一种采空区垂直方向气体采集装置，包括布设在煤矿采空区钻孔内依次连接的第一、第二、第三管段。所述的第一管段的首端封闭并设有取气孔，其尾端设有密封段，第二管段的尾端设有密封段，第三管段首端设有取气孔，其尾端设有密封段。第一管段和第三管段的取气孔设置有滤芯。第一管段与第二管段螺纹连接，第二管段与第三管段螺纹连接，第三管段螺纹连接第四管段，第四管段与弯管相连，弯管与第五管段相连，第五管段与负压取气装置连接。所述第一、第二、第三、第四管段、弯管、第五管段内设置有数根与负压取气装置相连的束管，束管另一端延伸至第一及第三管段设置的滤芯内。本实用新型专利技术可在井下狭小空间安装使用，并可进入采空区内连续的气体采集。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及气体采集装置，特别是涉及一种煤矿采空区垂直方向气体采集装置。
技术介绍
采空区是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔。由于在煤矿开采过程中采空区遗留了大量的破碎煤炭，这些煤炭接触空气后，氧化生热，当热量集聚温度升高、超过临界温度时，最终导致煤炭自然发火。采空区煤炭自燃严重威胁着煤矿的安全生产。煤矿利用采空区预埋束管取气监控采空区内气体成分，根据分析气体成分监测煤炭自燃的状态，实现采空区煤炭自燃的早期预测预报，此种方法已经在煤矿中广泛应用。同时煤矿井下采空区预埋束管取气分析也是研究采空区遗煤氧化分布规律，确定工作面采空区遗煤自燃“三带”分布的主要手段。目前，采空区预埋束管都是布置在工作面上下顺槽，束管取气点均在顺槽下部，随着工作面的推进，束管被埋入采空区，束管取气点位置较低。但对于特厚煤层以及近距离煤层群开采的情况，采空区冒落高度大，遗煤呈立体分布，采空区自燃“三带”不仅在平面上分布,而且在垂直方向也有一定的分布规律，采空区上部气体成分与下部气体成分有很大不同。此时只在采空区底部布置气体采集点，已经不能反映应采空区气体成分在垂直方向上情况。综上所述，目前煤矿缺乏一种能够采集采空区垂直方向气体的装置，此装置应能够进入采空区内部进行连续取气，能够抵抗采空区冒落的破坏，且能够在井下狭小工作环境中安装使用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种采空区垂直方向气体采集装置，解决目前采空区气体取样无法采集采空区垂直方向气体的问题，能够在井下狭小空间安装使用，并能够进入采空区内部进行连续的气体采集。采用的技术方案是：一种采空区垂直方向气体采集装置，包括布设在煤矿采空区钻孔内依次连接的第一管段、第二管段、第三管段、第四管段、弯管及第五管段。所述的第一管段的首端封闭并接近封闭端设有取气孔，在其尾端设有密封段，所述第二管段的尾端设有密封段，所述第三管段首端设有取气孔，其尾端设有密封段。所述第一管段和第三管段的取气孔对应位置设置有滤芯。所述第一管段尾端通过所设内螺纹与第二管段首端所设外螺纹连接，第二管段尾端通过所设内螺纹与第三管段首端所设外螺纹连接，第三管段尾端螺纹连接第四管段，第四管段与钻孔外的弯管相连，弯管与第五管段相连，第五管段与负压取气装置连接。所述第一管段、第二管段、第三管段、第四管段、弯管、第五管段内设置有数根与负压取气装置相连的束管，所述束管另一端延伸至第一管段及第三管段设置的滤芯内。上述的第四管段与弯管相连、弯管与第五管段相连均采用法兰连接。上述的第二管段和第三管段为多个，可根据采空区实际高度分别采用不同数量和连接关系来调整各取气孔间距及取气孔数量。本技术具有以下有益效果：（1）实现了采空区垂直方向的气体采集。（2）各管段采用高强度耐压铁管，能够防止采空区冒落岩石损坏管路，又能够承受一定的形变。（3）取气孔内部设置滤芯能够过滤气体，防止采空区杂质堵塞束管。（4）密封段的设置确保了束管能够采集到采空区内特定高度的气体。（5）各管段采用螺纹连接，便于在井下狭小空间安装，同时减少管段进入钻孔内的阻力。（6）该装置可根据采空区实际高度，通过改变第二管段及第三管段的数量和连接关系来调整各取气点间距及取气点数量。附图说明图1是本技术的布置示意图。图2是本技术的管路结构示意图。图3是本技术的第一管段结构示意图。图4是本技术的第二管段结构示意图。图5是本技术的第三管段结构示意图。具体实施例参看图 1，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，包括布置在钻孔内的第一管段1及两个第二管段2、第三管段3，各管段采用外丝螺纹8、内丝螺纹9首尾相接，所述第一管段1首端封闭，靠近封闭端设有取气孔5，第一管段1与第二管段2螺纹相连接，十个第二管段2与四个第三管段3依次螺纹连接，所述第三管段3一端开有取气孔5，其取气孔与所述第一管段1的、取气孔5内部设置有滤芯7。所述第二管段2和第三管段3通过第四管段10与钻孔工作面16外的弯管11法兰连接，弯管11与第五管段12法兰连接。所述各管段均采用耐压铁管，能够防止采空区冒落岩石损坏管路，又能够承受一定的形变。所述第一管段1、第二管段2、第三管段3、第四管段10、弯管11、第五管段12内设置有数根与负压取气装置14相连的束管6，所述束管6另一端延伸至第一管段1及第三管段3设置的滤芯7内。所述密封段4可选用聚氨酯胶或硅酮结构胶等，目前的密封材料在市场上可选用种类较多，密封段4起到固定束管6的作用，且保证其各管段的气体不相互干扰，确保束管能够取到采空区15垂直方向特定高度的气体。所述负压取气装置14可以是矿井束管监测系统，也可以是人工取气装置。所述的束管6通过编号或颜色区分其测点位置，并对抽出的气体组分进行检测，以确定煤体自燃状况。以某矿采空区为例对取气实施方法进一步说明 ：以宁夏某矿3131工作面为例，进行工作面测点布置，工作面煤层厚度8，采高3m，采用综采放顶煤方法开采，上分层已回采完毕，上、下层间距平均为11m。根据实际情况施工钻孔角度为45°。为了该装置的能够适应巷道内安装，第一管段、第二管段及第三管段均设置为1.5m。孔内共使用一节第一管段、十节第二管段及四节第三管段，钻孔内均匀布置五个测点，连接顺序如图一所示。本技术安装过程如下：1、在回风顺槽17选定钻孔位置，倾斜向上施工钻孔，仰角45°，终孔位于上层煤底板；2、提前将束管6按照顺序穿入各部分管段中，套管之间先不连接；3、将束管6的一段调整到第一管段1的滤芯内，用聚氨酯等密封 第一管段1尾部；4、待密封段4粘接牢固后将第一管段1管推入钻孔；5、将第一管段1与第二管段2的螺纹连接首尾相接，密封第二管段2尾部；6、将第二管段2推入钻孔；7、将第两节第二管段2与上一节管段相连，密封尾部，推入钻孔内；8、将第三管段3与第两节第二管段2连接，将另一根束管6调整到第三管段3的滤芯内；9、用聚氨酯密封第三管段3尾部，将第三管段推入钻孔内；10、重复上述过程，依次将各个测点位置调整至通气孔段，各节套管按照顺序首尾相连推入钻孔内；11、管路组装完毕后检查各测点管路是否通畅，并将束管与地面束管监测系统相连。随着工作面16的推进，钻孔13内的预埋束管6将进入采空区15，通过记录工作面的推进速度，可判断各个测点的实际位置。负压取气装置14可以是矿井束管监测系统，也可以是人工取气装置。通过取气分析采空区15回风顺槽17一侧不同位置、不同高度的气体成分，实现对采空区垂直方向煤炭自燃预测预报及采空区15立体“三带”观测。以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采空区垂直方向气体采集装置，包括布设在煤矿采空区钻孔内依次连接的第一管段（1）、第二管段（2）、第三管段（3）、第四管段（10）、弯管（11）及第五管段（12），其特征在于所述的第一管段（1）的首端封闭并接近封闭端设有取气孔（5），在其尾端设有密封段（4），所述第二管段（2）的尾端设有密封段（4），所述第三管段（3）首端设有取气孔（5），其尾端设有密封段（4），所述第一管段（1）和第三管段（3）的取气孔（5）对应位置设置有滤芯（7），所述第一管段（1）尾端通过所设内螺纹（9）与第二管段首端所设外螺纹（8）连接，第二管段（2）尾端通过所设内螺纹（9）与第三管段（3）首端所设外螺纹（8）连接，第三管段（3）尾端螺纹连接第四管段（10），第四管段（10）与钻孔（13）外的弯管（11）相连，弯管（11）与第五管段（12）相连，第五管段（12）与负压取气装置（14）连接，所述第一管段（1）、第二管段（2）、第三管段（3）、第四管段（10）、弯管（11）、第五管段（12）内设置有数根与负压取气装置（14）相连的束管（6），所述束管（6）另一端延伸至第一管段（1）及第三管段（3）设置的滤芯（7）内。...
【技术特征摘要】
1.一种采空区垂直方向气体采集装置，包括布设在煤矿采空区钻孔内依次连接的第一管段（1）、第二管段（2）、第三管段（3）、第四管段（10）、弯管（11）及第五管段（12），其特征在于所述的第一管段（1）的首端封闭并接近封闭端设有取气孔（5），在其尾端设有密封段（4），所述第二管段（2）的尾端设有密封段（4），所述第三管段（3）首端设有取气孔（5），其尾端设有密封段（4），所述第一管段（1）和第三管段（3）的取气孔（5）对应位置设置有滤芯（7），所述第一管段（1）尾端通过所设内螺纹（9）与第二管段首端所设外螺纹（8）连接，第二管段（2）尾端通过所设内螺纹（9）与第三管段（3）首端所设外螺纹（8）连接，第三管段（3）尾端螺纹连接第四管段（10），第四管段（10）与钻孔（13）外...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东，艾兴，张光德，刘志忠，周勇，王银辉，
申请(专利权)人：煤科集团沈阳研究院有限公司，中国神华能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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