一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置。

背景技术

我国煤矿地质构造及煤层赋存条件比较复杂，在目前开采的矿井中，50％以上是高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井，其中煤与瓦斯突出煤矿757处，高瓦斯煤矿1024处。按照《煤矿安全规程》(2016)和《防治煤与瓦斯突出细则》(2019)规定要求，我国目前现有的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井均全部建立了瓦斯抽采系统，但是通过调研发现，我国大多数高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井实际瓦斯平均抽采率仅有23％。

目前矿井瓦斯抽采率低主要受到多方面因素的影响，主要体现在以下几个方面：煤层透气性、系统并网、封孔质量和钻孔堵塞。其中钻孔堵塞是因为在钻孔抽采过程中，受到孔周应力和抽采负压变化因素的影响，孔壁煤体会发生位移，使得抽采钻孔出现变形甚至堵塞，进而阻断了钻孔内瓦斯流动的通道，最终造成抽采钻孔的抽采效率下降、抽采达标时间延长、高瓦斯及突出矿井的采掘抽失调，同时给采掘生产留下安全隐患。

针对目前高瓦斯矿井以及煤与瓦斯突出矿井由于煤渣堵塞导致实际瓦斯平均抽采率的技术难题，CN106437521A《一种井下自进式高压磨料气体射流钻孔修复装置及方法》、CN205477467U《一种自进式旋转气体射流修复瓦斯抽采钻孔的装置》、CN103016044A《煤矿井下钻孔的钻进、增透、修复与气驱置换综合方法》和CN107676124A《一种气动瓦斯抽采失效钻孔修复装置》等专利提出直接或转换利用高压气体射流进行钻孔修复，修复设备结构简单，附带设备较少，但上述这些工艺受限于井下压风工况，在压风驱动力不足的情况下修复效率低，无法有效进行抽采钻孔的疏通。

因此，需要进一步研制一种适用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔的自动疏通装置，快速将钻孔堵塞的煤渣迅速清除，从而提高矿井瓦斯抽采效率，具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置，所述装置包括液压泵组1、水箱2、输水管路3、流量控制阀4、卸压-集管一体装置5和射流喷头6；

所述液压泵组1通过输水管路3依次与水箱2的出口、流量控制阀4、卸压-集管一体装置5和射流喷头6连接；

所述射流喷头6位于煤层10中的瓦斯抽采钻孔8中。

优选的，所述卸压-集管一体装置5与射流喷头6之间的输水管路3通过PVC矿用瓦斯封孔管7进入瓦斯抽采钻孔8；

所述PVC矿用瓦斯封孔管7四周通过聚氨酯9固定在煤层10中。

优选的，所述流量控制阀4为高压球阀。

进一步优选的，所述卸压-集管一体装置5包括无缝钢管5-2、进水管5-4、卸压阀5-6、旋转管5-7、固定管5-9、旋转圈5-11、出水管5-12。

进一步优选的，所述卸压-集管一体装置5采用支架5-1进行固定，所述支架5-1包含四只固定脚且侧面呈梯形布置。

进一步优选的，所述无缝钢管5-2从旋转管5-7内部穿过并焊接固定在支架5-1上；

所述旋转管5-7通过旋转管连接件5-8与固定管5-9相连接；

所述固定管5-9通过固定管连接件5-10与旋转圈5-11相连接。

进一步优选的，所述无缝钢管5-2一端通过矿用K型直通接头5-3与进水管5-4连接，另一端通过矿用快接三通5-5与卸压阀5-6连接；

所述矿用快接三通5-5的另一端与输水管路3连接。

进一步优选的，所述输水管路3缠绕在固定管5-9上，且随着旋转管5-7的旋转进行收放。

优选的，所述射流喷头6包括总通道6-1、前通道6-2、前喷嘴6-3、后通道6-4和后喷嘴6-5，其中前喷嘴6-3安装在前通道6-2出口末端，后喷嘴6-5安装在后通道6-4出口末端。

进一步优选的，所述射流喷头6通过螺纹6-6与输水管路3进行连接，螺纹6-6的连接末端还布置有O型密封圈6-7。

本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置，该装置包括液压泵组、水箱、输水管路、流量控制阀、卸压-集管一体装置和射流喷头，当瓦斯抽采钻孔出现堵塞导致瓦斯抽采效率下降后，首先在抽采钻孔孔口一定距离设置液压泵组和水箱，通过PVC矿用瓦斯封孔管向煤层抽采钻孔内送入射流喷头和输水管路，开启液压泵组生成高压水，高压水驱动射流喷头自动向前运动，对堵塞的煤渣进行撞击，剥离的煤渣通过PVC矿用瓦斯封孔管向孔外及时排出，当瓦斯抽采钻孔疏通完成后，通过卸压-集管一体装置对系统进行卸压后，关闭流量控制阀使得液压泵组停止工作，最后通过卸压-集管一体装置将高压管路和射流喷头从瓦斯抽采钻孔里面回收，从而可以实现煤矿井下有效疏通瓦斯抽采钻孔的目的，有效解决随抽采时间延长瓦斯抽采钻孔塌孔、垮孔及变形严重导致钻孔瓦斯抽采效率降低的问题。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置结构图；

图2为卸压-集管一体装置的正面结构图；

图3为卸压-集管一体装置的侧面结构图；

图4为自动排渣装置中射流喷头的结构图；

其中，1为液压泵组、2为水箱、3为输水管路、4为流量控制阀、5为卸压-集管一体装置(其中5-1为支架、5-2为无缝钢管、5-3为矿用K型直通接头、5-4为进水管、5-5为矿用快接三通、5-6为卸压阀、5-7为旋转管、5-8为旋转管连接件、5-9为固定管、5-10为固定管连接件、5-11为旋转圈、5-12为出水管)、6为射流喷头(其中6-1为总通道、6-2为前通道、6-3为前喷嘴、6-4为后通道、6-5为后喷嘴、6-6为螺纹、6-7为O型密封圈)、7为PVC矿用瓦斯封孔管、8为瓦斯抽采钻孔、9为聚氨酯、10为煤层。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置(如图1所示)，其中该装置包括液压泵组1、水箱2、输水管路3、流量控制阀4、卸压-集管一体装置5和射流喷头6。

上述装置中液压泵组1(液压泵组1额定压力为20～31.5MPa、公称流量为40～80L/min)通过输水管路3与水箱2的出口相连，以便后续提供高压水，液压泵组1的出口还通过输水管路3依次与流量控制阀4、卸压-集管一体装置5和射流喷头6连接。

装置中连接射流喷头6位于煤层10中的瓦斯抽采钻孔8中，卸压-集管一体装置5与射流喷头6之间的输水管路3通过PVC矿用瓦斯封孔管)进入瓦斯抽采钻孔8，且PVC矿用瓦斯封孔管7四周通过聚氨酯9固定在煤层10中。

水箱2的进水口与井下供水管路连接，体积为400～640L，液压泵组1与水箱2出口连接，用于为输水管路3提供高压水，输水管路3采用直径为19～25mm的钢丝缠绕橡胶管，上述液压泵组1和水箱2可以利用矿井采掘工作面已安装的为液压支柱或液压支架提供动力的装置。

其中流量控制阀4采用的是高压球阀，可以通过调节射流喷头工况来满足装置破坏能力、推进能力和排渣能力，同时可以通过关闭流量控制阀使得液压泵组及时停止工作。

卸压-集管一体装置5包括无缝钢管5-2、进水管5-4、卸压阀5-6、旋转管5-7、固定管5-9、旋转圈5-11、出水管5-12，分别如图2和图3所示。

其中卸压-集管一体装置5采用支架5-1进行固定，支架5-1包含四只固定脚且侧面呈梯形布置，中间布置有横梁以确保整个支架在工作过程中的稳定。

无缝钢管5-2从旋转管5-7内部穿过并在支架5-1上焊接固定，无缝钢管5-2的管径为20mm，确保能够承受不少于31.5MPa的水压。

旋转管5-7通过旋转管连接件5-8与固定管5-9相连接，固定管5-9通过固定管连接件5-10与旋转圈5-11相连接，旋转管5-7的管径为25mm，固定管5-9的管径为100mm，旋转圈5-11的直径根据输水管路3的长度进行设置(300～500mm)。

无缝钢管5-2一端通过矿用K型直通接头5-3与进水管5-4连接，矿用K型直通接头5-3一端与无缝钢管5-2采用焊接连接，另一端通过矿用快接三通5-5与卸压阀5-6连接；矿用K型直通接头5-3的另一端与进水管5-4连接，通常采用U型卡进行连接。

矿用快接三通5-5的第三端与输水管路3采用U型卡连接。

输水管路3缠绕在固定管5-9上，且随着旋转管5-7的旋转进行收放，满足射流喷头的前进和疏通完成后的管路回收等方面的需求。

射流喷头6的结构图如图4所示，射流喷头6包括总通道6-1、前通道6-2、前喷嘴6-3、后通道6-4和后喷嘴6-5。其中前喷嘴6-3安装在前通道6-2出口末端，前喷嘴6-3的数量为1个，以满足对瓦斯抽采钻孔8中堵塞煤渣进行冲击和破坏的力度；后喷嘴6-5安装在后通道6-4出口末端，后喷嘴6-5的数量设计为3～6个，以满足对射流喷头6和输水管路3进行整体自动推进的要求。

其中射流喷头6通过螺纹6-6与输水管路3进行连接，螺纹6-6连接末端还布置有O型密封圈6-7，确保射流喷头6连接处的高压密封。

综上所述，本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔水力驱动自动疏通装置，该装置包括液压泵组、水箱、输水管路、流量控制阀、卸压-集管一体装置和射流喷头，当瓦斯抽采钻孔出现堵塞导致瓦斯抽采效率下降后，首先在抽采钻孔孔口一定距离设置液压泵组和水箱，通过PVC矿用瓦斯封孔管向煤层抽采钻孔内送入射流喷头和输水管路，开启液压泵组生成高压水，高压水驱动射流喷头自动向前运动，对堵塞的煤渣进行撞击，剥离的煤渣通过PVC矿用瓦斯封孔管向孔外及时排出，当瓦斯抽采钻孔疏通完成后，通过卸压-集管一体装置对系统进行卸压后，关闭流量控制阀使得液压泵组停止工作，最后通过卸压-集管一体装置将高压管路和射流喷头从瓦斯抽采钻孔里面回收，从而可以实现煤矿井下有效疏通瓦斯抽采钻孔的目的，有效解决随抽采时间延长瓦斯抽采钻孔塌孔、垮孔及变形严重导致钻孔瓦斯抽采效率降低的问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。