煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置 |
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| 申请号 | CN201410792673.5 | 申请日 | 2014-12-20 | 公开(公告)号 | CN104453751A | 公开(公告)日 | 2015-03-25 |
| 申请人 | 湖南科技大学; 淮北矿业股份有限公司; 罗文柯; | 发明人 | 罗文柯; 施式亮; 刘平; 郭家标; 周为军; 伍诺坦; 张慧; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 煤 巷钻孔施工防突集尘 排渣 一体化装置，包括钻机系统、液压系统、压 风 系统、供电系统，还包括孔口集尘装置、活动式防突 挡板 、液压自动给进装置、固定连接装置、除尘排渣装置、液压支路系统和压风支路系统。孔口集尘装置后端上部设有压风支路 接口 ，压风支路接口下方设有倾斜向下的排渣管，活动式防突挡板固定在孔口集尘装置上，液压自动给进装置与孔口集尘装置连接，固定连接装置将液压自动给进装置固定在钻机上，除尘排渣装置通过连接软管与孔口集尘装置的排渣管连接。本发明有机的将防突、集尘、排渣等装置组合起来，有效解决目前使用的孔口系列除尘装置设备分散现状，一机实现多种功能，操作简单，成本低。 | ||||||
| 权利要求 | 1.煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置，包括钻机系统、液压系统、压风系统和供电系统，其特征在于：还包括 |
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| 说明书全文 | 煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置技术领域[0001] 本发明涉及一种煤矿煤尘、瓦斯和防突的多功能收集与处理装置。 背景技术[0002] 在突出矿井中，准备巷道一般布置在煤层中，为进行卸压消突，则在煤巷施工大量顺层钻孔进行预抽；为使钻孔的钻进到达设计深度和施工环境需要，煤巷钻孔施工的排渣方式往往是采用风力而非水力，但风力排渣致命弱点是孔口产生大量煤尘，瓦斯等；且因突出煤层煤质松软或瓦斯压力大而易诱导煤与瓦斯突出。大量煤尘和高浓度瓦斯涌出致使煤矿井下空气中的氧气含量降低而影响人体健康；亦可导致因煤尘、瓦斯燃烧或爆炸事故而造成大量的人员伤亡及设施摧毁。 [0003] 针对上述情况，研发一种装置能集防突—集尘（瓦斯）—排渣于一体的多功能装置，将有效解决现有煤矿开采技术条件下瓦斯与煤尘治防治难题及煤矿井下作业场所空气质量难题，给矿井的安全生产和良好作业环境带来重要的现实与社会意义。 发明内容[0004] 本发明的目的在于给矿井煤巷钻孔施工提供一种收集煤尘、瓦斯和兼具防突功能为一体的装置，既能解决煤巷掘进钻孔诱发的突出问题，又能有效解决因钻孔涌出大量瓦斯形成瓦斯积聚问题，还能有效地对涌出的大量粉尘进行集中式处理。 [0005] 本发明采用的技术方案如下：煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置，包括现有装备：钻机系统、液压系统、压风系统、供电系统，还包括孔口集尘装置、活动式防突挡板、液压自动给进装置、固定连接装置、除尘排渣装置、液压支路系统和压风支路系统。 [0006] 孔口集尘装置，孔口集尘装置后端上部设有压风支路接口，压风支路接口下方设有倾斜向下的排渣管。进一步地，为便于孔口集尘装置的前端插入煤体，孔口集尘装置前端为锥形结构。为阻止孔口吹出的煤尘直接由钻杆与孔口集尘装置间的缝隙进入煤巷中，在所述孔口集尘装置的末端、钻杆与孔口收集装置之间设有一耐磨且不产生火花的聚氨酯套环，在聚氨酯套环上再固定一层毛刷。 [0007] 活动式防突挡板，固定在孔口集尘装置上，包括钢质圆形防突挡板和中硬橡胶层。防突板与孔口集尘装置采用销键固定，便于装卸，其直径大小由煤巷尺寸及钻孔布置排数要求确定。在防突板靠煤壁侧，固定一层中硬橡胶，以便与不平整的煤壁紧密接触；中硬橡胶层与钢质圆形防突挡板用螺杆连接，便于中硬橡胶层磨损后更换。 [0008] 液压自动给进装置，与孔口集尘装置连接，为孔口集尘装置和安装在孔口集尘装置上的活动式防突挡板提供推进力。 [0009] 固定连接装置，在钻机夹持器位置设计一适合该钻机特征的固定连接装置，将液压自动给进装置固定在钻机上。 [0010] 除尘排渣装置，通过连接软管与孔口集尘装置的排渣管连接，对煤尘及瓦斯进行收集处理。除尘排渣装置包括多级喷雾降尘机构和底部抽屉式活动收集箱以及与瓦斯抽采管路连接的排放口，最末一级喷雾降尘机构靠箱体侧由金属网格夹海绵制作而成。所述连接软管采用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架的塑料布材料制成。 [0011] 液压支路系统，由钻机液压系统分支，供给液压自动给进装置以给进力。 [0012] 压风支路系统，由矿井空气压缩机提供的压风管路分支：一支路给提供钻杆对孔底煤尘煤渣进行风力排出；另一支路连接孔口集尘装置上部的压风支路接口，形成正风压将孔口煤尘煤渣及瓦斯导入除尘排渣装置。 [0013] 采用上述技术方案的煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置具有如下优点：一是防突功能，将液压力作用在防突板上，且在钻孔周围形成一定阻挡区域；二是收集功能，采用孔口集尘装置收集钻孔施工过程中因压风排出的煤渣、煤尘和瓦斯；三是活动性功能，孔口集尘装置以及给进装置始终与钻机钻杆同轴，以满足煤巷钻孔施工有不同上下（仰角与俯角）和左右（方位角）开口位置的钻孔施工要求；四是自动功能，采用三级油缸的给进装置来实现将孔口收集装置推送至煤壁开口位置，并伴随钻杆钻进与液压推进力的同时作用，将孔口集尘装置中插入煤体的锥形端推进至设计深度，以与煤体形成稳定结构；五是除尘排渣功能，研发集尘排渣装置将钻孔施工过程中煤渣、煤尘和瓦斯进行处理；五是一体化功能，即上述各装置能通过适合的连接及固定装置来实现一体化。 [0014] 本发明的煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置，有机的将防突、集尘、排渣等装置组合起来，既解决了煤巷掘进钻孔诱发的突出问题，又有效解决了因钻孔涌出大量瓦斯形成瓦斯积聚问题，还能有效地对涌出的大量粉尘进行集中式处理，给煤巷钻孔施工创造良好工作环境。本发明有效解决目前使用的孔口系列除尘装置设备分散现状，一机实现多种功能，操作简单，成本低。附图说明 [0015] 图1是本发明的结构示意图。 具体实施方式[0016] 下面结合附图对本发明进一步详细说明。 [0017] 如图1所示，本发明的煤巷钻孔施工防突集尘排渣一体化装置，包括现有装备：钻机系统、液压系统、压风系统、供电系统，还包括孔口集尘装置1、活动式防突挡板2、液压自动给进装置3、固定连接装置4、除尘排渣装置4、液压支路系统和压风支路系统。 [0018] 孔口集尘装置1由钢管加工制作，前端插入煤体8，与煤壁9形成稳定结构。为便于孔口集尘装置的前端插入煤体，孔口集尘装置前端为锥形结构。孔口集尘装置1后端与液压自动给进装置3连接。孔口集尘装置1后端上部设有压风支路接口11，压风支路接口11下方设有倾斜向下的排渣管12。为阻止孔口吹出的煤尘直接由钻杆与孔口集尘装置间的缝隙进入煤巷中，在所述孔口集尘装置的末端、钻杆与孔口收集装置之间设有一耐磨且不产生火花的聚氨酯套环13，在聚氨酯套环上再固定有一层毛刷。 [0019] 活动式防突挡板2固定在孔口集尘装置1上，包括钢质圆形防突挡板21和中硬橡胶层22。活动式防突挡板2与孔口集尘装置1采用销键固定，便于装卸，其直径大小由煤巷尺寸及钻孔布置排数要求确定。在活动式防突挡板2靠煤壁9侧，固定一层中硬橡胶22，以便与不平整的煤壁9紧密接触；中硬橡胶层22与钢质圆形防突挡板21用螺杆连接，便于中硬橡胶层磨损后更换。 [0020] 液压自动给进装置3与孔口集尘装置1连接，为孔口集尘装置和安装在孔口集尘装置上的活动式防突挡板提供推进力。液压自动给进装置3由液压阀门、三级油缸组成。油缸的液压油路则由钻机液压系统中的泵站分支系统提供。 [0021] 在钻机夹持器位置设有一适合该钻机特征的固定连接装置4，将液压自动给进装置3固定在钻机7上。固定连接装置4使固定在钻机夹持器位置的液压给进装置3和孔口集尘装置1与钻杆71在同一轴线，以使液压给进装置3和孔口集尘装置1满足能随着钻机调整不同方位角、俯仰角钻孔开口位置的施工要求。 [0022] 除尘排渣装置5通过连接软管6与孔口集尘装置的排渣管12连接，对煤尘及瓦斯进行收集处理。连接软管6采用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架的塑料布材料制成，其具有一定强度，并且在不同位置钻孔施工时能够随时跟进且连接方便。 [0023] 除尘排渣装置5包括一级喷雾降尘机构51，二级喷雾降尘机构52，三级喷雾降尘机构53，四级喷雾降尘机构54和和底部抽屉式活动收集箱55以及与瓦斯抽采管路连接的排放口56。煤渣与粗颗粒煤尘在一级喷雾降尘机构51降尘措施下，立即掉落至除尘排渣装置底部的抽屉式活动收集箱55中。为增强降尘效果，在二级喷雾降尘机构52，三级喷雾降尘机构53，四级喷雾降尘机构54采用三种不同孔径的喷嘴进行降尘处理，经过一级喷雾降尘机构51后的煤尘则不同雾径的二三四级降尘措施下进行除尘处理，煤尘在不同粒径的喷雾作用下进行除尘处理，亦跌落底部的抽屉箱中。四级喷雾降尘机构54靠箱体侧由金属网格夹海绵制作而成，将煤尘和水雾均阻挡在除尘排渣装置内。所述连接软管6采用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架的塑料布材料制成，其具有一定强度，同时在不同位置钻孔施工时可以随时跟进且连接方便。除尘排渣装置底部的抽屉式活动收集箱55，装满煤渣煤尘后能如同抽屉一样可随时取出倒掉后再插入其中。 [0024] 降尘处理后的空气，如果瓦斯含量小（区域防突措施到位情况），则由除尘排渣装置中的排放口56排至煤巷中，其中瓦斯由通风来稀释；如果矿井瓦斯抽采管路已经连接到煤层巷道钻孔施工位置，则排放口56与瓦斯抽采管路连接，使其中瓦斯进入瓦斯抽采管路中。 [0025] 压风支路系统，由矿井空气压缩机提供的压风管路分支：一支路给提供钻杆对孔底煤尘煤渣进行风力排出；另一支路连接孔口集尘装置上部的压风支路接口。钻机钻进时，通过风力将孔底煤尘煤渣吹至孔口集尘装置，在连接软管的负压和上部压风支路接口处正风压的共同作用下，孔口集尘装置内的煤尘煤渣迅速在风力作用下导入连接软管中，进入除尘排渣装置内。 [0026] 本发明的工作过程如下：将孔口集尘装置、活动式防突板、液压自动给进装置分别安装好后，采用固定装置与钻机上的夹持器固定好，并保持与钻杆同轴。 [0028] 启动钻杆钻进开关，使液压自动给进装置随着钻杆钻进而将孔口集尘装置前端推进至设计深度，目测以活动式防突板中橡胶层与煤壁紧密接触为宜。 [0029] 关掉液压自动给进装置的推进开关，保持推进最后位置的液压力不变，支撑防突板和孔口集尘装置，形成防治煤与瓦斯突出及煤壁垮落的阻挡力。 [0030] 启动钻机系统的压风系统的开关，用于风力排渣和在孔口集尘装置上部压风支路接口形成正风压的风路同时开启。钻杆底部的煤尘煤渣和瓦斯在钻杆内的压风作用下，吹至孔口集尘装置的后端，孔口后端中的煤尘、瓦斯和煤渣在正风压和连接软管的负压共同作用下，一同导入连接软管中，直至进入除尘排渣装置中。 [0031] 启动除尘排渣装置中的四级喷雾降尘开关，对孔口收集来的煤尘、煤渣和瓦斯进行分级处理，直至除尘达到理想指标。 [0032] 降尘处理后的空气，如果瓦斯含量小（区域防突措施到位情况），则由除尘排渣装置中的排放口排至煤巷中，其中瓦斯由通风来稀释；如果矿井瓦斯抽采管路已经连接到煤层巷道钻孔施工位置，则排放口与瓦斯抽采管路连接，使其中瓦斯进入瓦斯抽采管路中。 [0033] 本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。 |
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