次卸压。
27.如图4-5所示，缓冲气囊5包括气囊本体，气囊本体内连接有气囊骨架51，释压管4从气囊骨架51的中部穿过，气囊骨架51的顶部开设有出气口，气囊骨架51与出气口相对的一侧开设有卡槽52，出气口与负压抽采装置2连接，气囊骨架51的底部与排渣装置3连接。
28.负压抽采装置2包括若干并排设置的抽采管8，每个抽采管8的管身连接有阀门6，
阀门6通过螺栓与气水分离器9连接，气水分离器9远离阀门6的一端与出气口连接，卡槽52内设置有负压板7，负压板7通过钢绳与气囊本体的内壁连接，负压板7的板面开设有圆孔，圆孔与出气口的尺寸相同。
29.正常状态下，气囊本体处于压缩状态，负压板7上的圆孔与出气口部分相交，通过控制出气面积实现调节抽采负压的作用，当发生瓦斯喷孔时，高压气体致使气囊本体膨胀扩张，并通过钢丝绳带动负压板7运动，负压板7上的圆孔与气囊骨架51顶部出气口完全重叠，抽采负压迅速达到最大，瓦斯被吸入抽采管8内，减轻风排瓦斯压力。阀门6处于常开状态，当装置需要检修时，关闭阀门，保证抽采系统的密闭性。
30.如图6所示，气水分离器9包括分离管91，分离管91的顶端与阀门6连接，分离管91的底端设置为开口，分离管91的顶端连接有分隔网92，分离管91的底端与出气口连接，分离管91相对的内壁上分别沿其长度方向固接有若干分隔板93，每个分隔板93均倾斜设置。当发生瓦斯喷孔时，抽采负压将气水渣混合物从气囊骨架51顶部的出气口抽出，分离管91内的分隔板93和分隔网92将水和渣阻挡，实现气水分离。
31.如图7所示，排渣装置3包括排渣筒10和放水板11，排渣筒10的顶端与气囊骨架51连接，排渣筒10底端侧边与放水板11顶部一边铰接，放水板11顶部的另一边通过弹簧柱12与排渣筒10的内壁卡接。放水板11与排渣筒10形成一个类似的桶状容器，正常状态下，弹簧柱12与排渣筒10的内壁接触，挤压弹簧柱12，当分离后的固液混合物在重力作用下下落至排渣筒10内，当积累一定量的混合物时，在重力作用下冲开放水板11，进行排水排渣。
32.本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置的工作原理如下：
33.当喷孔发生时，高压气体将两个侧管42冲开，释压管4对喷孔进行初次卸压，然后缓冲气囊5在压力作用下膨胀打开，对喷孔进行二次卸压，同时气囊本体通过钢丝绳带动负压板7滑动，负压板7上的圆孔与气囊骨架51顶部出气口完全重叠，抽采负压迅速到达最大，瓦斯被吸入抽采管8内，减轻风排瓦斯压力，瓦斯在抽采过程中首先经过分离管91，固液混合物被分隔板93和分隔网92阻挡，确保抽采管8内无积水，分离后的固液混合物在重力作用下下落至排渣筒10内，当积累一定量的混合物时，在重力作用下冲开放水板11，进行排水排渣。
34.通过以上方式，本发明阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，具有自激发启动、阶梯式缓冲、自调节负压、重力自排渣、安全可靠等特点，弥补了现有处理钻孔瓦斯喷孔装置大而笨重、防治效果差等不足，可广泛应用于煤矿瓦斯治理领域。

技术特征：
1.阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，包括防喷缓冲装置(1)，所述防喷缓冲装置(1)的顶部连接有负压抽采装置(2)，所述防喷缓冲装置(1)的底部连接有排渣装置(3)，所述负压抽采装置(2)连接有气水分离器(9)，所述气水分离器(9)靠近防喷缓冲装置(1)设置。2.根据权利要求1所述的阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，所述防喷缓冲装置(1)包括缓冲气囊(5)，所述缓冲气囊(5)的中部穿设有释压管(4)，所述缓冲气囊(5)相对的两侧分别连接有排渣装置(3)和负压抽采装置(2)，所述气水分离器(9)靠近缓冲气囊(5)的外壁设置。3.根据权利要求2所述的阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，所述释压管(4)包括底管(41)，所述底管(41)的横截面设置为弧形，所述底管(41)的两边分别铰接有侧管(42)，两个所述侧管(42)的横截面均设置为弧形。4.根据权利要求2所述的阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，所述缓冲气囊(5)包括气囊本体，所述气囊本体内连接有气囊骨架(51)，释压管4从气囊骨架(51)的中部穿过，所述气囊骨架(51)的顶部开设有出气口，所述气囊骨架(51)与出气口相对的一侧开设有卡槽(52)，所述出气口与负压抽采装置(2)连接，所述气囊骨架(51)的底部与排渣装置(3)连接。5.根据权利要求4所述的阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，负压抽采装置(2)包括若干并排设置的抽采管(8)，每个所述抽采管(8)的管身连接有阀门(6)，所述阀门(6)通过螺栓与气水分离器(9)连接，所述气水分离器(9)远离阀门(6)的一端与出气口连接，所述卡槽(52)内设置有负压板(7)，所述负压板(7)通过钢绳与气囊本体的内壁连接，所述负压板(7)的板面开设有圆孔，所述圆孔与出气口的尺寸相同。6.根据权利要求5所述的阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，所述气水分离器(9)包括分离管(91)，所述分离管(91)的顶端与阀门(6)连接，所述分离管(91)的底端设置为开口，所述分离管(91)的顶端连接有分隔网(92)，所述分离管(91)的底端与出气口连接，所述分离管(91)相对的内壁上分别沿其长度方向固接有若干分隔板(93)，每个所述分隔板(93)均倾斜设置。7.根据权利要求1所述的阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，其特征在于，所述排渣装置(3)包括排渣筒(10)和放水板(11)，所述排渣筒(10)的顶端与气囊骨架(51)连接，所述排渣筒(10)底端侧边与放水板(11)顶部一边铰接，所述放水板(11)顶部的另一边通过弹簧柱(12)与排渣筒(10)的内壁卡接。

技术总结
本发明公开了阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，阶梯式抽采钻孔喷孔缓冲装置，包括防喷缓冲装置，防喷缓冲装置的顶部连接有负压抽采装置，防喷缓冲装置的底部连接有排渣装置，负压抽采装置连接有气水分离器，气水分离器靠近防喷缓冲装置设置。本发明通过释压管以及缓冲气囊进行阶梯式释压，有效降低喷出瓦斯的运行速度，缓冲积聚的瓦斯膨胀压力，同时负压抽采装置与缓冲气囊机械联动，通过调节抽采负压将尽可能多的喷出瓦斯通过抽采解决，气水分离器对瓦斯气体、水和渣进行有效分离，排渣装置对固液混合物及时排除，避免堵塞管路，影响喷孔缓冲装置的使用。冲装置的使用。冲装置的使用。


技术研发人员：龚选平 杨鹏 叶正亮 孙宝强 陈龙 程成 雷慧 王云 孙令超 曹文超
受保护的技术使用者：中煤能源研究院有限责任公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/12