一种瓦斯分层抽取计量装置及使用方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采中的气体分层抽取技术领域，具体而言，涉及一种瓦斯分层抽取计量装置及使用方法。

背景技术

在煤矿开采工作中，需要施工顺层或穿层钻孔抽采多个煤层的瓦斯，该方法可以降低煤层瓦斯含量，并且保障矿井安全生产。

但对于煤层群的瓦斯联合抽采来说，由于多煤层的瓦斯从一个抽取管道内抽出，通过一个钻孔来测定多煤层的抽采流量、浓度等混合参数。依靠常规的气体抽采量计量方法及仪器，无法准确计量联合抽采钻孔中各煤层实际瓦斯抽采量，也就难以通过瓦斯抽采量情况预判各煤层残余瓦斯含量，无法准确的为瓦斯抽采达标评判工作提供理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瓦斯分层抽取计量装置及使用方法，在多煤层联合抽采时，可以对不同层位的煤层瓦斯分别精确计量，实现不同层位煤层抽采达标准确评判，同时通过综合计量仪计量瓦斯参数及自动放水，增加煤矿开采的安全性。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

一种瓦斯分层抽取计量装置包括：气管、综合计量仪和抽放泵，在气管内部设置有若干个隔板在气管内形成了若干个气道，在若干个气道侧壁的不同高度开设有抽气孔，气道分别对应安装有综合计量仪，气道连接抽放泵。

进一步的，中间接头包括：接头本体和套筒，在接头本体的两端设置有若干个内部贯通的插入部，套筒套设在接头本体的外侧，套筒的内径小于气管的外径，套筒和接头本体可转动安装，且套筒的旋转运动能够带动接头本体沿轴向靠近或远离套筒，在接头本体的外侧设置有第一螺纹，在套筒的内侧设置有能够与第一螺纹配合安装的第二螺纹。

进一步的，扶正装置包括：扶正部件和连接部件，若干个连接部件的两端分别插入两个气管的不同气道中，在任意两个连接部件之间存在间隙形成若干个通槽；扶正部件安装在通槽内，扶正部件上设置有若干扶正叶片，扶正叶片的长度沿气管的径向延伸。

进一步的，前端密封导向装置包括：密封部件和导向部件，导向部件分为：导向部和安装部，安装部为圆柱状，导向部为圆锥状；密封部件的一侧设置有若干个能够插入气道内的定位件，密封部件和气管同心安装，密封部件的另一侧安装导向部件。

进一步的，分离接头，包括分接本体，在分接本体上设置有四个插口，插口分别为第一插口、第二插口、第三插口和第四插口；分接本体内开设有四个相互分离的通道，通道分别为第一通道、第二通道、第三通道和第四通道；分接本体侧部设置有四个分支部，分支部分别为第一分支部、第二分支部、第三分支部和第四分支部；第一插口通过第一通道与第一分支部连通，第二插口通过第二通道与第二分支部连通，第三插口通过第三通道与连通第三分支部，第四插口通过第四通道与第四分支部连通。

进一步的，扶正部件至少包括四片扶正叶片，且扶正叶片的端部为圆弧状。

进一步的，导向部件为薄壁、中空的结构，在导向部件的内壁设置有限位块，在密封部件上设置有供限位块安装的L槽。

进一步的，气道的数量为4。

进一步的，瓦斯分层抽取计量装置及使用方法，包括以下步骤：

S1，开设一个通向不同深处煤层的钻孔；S2，将气管通过中间接头组装在一起；S3，在任意抽气孔的两侧安装密封囊袋；S4，在气管上间隔固定距离安装扶正部件；S5，在气管的一端安装前端密封导向装置；S6，将气管沿着钻孔下放至制定深处；S7，在钻孔口部也安装有密封囊袋；S8，对密封囊袋进行充浆；S9，在气管的另一端连接分离接头的四个插口；S10，通过管道将分接本体的四个分支部分别连接一个综合计量仪和抽放泵；S11，启动抽放泵对不同深处的煤层同时进行瓦斯抽取工作。

进一步的，在S10中，在管道上都设置有阀门，阀门、综合计量仪和抽放泵都连接在一个集成控制器上。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1.本发明通过一个钻孔来关联多个不同深处的煤层、完成多煤层的瓦斯等有害气体抽取工作，提高了钻孔利用率。

2.本发明将每个煤层都对应设置了一个气道，每个气道对应不同煤层的瓦斯抽采工作，保证了每个煤层的瓦斯抽采工作独立进行、互不干扰，保证了瓦斯浓度计量的精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的气管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的导向部件的剖视图；

图3为本发明实施例提供的密封部件的俯视图；

图4为本发明实施例提供的密封部件的侧视图；

图5为本发明实施例提供的连接部件的侧视图；

图6为本发明实施例提供的连接部件的主视图；

图7为本发明实施例提供的接头本体的主视图；

图8为本发明实施例提供的接头本体的侧视图；

图9为本发明实施例提供的分接本体的主视图；

图10为图9的B-B剖视图；

图11为本发明实施例提供具体安装使用示意图；

图12为图11的A-A剖视图；

图13为本发明实施例提供的中间接头的安装剖视图；

图14为本发明实施例提供的控制过程示意图；

图15为图9的C-C剖视图；

图标：1-气管，11-隔板，12-气道，13-抽气孔，2-密封部件，21-定位件，22-L槽，3-导向部件，31-导向部，32-安装部，33-限位块，4-扶正部件，41-扶正叶片，5-连接部件，51-通槽，6-中间接头，61-接头本体，611-插入部，612-第一螺纹，62-套筒，621-第二螺纹，7-钻孔，71-密封囊袋，711-充浆机，72-综合计量仪，73-抽放泵，74-管道，75-阀门，76-集成控制器，8-分接本体，81-第一分支部，82-第二分支部，83-第三分支部，84-第四分支部，85-第一插口，86-第二插口，87-第三插口，88-第四插口，9-煤层，91-岩石层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1-图15所示，本发明提供一种瓦斯分层抽取计量装置包括：气管1、综合计量仪72和抽放泵73，在气管1内部设置有若干个隔板11在气管1内形成了若干个气道12，在若干个气道12侧壁的不同高度开设有抽气孔13，气道12分别对应安装有综合计量仪72，气道12连接抽放泵73。

中间接头6包括：接头本体61和套筒62，在接头本体61的两端设置有若干个内部贯通的插入部611，套筒62套设在接头本体61的外侧，套筒62的内径小于气管1的外径，套筒62和接头本体61可转动安装，且套筒62的旋转运动能够带动接头本体61沿轴向靠近或远离套筒62，在接头本体61的外侧设置有第一螺纹612，在套筒62的内侧设置有能够与第一螺纹612配合安装的第二螺纹621。

扶正装置包括：扶正部件4和连接部件5，若干个连接部件5的两端分别插入两个气管1的不同气道12中，在任意两个连接部件5之间存在间隙形成若干个通槽51；扶正部件4安装在通槽51内，扶正部件4上设置有若干扶正叶片41，扶正叶片41的长度沿气管1的径向延伸。

前端密封导向装置包括：密封部件2和导向部件3，导向部件3分为：导向部31和安装部32，安装部32为圆柱状，导向部31为圆锥状；密封部件2的一侧设置有若干个能够插入气道12内的定位件21，密封部件2和气管1同心安装，密封部件2的另一侧安装导向部件3。

分离接头包括分接本体8，在分接本体8上设置有四个插口，插口分别为第一插口85、第二插口86、第三插口87和第四插口88；分接本体8内开设有四个相互分离的通道，通道分别为第一通道、第二通道、第三通道和第四通道；分接本体8侧部设置有四个分支部，分支部分别为第一分支部81、第二分支部82、第三分支部83和第四分支部84；第一插口85通过第一通道与第一分支部81连通，第二插口86通过第二通道与第二分支部82连通，第三插口87通过第三通道与连通第三分支部83，第四插口88通过第四通道与第四分支部84连通。

具体使用时，包括以下步骤：S1，开设一个通向不同深处煤层9的钻孔7，通过一个钻孔7关联不同深度的煤层9，提高钻孔7的利用率。S2，将两根气管1的气道12分别插入同一中间接头6两端的插入部611组装在一起，组装成有一定长度的管道74，满足深处煤层9的抽取需求。

S3，在任意抽气孔13的两侧安装密封囊袋71；S4，在气管1上间隔固定距离安装扶正部件4，扶正部件4至少包括四片扶正叶片41，且扶正叶片41的端部为圆弧状。S5，在气管1的一端安装前端密封导向装置，将密封部件2的定位件21插入气道12中，导向部件3为薄壁、中空的结构，在导向部件3的内壁设置有限位块33，在密封部件2上设置有供限位块33安装的L槽22，将限位块33沿着L槽22送入再沿圆周转动以此来限定导向部件3在轴向上的位移。S6，将气管1沿着钻孔7下放至制定深处，使处于气管1上不同位置的抽气孔13对应不同深处的煤层9。在气管1沿着钻孔7放置过程中，密封部件2的一侧设置有若干个能够插入气道12内的定位件21，密封部件2和管道74同心安装，前端密封导向装置将气管1上的气道12密封，防止各个气道12的气体不会窜气，保证各个煤层9的气体抽取计量精度。导向部31为圆锥状，在插入过程中起到一定的导向作用，减少了对孔壁的剐蹭，让气管1插入更加顺利，减少了塌孔，保证了气管1插入钻孔7的顺利进行。

S7，在钻孔7口部也安装有密封囊袋71；S8，启动充浆机711对密封囊袋71进行充浆；由于扶正部件4的存在，在扶正叶片41的支撑下，气管1与钻孔7始终处于在同心设置的情况下，以此来保证对密封囊袋71进行充浆后囊袋与气管1、钻孔7处于同心设置的状态，让管道74居中的同时，也减少与孔壁的接触面积，既降低了插入阻力，也让各段的封固质量更好，使得不同深处的煤层9形成了独立的抽取空间。

S9，在气管1的另一端连接分离接头的四个插口；S10，通过管道74将分接本体8的四个分支部分别连接一个综合计量仪72和抽放泵73。S11，启动抽放泵73对不同深处的煤层9同时进行抽取工作，在S10中，在管道74上都设置有阀门75，阀门75、综合计量仪72和抽放泵73都连接在一个集成控制器76上。

综合计量仪72内至少包括瓦斯计量仪，抽放泵73可采用：水环式真空泵或移动抽放泵等可以实现气体抽放的仪器即可。在使用本装置进行瓦斯抽采工作时，在钻孔7内通过任意相邻的两个密封囊袋71将不同深度的煤层9分隔开来、并分别与不同的气道12串联，将不同深度的煤层9对应不同的抽气孔13，再通过不同的气道12往外抽采瓦斯、并安装有阀门75和综合计量仪72，使得每个不同深处的煤层9形成一个单独的工作单元，互不干扰、独立进行，保证了一个钻孔7抽取多层瓦斯计量的精度。在阀门75和分离接头之间还可以加装滤网等能实现过滤气体中固体杂质的过滤装置，来对后续的综合计量仪72和抽放泵73进行一定的保护，延长装置的寿命。

由于各个煤层9的瓦斯浓度可能是不同的，传统方式中一个钻孔7要同时抽取多个煤层9瓦斯，不能对不同煤层9的真实瓦斯抽采情况进行判断。通过使用本发明，能够快速、准确地得知不同煤层9内的瓦斯真实抽采情况，为瓦斯抽采达标评判工作提供理论依据，提升煤矿开采的安全性。

实施例2

参照图11和图14所示，综合计量仪还包括：甲烷计量仪、温度传感仪等测量仪器组合而成，可以同时对不同煤层各种气体含量的参数进行监测。工作人员还可以根据实时数据不同煤层的抽取的数据反馈的情况进行判断，对抽采工作进行调整。如：工作人员可以根据综合计量仪72的数据骤停或骤降即可判断出该气道出现了堵孔的状况，此时便关闭关联该气道的管道的阀门，对该管道外接气管、对被堵气道进行反冲，以此来疏通被堵塞的气道。加快了堵塞气道的判断与处理效率，消除了传统抽气方式中的多煤层抽瓦斯时堵塞判断难、处理慢的弊端。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。