一种主动防瓦斯喷孔装置

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯治理领域，特别是涉及一种主动防瓦斯喷孔装置。

背景技术

防治煤与瓦斯突出细则中明确规定，煤层瓦斯治理有开采保护层和钻孔瓦斯抽采两种方法，其中钻孔瓦斯抽采是目前应用广泛的一种对瓦斯进行抽采泄压直至消除瓦斯突出的危险性的方法，但在其应用过程中，会出现钻孔瓦斯喷孔现象，对井下工作人员安全造成一定程度威胁，并对井下的设施、设备、环境等造成一定程度的破坏，并带来一定程度的经济损失。瓦斯喷孔时一方面表现为大量高温煤块(屑)迅速涌出，造成工作空间堵塞，对工作人员产生极大威胁；煤屑漂浮于空气中严重污染井下环境，甚至产生煤尘爆炸。另一方面表现为瓦斯大量涌出，造成井下作业空间瓦斯超限，增大瓦斯爆炸、工作人员窒息等的危险性。目前防瓦斯喷孔技术，有主动式和被动式两种，其中：被动式处理瓦斯喷孔为在孔口安装有导喷装置，实现煤、瓦斯和水的分离；主动式防瓦斯喷孔也仅限于钻杆内，没有考虑钻杆外部与钻孔壁之间的空隙，也容易造成喷孔。一旦瓦斯喷孔就会产生几吨到数十吨的煤块(屑)，同时，喷出的瓦斯气体可以达到几十到几万立方，但现有防瓦斯装置难以控制瓦斯的喷孔，加大了工作空间后期处理的工作量。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种主动防瓦斯喷孔装置，解决现有主动防瓦斯喷孔装置结构简单、功能单一、容易形成喷孔的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种主动防瓦斯喷孔装置，包括钻杆，在所述钻杆内设有出水孔；在所述钻杆内设有瓦斯气体通道，所述瓦斯气体通道一端位于所述钻杆表面；2#弹片连接在所述钻杆上；3#弹簧一端连接在所述2#弹片上，另一端连接在所述瓦斯气体通道的通道壁上；所述钻杆上设有凹槽；1#弹片位于所述凹槽内，且一端连接在所述钻杆上；上挂钩一端连接在所述1#弹片上；在所述凹槽内设有弹簧槽；1#弹簧一端连接在所述弹簧槽底部，另一端连接在所述1#弹片上；所述瓦斯气体通道另一端与所述弹簧槽相通；2#弹簧一端连接在所述弹簧槽壁上，另一端连接在下挂钩上；所述下挂钩连接在所述弹簧槽内；钻头可拆卸的连接在所述钻杆上。

进一步的，所述凹槽内设有1#弹簧槽；1#弹簧一端连接在所述1#弹簧槽底部，另一端连接在所述1#弹片上；在所述凹槽内设有2#弹簧槽，所述瓦斯气体通道另一端与所述2#弹簧槽相通；2#弹簧一端连接在所述2#弹簧槽槽壁上，另一端连接在下挂钩上。

进一步的，所述1#弹片一端通过转轴连接在所述钻杆上；所述1#弹片上设有限位槽，所述限位槽的角度小于90°，所述限位槽在所述1#弹片与所述钻杆转轴连接所在的平面上。

进一步的，所述1#弹片另一端为锲形，可以嵌进煤壁内。

进一步的，所述2#弹片一端通过转轴连接在所述瓦斯气体通道的进口处，位于钻杆表面。

进一步的，所述下挂钩通过转轴连接在所述2#弹簧槽内，下挂钩转轴连接处位于瓦斯气体通道与2#弹簧槽相通处上部，且下挂钩将瓦斯气体通道与2#弹簧槽相通处封闭；下挂钩具有在2#弹簧槽内能打开瓦斯气体通道9出口端的转矩。

进一步的，所述上挂钩和下挂钩紧卡或弹开。

进一步的，所述1#弹簧在所述上挂钩和所述下挂钩紧卡时体积完全压缩，所述2#弹簧在装置未触发前压缩量为原长度的70％-50％，所述3#弹簧在装置未触发前无压缩；所述2#弹簧和所述3#弹簧的弹性力均小于喷孔所产生的瓦斯气体压力。

进一步的，所述钻头通过螺纹、卡扣连接在钻杆上。

进一步的，所述钻杆上分别设置6个所述瓦斯气体通道和所述凹槽，在所述钻杆所在切面呈正六边形分布，并前后交错布置于钻杆上。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的一种主动防瓦斯喷孔装置，不仅将钻杆内部结构进行改进，而且综合考虑了钻杆外部与煤(岩)壁之间的空隙，在瓦斯喷孔发生时，可以有效地将产生的煤块(屑)封堵在钻孔内，降低了瓦斯喷出量，并减小了瓦斯喷出时的冲击力，使后期清洁工作量降低，节约生产成本并保证了工作人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的主动防瓦斯喷孔装置在未触发状态示意图；

图2是本发明实施例提供的主动防瓦斯喷孔装置在触发状态示意图；

图3是图2中1#弹片所在处局部放大图；

图4是图2中2#弹片所在处局部放大图；

图5是在钻杆1上设置有6个瓦斯气体通道9的示意图。

图中：1、钻杆，2、1#弹片，3、凹槽，4、1#弹簧槽，5、1#弹簧，6、上挂钩，7、下挂钩，8、2#弹簧，9、瓦斯气体通道，10、出水孔，11、限位槽，12、3#弹簧，13、2#弹片，14、钻头，15、煤壁，16、2#弹簧槽。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1-4所示，一种主动防瓦斯喷孔装置，包括钻杆1，在钻杆1内设有出水孔10；在钻杆1内设有瓦斯气体通道9，瓦斯气体通道9的一端位于钻杆1表面，为瓦斯气体进口端。在瓦斯气体通道9的进口端将2#弹片13通过转轴连接在钻杆1上；3#弹簧12的一端连接在2#弹片13上，另一端连接在瓦斯气体通道9的通道壁上，当没有瓦斯喷孔发生时，3#弹簧12体积无压缩；3#弹簧12的弹性力小于发生钻孔喷孔时所产生的瓦斯气体压力。钻杆1上设有凹槽3；1#弹片2位于凹槽3内，且靠近钻头的一端通过转轴连接在钻杆1上；1#弹片2的另一端为锲形，能更好嵌入钻孔周边的煤(岩)壁15；1#弹片2上设有限位槽11，且限位槽11在1#弹片2与钻杆1转轴连接所在的平面上，限位槽11的角度小于90°；限位槽11使得1#弹片2张开角度不宜过大。在凹槽3内设有1#弹簧槽4；1#弹簧5的一端连接在1#弹簧槽4底部，另一端连接在1#弹片2上，当没有瓦斯喷孔发生时1#弹簧5体积完全压缩，提供向上的弹力，保证上挂钩6紧卡于下挂钩7；当发生钻孔喷孔时1#弹簧5给1#弹片2提供向上的弹力，使1#弹片2弹出。在凹槽3内设有2#弹簧槽16，瓦斯气体通道9的另一端与2#弹簧槽16相通，为瓦斯气体通道9的出口端；上挂钩6的一端连接在1#弹片2上；2#弹簧8的一端连接在2#弹簧槽16的槽壁上，2#弹簧8的另一端连接在下挂钩7上，当没有瓦斯喷孔发生时，2#弹簧8体积压缩为原长度的70％-50％，为下挂钩7提供推力；下挂钩7通过转轴连接在2#弹簧槽16内，且下挂钩7用于封闭瓦斯气体通道9的出口端；下挂钩7转轴连接处位于瓦斯气体通道9的出口端上面，且下挂钩7具有在2#弹簧槽16内能打开瓦斯气体通道9出口端的转矩；当没有瓦斯喷孔发生时，上挂钩6与下挂钩7在2#弹簧槽16内处于紧卡状态；上挂钩6和下挂钩7形状、大小相同的，且弯曲角度小于90度，但不宜过小，80度左右为宜。2#弹簧8的弹性力远远小于喷孔时产生的瓦斯压力；钻头14可拆卸的连接在钻杆1上，如通过螺纹连接、卡扣连接。

如图5所示，在钻杆1上分别设置6个瓦斯气体通道9和凹槽3，在钻杆1所在切面呈正六边形分布，并前后交错布置于钻杆1上，不仅保证了钻杆的强度，而且使钻杆在发生喷孔时能更好的嵌进煤壁。

当发生瓦斯喷孔时，产生的高压瓦斯通过2#弹片13将3#弹簧12压缩，高压瓦斯进入瓦斯气体通道9，在高压瓦斯冲击下，2#弹簧8通过下挂钩7被完全压缩，同时带动下挂钩7与上挂钩6脱离，在1#弹簧5的弹力下1#弹片2迅速弹出，主动防瓦斯喷孔装置受到喷孔影响产生向后的位移，弹出的1#弹片2随之嵌入钻孔周边煤壁15中，可以阻止大量煤块及瓦斯高速喷出。当瓦斯压力逐渐下降到小于3#弹簧12的弹性力时，瓦斯气体通道9进口端3#弹簧12恢复体积半压缩状，2#弹片13即行关闭，同时，2#弹簧8将下挂钩7推回将瓦斯气体通道9出口端进行封闭，当钻杆再次往前推进时，1#弹片2受到煤壁的挤压，逐渐合拢，完全嵌入凹槽3中时上挂钩6和下挂钩7回到紧卡状态，钻杆恢复正常状态，可继续使用。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。