技术领域
[0001] 本
发明涉及
煤与瓦斯突出防治技术领域，尤其是一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统及方法。
背景技术
[0002] 随着煤矿开采深度增加，
煤层地
应力、瓦斯压力及含量均显著增大，煤与瓦斯突出灾害防治难度显著增加。
[0003] 目前，针对松软低透气性突出煤层，通常采用底板岩巷穿层钻孔水力冲煤卸压增透预抽技术，该技术通过在煤层底板岩巷内施工上向穿层钻孔，钻孔穿煤施工过程中通过增大水压-冲刷松软煤层中钻孔孔壁-冲出大量煤体-增大钻孔孔径的方法，达到有效卸载煤层原始应力，增加透气性的目的。因煤体松软、瓦斯压力大，在钻孔施工及水力冲煤过程中，会排出大量煤、瓦斯和水。对于排出的上述混合物通常不采取任何措施处理，这除了会造成瓦斯超限事故外，排出的煤-水将快速堆积在巷道底板形成大面积的煤泥，严重影响后续的钻孔施工及封孔抽采作业，降低工作效率；即使采用防喷孔装置，也无法及时处理巷道底板堆积的煤泥，影响作业环境。
[0004] 为此，需要提供一种集抽采、煤水分离、压滤和运输为一体的底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统，实现煤-水-瓦斯高效分离，并完成煤的运送，有效处理底板岩巷钻孔施工中产生的大量煤泥，改善作业环境，提高作业效率，保障安全生产。
发明内容
[0005] 为了更好的处理穿层钻孔水力排渣，高效分离煤-水-瓦斯混合物，回收煤炭资源，改善作业环境，本发明提供了一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统及方法，具体的技术方案如下。
[0006] 一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统，包括抽采装置、煤水分离装置、压滤装置和运输装置，所述抽采装置包括钻机和抽采管路，抽采管路的煤水抽放管与煤水分离装置相连，煤水分离装置的煤水分离仓通过卸煤管和压滤装置的压滤
泵相连，压滤装置
挤压煤泥后通过运输装置运送
煤饼。
[0007] 优选的是，抽采管路包括
套管、三通管、瓦斯抽放管和煤水抽放管，套管固定安装在钻孔的孔口
位置，三通管和套管相连，瓦斯抽放管和三通管的
接口在三通管的上方，煤水抽放管和三通管的接口在三通管的下方。
[0008] 优选的是，煤水抽放管和煤水分离仓相连，煤水分离装置的煤水分离仓设置有导煤管、卸煤管、瓦斯抽排管、瓦斯滤网、
排水管、水管滤网、
阀门、
振动筛和压力表；导煤管设置在煤水分离仓的上方并且和煤水抽放管相连，瓦斯抽排管设置在煤水分离仓的上部，煤水分离仓内的下部设置有振动筛，卸煤管设置在煤水分离仓的侧面并且在振动筛之上，排水管设置在煤水分离仓的底部。
[0009] 进一步优选的是，导煤管、卸煤管、瓦斯抽排管和排水管上均设置有阀门，煤水分离仓的顶部设置有压力表，瓦斯抽排管上还设置有瓦斯滤网，排水管上还设置有水管滤网；排水管将水排至巷道的水沟内。
[0010] 进一步优选的是，振动筛的筛网倾斜布置，振动筛筛网较低位置侧和较高位置侧均固定在煤水分离仓内壁，卸煤管设置在振动筛较低位置一侧；所述煤水分离仓底部为倒锥形结构。
[0011] 还优选的是，压滤装置包括压滤泵和
压滤机，所述压滤机设置有螺旋
液压泵、煤泥抽放管、
压板机、压紧板、滤板、横梁、止推板和挡水板，煤泥抽放管和煤水分离仓的卸煤管相连，螺旋液压泵和横梁同轴布置在压滤机内，螺旋液压泵和压板机相连，压板机连接压紧板，压紧板和止推板在横梁两端相对布置，压紧板和止推板之间设置有多个滤板。
[0012] 还优选的是，多个滤板沿横梁均匀排布，滤板的下部设置有排水口；所述挡水板设置在滤板下方。
[0013] 还优选的是，钻机安装在钻机
支架上，钻机支架设置在座台上，
钻杆包括大直径钻杆和小直径钻杆，钻杆安装在钻机上，钻机支架调整钻杆的
角度和高度。
[0014] 还优选的是，运输装置包括皮带
输送机和矿车，
皮带输送机将压滤装置制作的煤饼输送至矿车。
[0015] 一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理方法，利用上述的一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统，步骤包括：
[0016] 步骤一.通过大直径钻杆施工1m钻孔，退出钻杆后安装套管并用
水泥固定，换用小直径钻杆继续施工钻孔；
[0017] 步骤二.完成钻孔施工后，退出钻杆，并在套管上接三通管，依次在三通管上连接瓦斯抽放管和煤水抽放管，抽采管路与煤水分离装置、压滤装置依次连接；
[0018] 步骤三.开始通过钻孔抽采瓦斯-水-煤的混合物，煤-水混合物在自重作用下进入煤水分离仓，瓦斯通过瓦斯抽放管收集；
[0019] 步骤四.打开煤水分离仓内的振动筛，使煤水混合物充分分离，分离后的湿煤通过卸煤管和压滤泵送入压滤机，残余的瓦斯气体通过煤水分离仓的瓦斯抽排管收集；
[0020] 步骤五.压板机工作带动压紧板和滤板沿横梁运动，并调整滤板之间的距离；
[0021] 步骤六.启动压滤泵，将煤水分离仓内的湿煤送入压滤机，湿煤进入滤板之间的空间后，再次启动压板机，滤板之间的湿煤再次分离，水通过滤板上的排水口排出；
[0022] 步骤七.打开挡水板，通过压板机带动压紧板远离止推板，滤板间的煤饼落入皮带输送机，皮带输送机将煤饼运送至矿车。
[0023] 本发明的有益效果包括：
[0024] (1)提供了一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统，并设计抽采管路，在三通管内对瓦斯-煤-水混合物进行初次分离，收集瓦斯，通过管路将煤-水混合物送入煤水分离装置，煤水分离装置对煤-水进行分离的同时，还继续收集残余的瓦斯；煤水分离装置将分离后的湿煤通过压滤泵送至压滤机，压滤机制作煤饼通过运输装置送出。
[0025] (2)该系统的煤水分离装置和压滤装置相连，煤水分离仓在巷道内完成初次煤水分离，水被送入水沟，压滤装置中压制煤饼过程中再次分离煤-水混合物；通过系统各个装置整体之间的配合完成了煤-水-瓦斯混合物的分离，将煤制作成可利用的煤饼，并避免了在巷道内堆堵，显著改善了作业环境，提高了作业效率，保障了安全生产。
[0026] (3)本方法通过抽采、煤水分离、压滤和运输等各个步骤相互配合，实现了底板岩巷穿层钻孔水力排渣中的气-水-煤混合物分离，能够有效、及时的分离并移出生产区域，解决了水力冲煤卸压增透预抽技术应用过程中会排出大量煤、瓦斯和水的问题，避免了瓦斯超限，保证了该技术施工的安全。
附图说明
[0027] 图1是底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统示意图；
[0028] 图2是钻机施工布置示意图；
[0029] 图3是煤水分离仓剖面结构示意图；
[0030] 图4是压滤机结构示意图；
[0031] 图中：1-套管，2-三通管，3-瓦斯抽放管，4-煤水抽放管，5-钻杆，6-钻机支架，7-钻机，8-座台，9-煤水分离仓，10-瓦斯抽排管，11-瓦斯抽排管阀门，12-卸煤管，13-卸煤管阀门，14-导煤管,15-导煤管阀门,16-瓦斯滤网，17-排水管，18-排水管阀门，19-水管滤网，20-振动筛，21-压力表，22-压滤泵，23-压滤机，24-螺旋液压泵，25-煤泥抽放管，26-压板机，27-压紧板，28-滤板，29-排水口，30-止推板，31-横梁，32-挡水板，33-皮带输送机，34-矿车。
具体实施方式
[0032] 结合图1至图4所示，本发明提供的一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统及方法具体实施方式如下。
[0033] 针对松软低透气性突出煤层，采用钻孔水力冲煤卸压增透预抽技术，在煤层底板为岩的巷道内施工上向穿层钻孔，通过增大水压-冲刷松软煤层中钻孔孔壁-冲出大量煤体-增大钻孔孔径的方法抽采瓦斯，在水力冲煤过程中钻孔会排出大量的煤-瓦斯-水混合物，为了提高对煤-瓦斯-水混合物的处理效率，提供了一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统。
[0034] 一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统具体结构包括抽采装置、煤水分离装置、压滤装置和运输装置，抽采装置包括钻机7和抽采管路，抽采管路的煤水抽放管4与煤水分离装置相连，煤水分离装置的煤水分离仓9通过卸煤管12和压滤装置的压滤泵22相连，压滤装置挤压煤泥后通过运输装置运送煤饼。通过设计抽采管路，在三通管内对瓦斯-煤-水混合物进行初次分离，收集瓦斯，通过管路将煤-水混合物送入煤水分离装置，煤水分离装置对煤-水进行分离的同时，还继续收集残余的瓦斯；煤水分离装置将分离后的湿煤通过压滤泵送至压滤机，压滤机制作煤饼通过运输装置送出；系统各个装置整体之间的配合完成了煤-水-瓦斯混合物的分离，将煤制作成可利用的煤饼，并避免了在巷道内堆堵，显著改善作业环境，提高作业效率，保障安全生产
[0035] 抽采装置的抽采管路包括套管1、三通管2、瓦斯抽放管3和煤水抽放管4，套管1固定安装在钻孔的孔口位置，用速凝水泥固定，三通管2和套管1相连，可以通过
螺纹或
法兰盘连接，瓦斯抽放管3和三通管2的接口在三通管的上方，煤水抽放管4和三通管2的接口在三通管的下方，其中瓦斯抽放管3的接口设置在煤水抽放管接口的上游；另外在抽抽采管路上还设置多个阀门，三通管的各个支路上也分别设置阀门，从而方便检查维护。
[0036] 煤水抽放管4和煤水分离仓9相连，煤水分离仓9能够对煤水进行分离，并且还可以收集残余的瓦斯，煤水分离装置的煤水分离仓9设置有导煤管14、卸煤管12、瓦斯抽排管10、瓦斯滤网16、排水管17、水管滤网19、阀门、振动筛20和压力表21，阀门包括瓦斯抽排管阀门11、卸煤管阀门13、导煤管阀门15和排水管阀门18。导煤管14设置在煤水分离仓9的上方并且和煤水抽放管4相连，瓦斯抽排管10设置在煤水分离仓9的上部，煤水分离仓9内的下部设置有振动筛20，卸煤管12设置在煤水分离仓的侧面并且在振动筛20之上，排水管17设置在煤水分离仓的底部。导煤管14、卸煤管12、瓦斯抽排管10和排水管17上均设置有阀门，煤水分离仓9的顶部设置有压力表21，用于确定是否需要排放收集的残余瓦斯，瓦斯抽排管10上还设置有瓦斯滤网16，排水管17上还设置有水管滤网19，滤网用于防止管路堵塞，滤网需要定期清理。排水管将水排至巷道的水沟内，从而避免了水力冲煤施工影响巷道。振动筛的筛网倾斜布置，便于压滤泵将煤水分离仓中的煤泥抽入压滤系统中，振动筛20筛网较低位置侧和较高位置侧均固定在煤水分离仓内壁，卸煤管12设置在振动筛较低位置一侧；煤水分离仓9底部为倒锥形结构，从而可以使分离出的水快速流入煤水分离仓9排水管，避免煤水在煤水分离仓中积攒，影响煤水混合物分离效率，同时积攒一定量的水可以对排水管进行密封，防止瓦斯逸出。
[0037] 压滤装置包括压滤泵22和压滤机23，压滤泵22用于
抽取煤水分离仓中的湿煤，压滤机23可以加工煤泥制作煤饼，进一步的分离煤和水。压滤机23设置有螺旋液压泵24、煤泥抽放管25、压板机26、压紧板27、滤板28、横梁31、止推板30和挡水板32，煤泥抽放管25和煤水分离仓9的卸煤管相连，螺旋液压泵24和横梁31同轴布置在压滤机23内，螺旋液压泵24和压板机26相连，压板机26连接压紧板27，压紧板27和止推板30在横梁31两端相对布置，压紧板27和止推板30之间设置有多个滤板28，滤板28越多压滤机的工作能力越大。多个滤板28沿横梁31均匀排布，滤板28之间的距离通过压紧板调整，滤板28的下部设置有排水口，方便挤压有水的排放；挡水板32设置在滤板下方，滤板挤压后水从在挡水板32的作用下沿挡水板流出压滤机23外。
[0038] 钻机7安装在钻机支架上，钻机支架6设置在座台上，钻机支架6沿固定在座台8上的竖杆可以调整呈任意角度，座台8可以固定在巷道内。钻杆5包括大直径钻杆和小直径钻杆，钻机7在钻孔时可以更换大直径钻杆或小直径钻杆，钻杆5安装在钻机上，钻机支架6调整钻杆的角度和高度。
[0039] 运输装置包括皮带输送机33和矿车34，皮带输送机33靠近压滤机放置，压滤机23制作的煤饼，皮带输送机33将压滤装置制作的煤饼输送至矿车。
[0040] 一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理方法，利用上述的一种底板岩巷穿层钻孔水力排渣高效清理系统，步骤包括：
[0041] 步骤一.通过大直径钻杆施工1m左右的钻孔，退出钻杆后安装套管并用水泥固定，水泥选用速凝水泥，换用小直径钻杆继续施工钻孔。其中大直径钻孔选用直径120mm左右或者更大直径的钻孔，小直径钻孔具体为直径75mm左右或者更小直径的钻孔。其中小直径钻孔可沿套管方向继续施工。
[0042] 步骤二.完成钻孔施工后，退出钻杆，并在套管上接三通管，依次在三通管上连接瓦斯抽放管和煤水抽放管，抽采管路与煤水分离装置、压滤装置依次连接。
[0043] 步骤三.形成抽采管路，开始通过钻孔抽采瓦斯-水-煤的混合物，煤-水混合物在自重作用下进入煤水分离仓，瓦斯通过瓦斯抽放管收集。
[0044] 步骤四.打开煤水分离仓内的振动筛，使煤水混合物充分分离，分离后的湿煤通过卸煤管和压滤泵送入压滤机，残余的瓦斯气体通过煤水分离仓的瓦斯抽排管收集。
[0045] 步骤五.压板机工作带动压紧板和滤板沿横梁运动，并调整滤板之间的距离。
[0046] 步骤六.启动压滤泵，将煤水分离仓内的湿煤送入压滤机，湿煤进入滤板之间的空间后，再次启动压板机，滤板之间的湿煤再次分离，水通过滤板上的排水口排出。
[0047] 步骤七.打开挡水板，通过压板机带动压紧板远离止推板，滤板间的煤饼落入皮带输送机，皮带输送机将煤饼运送至矿车。
[0048] 本方法通过抽采、煤水分离、压滤和运输等各个步骤相互配合，实现了底板岩巷穿层钻孔水力排渣中的气-水-煤混合物分离，能够有效、及时的分离并移出生产区域，解决了水力冲煤卸压增透预抽技术应用过程中会排出大量煤、瓦斯和水的问题，避免了瓦斯超限，保证了该技术施工的安全。
[0049] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，
本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
