一种全自动防止瓦斯超限装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全自动防止瓦斯超限装置，包括依次连接的高压胶囊固孔器、自动复位封孔器及缓冲箱，高压胶囊固孔器采用胶囊取代水泥作为固孔介质，不仅大大减少了固孔时间，还能实现重复使用；自动复位封孔器通过氮气弹簧提供的力实现了常闭功能，在没有外部动力源的情况下也能夹紧钻杆，实现了封堵突出瓦斯的目的；总的来说，该防瓦斯超限装置提高了工作效率，实现了瓦斯涌出瞬间自动封堵功能，即使失去动力源也能实现封堵功能，有效的保证了施工安全。

Full automatic device for preventing gas from exceeding limit

The invention discloses an automatic device to prevent gas overrun, including high pressure capsule connected fixed hole device, automatic reset hole packer and buffer tank, the high-pressure capsule fixing hole is used to replace cement as a solid capsule in porous media, not only greatly reduce the time of fixed hole, can realize repeated use; automatic reset hole packer through the nitrogen spring force to achieve a normally closed function, also can clamp the drill pipe in the case of no external power source, to achieve the purpose of blocking the gas outburst; in general, the anti gas device to improve the work efficiency, realize gas emission instant automatic blocking function, even if the loss of power can achieve the sealing function. To effectively guarantee the construction safety.

【技术实现步骤摘要】
一种全自动防止瓦斯超限装置
本专利技术属于土层或岩石的钻进、采矿领域，具体涉及一种全自动防止瓦斯超限装置。
技术介绍
在煤矿开采过程中，存在很多自然灾害，其中瓦斯灾害是最常见的一种。目前，瓦斯灾害治理的主要手段是先钻孔、再抽采，在瓦斯突出不严重的地带施工的孔一般不需要特别措施，而在瓦斯突出严重的地方施工的孔则要进行特别防护。现有瓦斯防突孔的施工防护装置如附图1所示，该装置由固孔水泥1、套管2、双油缸封孔器3组成。使用时，先用钻机施工一个10-15m岩石孔4，再将套管2埋放至孔内并用固孔水泥1封堵套管外壁与孔壁之间的间隙，使套管2与孔壁粘合；待水泥充分凝固后，将双油缸封孔器3与套管2上的法兰盘连接，至此，本装置安装完成。工作时，钻机的钻头、钻杆5穿过该装置继续沿岩石孔4向里施工，直至穿过煤层。施工过程中，如有瓦斯突出，施工人员控制双油缸封孔器夹紧钻杆5，使突出瓦斯被封堵在双油缸封孔器3、套管2、钻杆5之间形成的密封空间内，达到防止瓦斯涌出的目的。现有的施工防护装置主要存在以下几点不足：(1)施工周期长：为保证套管和孔壁之间的强度，需要施工的岩石孔较长，且使用水泥作为粘合剂，凝固时间长，一般成功埋放这样一个固孔装置的周期约为3天；(2)成本高：由于施工的岩石孔长，相应使用的套管、水泥也多，且需要的工时也多；(3)不可重复利用：使用水泥将套管凝固在孔内后，套管只能在该孔使用，不能重复利用；(4)封堵不严，有泄露：被夹紧的钻杆在使用一段时间后会磨损变细，由于双油缸封孔器的卡瓦是刚性材料，当钻杆变细后，封孔器在夹紧过程中会出现夹不住钻杆的问题，即卡瓦和钻杆之间存在间隙，这样就起不到封堵的作用；(5)存在失效的可能：由于封孔器采用两个双作用油缸进行夹紧、松开动作，当没有外部高压油时(瓦斯突出严重时，工作面会自动断电)，该封孔器不能起作用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、易于施工且夹紧可靠、不易失效的全自动防止瓦斯超限装置。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种全自动防止瓦斯超限装置，包括依次连接的高压胶囊固孔器、自动复位封孔器及缓冲箱，所述高压胶囊固孔器主要由内管、前封管、后封管及胶囊组成，所述前封管与后封管设置在内管两端，所述胶囊套装在内管外且两端分别与前封管及后封管连接，前封管、胶囊、后封管及内管间共同组成填充腔，所述前封管上设有与填充腔相连通的接口；所述自动复位封孔器主要由活塞、进油接头、出油接头、安装座、设置在安装座内的卡瓦及对称设置在安装座两端的缸筒组成，所述缸筒内设有氮气弹簧，所述活塞穿过安装座且两端分别与卡瓦及氮气弹簧连接，所述进油接头与出油接头设置在缸筒上，且进油接头及出油接头与由活塞、缸筒及安装座组成的油腔相对应。进一步，所述前封管端头处设有法兰盘，所述自动复位封孔器一侧固定在法兰盘上。进一步，还包括与自动复位封孔器进油接头相连的自动换向控制阀。进一步，还包括设置在缓冲箱后方处的瓦斯传感器，所述瓦斯传感器一端与自动断电控制箱连接，另一端与钻机电机相连。进一步，所述前封管与后封管上对应设有O型密封圈。进一步，所述内管上设有限位螺母，所述限位螺母位于内管上后封管一端。进一步，所述卡瓦为复合卡瓦，主要由基座及设置在基座上的柔性层组成。本专利技术的有益效果在于：(1)该防瓦斯超限装置采用了新的高压胶囊固孔器，其整体长度不足1m，需要施工的孔短，省时省力；采用胶囊取代水泥作为固孔介质，具有固孔快速、方便、承受力大等优点，不仅大大减少了固孔时间，提高了整体效率，同时，还能实现重复使用，显著节约了成本投入。(2)采用新的自动复位封孔器，通过氮气弹簧提供的力实现了常闭功能，在没有外部动力源的情况下也能夹紧钻杆，实现了封堵突出瓦斯的目的，结构简单且可靠。卡瓦采用柔性层和刚性基座相结合的结构，即保证了强度，又保证了密封性，具有自动补偿夹紧功能。总的来说，该防瓦斯超限装置大大减少固孔时间，实现了瓦斯涌出瞬间自动封堵功能，即使失去动力源也能实现封堵功能，有效的保证了施工安全。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为现有瓦斯防突孔施工防护装置结构示意图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为高压胶囊固孔器的结构示意图；图4为自动复位封孔器的结构示意图；图5为卡瓦的截面示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。如图2-5所示，本专利技术中的全自动防止瓦斯超限装置，包括依次连接的高压胶囊固孔器6、自动复位封孔器7及缓冲箱8，所述高压胶囊固孔器6主要由内管61、前封管62、后封管63及胶囊64组成，所述前封管62与后封管63设置在内管61两端，所述胶囊64套装在内管61外且两端分别与前封管62及后封管63连接，前封管、胶囊、后封管及内管间共同组成填充腔，所述前封管上设有与填充腔相连通的接口65；所述自动复位封孔器7主要由活塞71、进油接头、出油接头、安装座72、设置在安装座72内的卡瓦73及对称设置在安装座72两端的缸筒74组成，所述缸筒74内设有氮气弹簧75，所述活塞71穿过安装座72且两端分别与卡瓦73及氮气弹簧75连接，所述进油接头与出油接头设置在缸筒上，且进油接头及出油接头与由活塞、缸筒及安装座组成的油腔相对应。本实施例中的高压胶囊固孔器6采用高压油或高压水涨紧胶囊64，具体的，高压油或者高压水经接口65进入前封管62与内管61之间的流道，再通过流道进入前封管62、胶囊64、内管61、后封管63之间形成的填充腔内。在高压油或高压水的作用下，胶囊64向外扩张，进而使得胶囊64的外壁与孔壁66紧贴，依靠胶囊与孔壁66之间产生的力，使整个固孔器牢牢地固定在孔内。没有高压油或高压水作用时，该固孔器可从孔内取出，实现了固孔器的重复使用。本实施例中的封孔器可通过氮气弹簧75实现自动复位，具体的，高压液压油从进油接头进入由缸筒74、活塞71及安装座72组成的油腔76内，在高压油的驱动下，活塞71带动卡瓦73压缩氮气弹簧75，从而使卡瓦73松开。当有瓦斯突出时，高压液压油卸荷，卡瓦73在氮气弹簧75的作用下自动复位至夹紧状态。在无高压液压油进入油腔76的情况下，卡瓦73在氮气弹簧75的作用下自动保持夹紧状态。该装置的安装过程为：首先使用钻机施工一个1m左右的岩石孔，然后将煤矿用高压胶囊固孔器6放置在孔内，再利用钻机的高压油使固孔器的胶囊64涨紧孔壁。安装好固孔器后，再将自动复位封孔器7、缓冲箱8依次连接。自动复位封孔器进油接头与自动换向控制阀11相连，自动换向控制阀11另一端连接在钻机的高压油源上。缓冲箱8后方处设有瓦斯传感器9，其一端与自动断电控制箱10连接，另一端与钻机电机相连。缓冲箱8上设有出气口，该出气口与井下瓦斯抽放系统连接，可将封堵前涌出的瓦斯抽走。钻机工作时，钻机的高压油通过自动换向控制阀11向自动复位封孔器7供油，使自动复位封孔器7处于松开状态。钻机的钻头、钻杆穿过防护装置后，可继续向里施工直至穿过煤层。当有瓦斯突出时，瓦斯传感器9监测到瓦斯后会向自动断电控制箱10传输信号，使自动断电控制箱10自动切断钻机电源，在钻机停止工作的状态下，自动换向控制阀11换向，使自动复位封孔器7的高压油卸荷，卸荷后自动复位封孔器7夹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动防止瓦斯超限装置，其特征在于：包括依次连接的高压胶囊固孔器、自动复位封孔器及缓冲箱，所述高压胶囊固孔器主要由内管、前封管、后封管及胶囊组成，所述前封管与后封管设置在内管两端，所述胶囊套装在内管外且两端分别与前封管及后封管连接，前封管、胶囊、后封管及内管间共同组成填充腔，所述前封管上设有与填充腔相连通的接口；所述自动复位封孔器主要由活塞、进油接头、出油接头、安装座、设置在安装座内的卡瓦及对称设置在安装座两端的缸筒组成，所述缸筒内设有氮气弹簧，所述活塞穿过安装座且两端分别与卡瓦及氮气弹簧连接，所述进油接头与出油接头设置在缸筒上，且进油接头及出油接头与由活塞、缸筒及安装座组成的油腔相对应。

【技术特征摘要】
1.一种全自动防止瓦斯超限装置，其特征在于：包括依次连接的高压胶囊固孔器、自动复位封孔器及缓冲箱，所述高压胶囊固孔器主要由内管、前封管、后封管及胶囊组成，所述前封管与后封管设置在内管两端，所述胶囊套装在内管外且两端分别与前封管及后封管连接，前封管、胶囊、后封管及内管间共同组成填充腔，所述前封管上设有与填充腔相连通的接口；所述自动复位封孔器主要由活塞、进油接头、出油接头、安装座、设置在安装座内的卡瓦及对称设置在安装座两端的缸筒组成，所述缸筒内设有氮气弹簧，所述活塞穿过安装座且两端分别与卡瓦及氮气弹簧连接，所述进油接头与出油接头设置在缸筒上，且进油接头及出油接头与由活塞、缸筒及安装座组成的油腔相对应。2.根据权利要求1所述的全自动防止瓦斯超限装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万军，辛德忠，肖玉清，陈航，吕晋军，王国震，唐敏，张始斋，宋玉壁，刘小华，罗华，陶勇，蒲剑，李和祥，梁佐兴，石磊，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50