專利名稱：突出煤層安全鉆進(jìn)防噴裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及突出煤層安全鉆進(jìn)的防噴裝置。更具體地說，是一種用于突出煤層鉆進(jìn) 時，防止強(qiáng)烈噴孔或鉆孔突出后形成的災(zāi)變，且保持正常鉆進(jìn)的本安裝置。
技術(shù)背景突出煤層，尤其是嚴(yán)重突出煤層的鉆進(jìn)施工至今仍是世界性難題。無論是濕式鉆進(jìn)還是 干式鉆進(jìn)都會出現(xiàn)強(qiáng)烈的噴孔現(xiàn)象，甚至發(fā)生鉆孔突出事故。二者相比較，采用水力(高壓 水)為冷卻排屑介質(zhì)的濕式鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中噴孔情況更為劇烈，瞬間或短時能噴出大量的 煤與瓦斯，且又處于失控狀態(tài)，不僅能造成瓦斯超限、氣煤沖擊傷人、窒息人員，同時還有 引發(fā)瓦斯爆炸事故的隱患；采用風(fēng)力(壓風(fēng))為冷卻排屑介質(zhì)的干式鉆進(jìn)，雖然噴孔強(qiáng)度相 對減弱，鉆孔施工相對較容易，但仍存在上述威脅；風(fēng)力排渣干式鉆進(jìn)的另一隱患是附帶產(chǎn) 生的大量煤塵，不僅直接傷害作業(yè)人員身體健康，且它又嚴(yán)重遮掩鉆進(jìn)人員的視線，無法進(jìn) 行正確的操作，更無法辨識鉆進(jìn)中孔內(nèi)的動力現(xiàn)象，頻繁導(dǎo)致鉆進(jìn)事故，也存在有引發(fā)煤塵 爆炸的隱患。多年來，國內(nèi)外許多瓦斯突出災(zāi)害嚴(yán)重的礦區(qū)或礦井及科研院校，曾經(jīng)做過大 量的試驗(yàn)研究，終因未研制出較為安全實(shí)用防噴鉆進(jìn)裝置而使科研受阻或停滯。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題，提供一種安全有效的突出煤層安 全鉆進(jìn)防噴裝置，通過該裝置使鉆進(jìn)時噴出的煤和瓦斯分別進(jìn)入設(shè)定系統(tǒng)，從根本上消除鉆 孔強(qiáng)烈噴孔或鉆孔突出帶來的安全隱患。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是-本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鉆孔內(nèi)設(shè)置封孔套筒，封孔套筒的外周是在封孔套筒與孔壁之 間形成密封的膠圈，封孔套筒的尾部連接分離筒，所述分離筒是由主筒和兩路旁通構(gòu)成的三 通結(jié)構(gòu)，其兩路旁通分別為氣流通道和煤渣通道，主筒的端部設(shè)置可對分離筒形成端部密封 的組合盤，鉆桿位于由封孔套筒和主筒構(gòu)成的桿套內(nèi)，鉆桿與桿套之間為引流通道，可進(jìn)退 和可旋轉(zhuǎn)的鉆桿以其尾端與組合盤配合設(shè)置。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于-
所述封孔套筒的前端設(shè)置為法蘭盤，沿法蘭盤圓周上設(shè)置至少三根螺栓貫穿膠圈伸向孔 外，并在孔口處通過孔外墊圈和并緊螺帽對所述膠圈形成軸向壓力，以膠圈的徑向變形在封 孔套筒與孔壁之間形成緊固密封。所述分離筒上的氣流通道和煤渣通道在分離筒主筒上呈一前一后設(shè)置，位于前端的氣流 通道與鉆孔軸線成逆向60°夾角，氣流通道中設(shè)置篩網(wǎng)；位于后端的煤渣通道與鉆孔軸線 呈順向30°夾角。本實(shí)用新型在保證鉆桿正常進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)的同時，既能封擋孔內(nèi)煤和瓦斯的正向噴射，又 能將孔內(nèi)噴出的煤和瓦斯通過氣流通道和煤粉通道粗分為兩路。其后，再通過瓦斯抽放系統(tǒng) 和收塵設(shè)備即可將瓦斯和煤渣分別送入到設(shè)定的抽放系統(tǒng)和運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在1、 本實(shí)用新型直接在孔口實(shí)施邊抽邊鉆和氣煤粗分離，安全有效?，F(xiàn)場試驗(yàn)表明，發(fā)生鉆進(jìn)強(qiáng)烈噴孔時(短時間瓦斯涌出量50mVmin、煤量1噸)，能迅 速有效地將噴出的煤和瓦斯分別引入到設(shè)定的系統(tǒng)；并能有效捕滅鉆進(jìn)中所產(chǎn)生的煤塵。發(fā) 生鉆孔突出事故時，即使突出煤量較大，如堵塞后續(xù)的收塵設(shè)備或連接軟管等，但通過分離 筒仍能保留孔口高壓瓦斯卸壓抽放通道，將噴出的瓦斯引入抽放系統(tǒng)，避免打鉆地點(diǎn)大面積 的瓦斯積聚，消除瓦斯窒息人員和瓦斯爆炸的隱患?，F(xiàn)場試驗(yàn)還表明，實(shí)施孔口邊抽邊鉆的鉆孔方式，極大地減少了因噴孔時瓦斯超限而造 成的停鉆(如望井一823抽排巷底板孔d:,穿煤鉆進(jìn)原需用2天，現(xiàn)僅需l天)，提高鉆進(jìn)工 效近一倍。2、 本實(shí)用新型用于突出煤層鉆進(jìn)時，防止強(qiáng)烈噴孔或鉆孔突出后形成的災(zāi)變，且保持 正常鉆進(jìn)，亦可作為非突出煤層風(fēng)力排渣干式鉆進(jìn)工藝的孔口除塵裝置，具有廣泛的實(shí)用性。3、 本實(shí)用新型安裝使用以及組裝操作方便快捷。


圖1為本實(shí)用新型封孔套筒結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型分離筒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為以本實(shí)用新型防噴裝置構(gòu)成的防噴系統(tǒng)示意圖。圖中標(biāo)號l封孔套筒、2孔壁、3膠圈、4主筒、5氣流通道、6煤渣通道、7組合盤、 8鉆桿、9鉆具、IO法蘭盤、ll底筒、12螺栓、13孔外墊圈、14并緊螺帽、15篩網(wǎng)、16 鉆頭、17瓦斯抽放管、18收塵設(shè)備、19排渣口。以下通過具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一歩說明。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2和圖3，鉆孔內(nèi)設(shè)置封孔套筒1，封孔套筒1的外周是在封孔套筒1與 孔壁2之間形成密封的膠圈3 (圖1所示)，封孔套筒1的尾部連接分離筒，分離筒是由主 筒4和兩路旁通構(gòu)成的三通結(jié)構(gòu)，其兩路旁通分別為氣流通道5和煤渣通道6，主筒4的端 部設(shè)置可對分離筒形成端部密封的組合盤7 (圖2所示)，鉆桿8位于由封孔套筒1和分離 筒構(gòu)成的桿套內(nèi)，鉆桿8與桿套之間的空腔為引流通道，可進(jìn)退和可旋轉(zhuǎn)的鉆桿8以其尾端 與組合盤7配合設(shè)置，組合盤7是在保證鉆桿8的正常進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)的同時，封閉分離筒主筒 4。按照常規(guī)的維護(hù)，組合盤7中的墊料要經(jīng)常檢査和更換，保持其與鉆桿接觸部以微微出 風(fēng)為準(zhǔn)。如圖1所示，封孔套筒1的前端設(shè)置為法蘭盤10，為了便于裝配，可以將法蘭盤10上 固定連接在底筒11上，封孔套管1與底筒11之間螺紋連接。封孔套管1的長度取決于孔長 度。圖l中示出，為了實(shí)施封孔，沿法蘭盤10的圓周上設(shè)置至少三根螺栓12，螺栓12貫 穿膠圈3伸向孔外，并在孔口處通過孔外墊圈13和并緊螺帽14對膠圈3形成軸向壓力，以 膠圈3的徑向變形在封孔套筒1與孔壁2之間形成緊固密封。參見圖2，分離筒上的氣流通道5和煤渣通道6在分離筒主筒4上呈一前一后設(shè)置，位 于前端的氣流通道5與鉆孔軸線成逆向60'夾角，氣流通道5中設(shè)置篩網(wǎng)15,篩網(wǎng)15的作 用是通氣且濾煤渣；位于后端的煤渣通道6與鉆孔軸線呈順向30。夾角。具體實(shí)施中，如圖3所示，氣流通道5通過高壓軟管與瓦斯抽放管17相連，煤渣通道 6通過高壓軟管與收塵設(shè)備18連通，在收塵設(shè)備18中，殘余的瓦斯與煤渣得到進(jìn)一步分離， 分離后的瓦斯通過瓦斯抽放管17排出，煤渣在收塵設(shè)備18的排渣口 19中直接排出，并送 入運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)。為了符合煤礦進(jìn)下安全要求，與金屬鉆具9、及鉆桿8產(chǎn)生摩擦撞擊的部件都需要采用 本安型材質(zhì)，即不產(chǎn)生金屬火花的材質(zhì)，膠圈應(yīng)采用為抗靜電阻燃橡膠制成。施工時，首先將鉆孔刷大成適應(yīng)封孔套管等構(gòu)成安裝的大孔，孔的長度由需要封孔的深 度而定，將帶有法蘭盤10的底筒11、膠圈3與封孔套筒1完成預(yù)裝，并送入孔內(nèi)，在孔口 處完成孔外墊圈13以及并緊螺帽14的并帽，利用膠圈3的徑向膨脹完成固定，固定后需對 鉆孔進(jìn)行注液耐壓試驗(yàn)或拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)大于所鉆煤層的瓦斯壓力。再將分離筒主筒4的前端與封孔套筒1的外部端口進(jìn)行螺紋連接，沿著分離筒的主筒4 和封孔套筒1送入鉆頭16和鉆桿8，在鉆桿8的末端套上組合盤7并接在主筒4的尾部端 口上。氣流通道5通過高壓軟管連接在瓦斯抽放管17上，煤渣通道6通過高壓軟管連接至收 塵設(shè)備18的入口閥門法蘭盤上，鉆桿8與鉆具9進(jìn)行連接即可投入工作。完成穿煤鉆進(jìn)后， 只須將并緊螺帽14松卸，即可實(shí)現(xiàn)各部件的快捷回收。
權(quán)利要求1、突出煤層安全鉆進(jìn)防噴裝置，其特征是鉆孔內(nèi)設(shè)置封孔套筒(1)，封孔套筒(1)的外周是在封孔套筒(1)與孔壁(2)之間形成密封的膠圈(3)，封孔套筒(1)的尾部連接分離筒，所述分離筒是由主筒(4)和兩路旁通構(gòu)成的三通結(jié)構(gòu)，其兩路旁通分別為氣流通道(5)和煤渣通道(6)，主筒(4)的端部設(shè)置可對分離筒形成端部密封的組合盤(7)，鉆桿(8)位于由封孔套筒(1)和主筒(4)構(gòu)成的桿套內(nèi)，鉆桿與桿套之間為引流通道，可進(jìn)退和可旋轉(zhuǎn)的鉆桿(8)以其尾端與組合盤(7)配合設(shè)置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的突出煤層安全鉆進(jìn)防噴裝置，其特征是所述封孔套筒U)的 前端設(shè)置為法蘭盤(10)，沿法蘭盤(10)的圓周設(shè)置至少三根螺栓(12)貫穿膠圈(3)伸 向孔外，并在孔口處通過孔外墊圈(13)和并緊螺帽(14)對所述膠圈(3)形成軸向壓力， 以膠圈(3)的徑向變形在封孔套筒(1)與孔壁(2)之間形成緊固密封。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的突出煤層安全鉆進(jìn)防噴裝置，其特征是所述分離筒上的氣流 通道(5)和煤渣通道(6)在分離筒主筒(4)上呈一前一后設(shè)置，位于前端的氣流通道(5) 與鉆孔軸線成逆向60。夾角，氣流通道(5)中設(shè)置篩網(wǎng)(15);位于后端的煤渣通道(6) 與鉆孔軸線呈順向3(T夾角。
專利摘要突出煤層安全鉆進(jìn)防噴裝置，其特征是鉆孔內(nèi)設(shè)置封孔套筒，其外周是在封孔套筒與孔壁之間形成密封的膠圈，封孔套筒的尾部連接分離筒，分離筒是由主筒和兩路旁通構(gòu)成的三通結(jié)構(gòu)，其兩路旁通分別為氣流通道和煤渣通道，主筒端部設(shè)置可對分離筒形成端部密封的組合盤，鉆桿位于由封孔套筒和主筒構(gòu)成的桿套內(nèi)，鉆桿與桿套之間為引流通道，可進(jìn)退和可旋轉(zhuǎn)的鉆桿以其尾端與組合盤配合設(shè)置。本實(shí)用新型可以使鉆進(jìn)時噴出的煤和瓦斯分別進(jìn)入設(shè)定系統(tǒng)，從根本上消除鉆孔強(qiáng)烈噴孔或鉆孔突出帶來的安全隱患。
文檔編號E21F5/00GK201050381SQ200720038360
公開日2008年4月23日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者豐安祥, 周德昶, 唐永志, 方良才, 李平章, 柏發(fā)松, 牛多龍, 王子龍, 亮 袁 申請人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司;煤礦瓦斯治理國家工程研究中心