水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法制造方法及图纸

水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，包括位于巷道内的瓦斯传感器、信号处理控制装置、瓦斯捕集罩和连接用的抽采软管，瓦斯捕集罩固定在巷道的侧壁或顶部，瓦斯传感器设置在钻孔的孔口处，瓦斯捕集罩的捕集口邻近并朝向钻孔的孔口，矿井抽采管路上固定连通有连接支管，瓦斯捕集罩与连接支管通过抽采软管连接，连接支管上设置有电磁阀，电磁阀与信号处理控制装置连接，瓦斯传感器内置有红外发射器，信号处理控制装置内置有红外接收器；所述瓦斯捕集罩的材质采用铝合金，抽采软管的直径大于或等于140mm。本发明专利技术同时公开了水力冲孔喷出瓦斯自动捕集方法。本发明专利技术安全可靠，能够及时有效的捕集水力冲孔时喷出的瓦斯，防止巷道内局部瓦斯聚集，避免安全隐患。

Automatic gas capture device and method for hydraulic punching and ejecting

Hydraulic punching ejection gas automatic collecting device, comprising a gas sensor, the tunnel control signal processing device, gas collecting cover and connected with the drainage hose, gas collecting cover is fixed on the side wall of the tunnel or the top of the gas sensor is arranged in the opening hole, gas collector collector aperture near the mouth and toward the drilling, mine drainage pipe communicated with a fixed connection pipe, gas collecting cover is connected with the connecting pipe through the drainage hose connecting pipe is arranged on the electromagnetic valve, solenoid valve and connection control signal processing device, gas sensor with built-in infrared transmitter, signal processing control device with built-in infrared receiver; the gas collecting cover material by Aluminum Alloy, drainage hose diameter greater than or equal to 140mm. The invention also discloses a method for the automatic capture of gas in the hydraulic punching hole. The invention is safe and reliable, the gas can be captured in time and effectively, and the gas accumulation in the tunnel is prevented, and the hidden danger of the safety can be avoided.

【技术实现步骤摘要】
水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法
本专利技术属于煤矿瓦斯灾害防治领域，涉及一种水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法，防止水力冲孔时瓦斯喷出导致的局部瓦斯聚集。
技术介绍
水力冲孔技术是应用最广泛的卸压增透、强化防突技术措施之一，在松软低透气性煤层取得了较好的瓦斯灾害防治效果。在水力冲孔的过程中，由于突出煤层通常具有自喷的性质，当高压水冲击煤体时，将诱导小型可控制的煤与瓦斯突出。当出现强烈的喷孔时，大量的瓦斯直接涌进巷道，有时甚至造成冲孔钻场附近瓦斯浓度超限，对煤矿安全生产造成威胁，故急需解决一旦出现强烈喷孔时造成瓦斯超限的问题。采用水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置能有效捕集水力冲孔时喷出的瓦斯气体。
技术实现思路
本专利技术为了解决水力冲孔过程中瓦斯喷出造成的巷道内局部瓦斯超限，提出一种水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法，采用该装置及方法，能够及时有效的捕集水力冲孔时喷出的瓦斯，防止巷道内局部瓦斯聚集，避免安全隐患。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，包括位于巷道内的瓦斯传感器、信号处理控制装置、瓦斯捕集罩和连接用的抽采软管，瓦斯捕集罩固定在巷道的侧壁或顶部，瓦斯传感器设置在钻孔的孔口处，瓦斯捕集罩的捕集口邻近并朝向钻孔的孔口，矿井抽采管路上固定连通有连接支管，瓦斯捕集罩与连接支管通过抽采软管连接，连接支管上设置有电磁阀，电磁阀与信号处理控制装置连接，瓦斯传感器内置有红外发射器，信号处理控制装置内置有红外接收器；所述瓦斯捕集罩的材质采用铝合金，抽采软管的直径大于或等于140mm。瓦斯传感器外设置有保护罩，保护罩朝向钻孔孔口的一侧开设有透气网孔，保护罩的两侧固定设置有第三安装板，第三安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上。所述的瓦斯捕集罩外形呈长方体形状，长方体形状的瓦斯捕集罩简称方体捕集罩，方体捕集罩为六块铝合金板围成的空心立方体结构，捕集口开设在方体捕集罩的一侧，方体捕集罩与捕集口所在一侧相对的另一侧与抽采软管的抽气口连接，方体捕集罩在捕集口的外侧连接有喇叭口形状的聚气罩，方体捕集罩的侧部固定设置有第一安装板，第一安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上。所述的瓦斯捕集罩外形呈圆筒形状，圆筒形状的瓦斯捕集罩简称筒状捕集罩，筒状捕集罩为一块铝合金板首尾相接围成的环状结构，筒状捕集罩的直径大于钻孔的直径，筒状捕集罩的两端敞口，筒状捕集罩的一端口为捕集口，钻孔的孔口位于捕集口内，筒状捕集罩的一端沿周向固定设置有若干第二安装板，各第二安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上，抽采软管的抽气口连接在筒状捕集罩的侧面。打钻角度记为α，打钻角度即为钻孔中心线与巷道底板之间的夹角，α小于50°时，使用方体捕集罩，方体捕集罩的第一安装板固定安装在邻近钻孔的孔口上方0.2m处的巷道内壁上，方体捕集罩上的聚气罩朝向钻孔的孔口。α大于或等于50°时，使用筒状捕集罩，筒状捕集罩上的各第二安装板固定安装在钻孔的孔口周圈的巷道内壁上，瓦斯传感器位于筒状捕集罩的内部。使用水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集方法，包括以下步骤：（1）布置瓦斯捕集罩和瓦斯传感器：在进行水力冲孔之前，根据不同的打钻角度选取合适的瓦斯捕集罩，在实际打钻角度小于50°时采用方体捕集罩，将方体捕集罩的第一安装板固定安装在邻近钻孔的孔口上方0.2m处的巷道内壁上，方体捕集罩上的聚气罩朝向钻孔的孔口，将瓦斯传感器安装在钻孔的孔口与方体捕集罩之间；在实际打钻角度大于或等于50°时采用筒状捕集罩，将筒状捕集罩上的各第二安装板固定安装在钻孔的孔口周圈的巷道内壁上，将瓦斯传感器安装在钻孔的孔口处；（2）连接抽采软管：通过抽采软管将瓦斯捕集罩与矿井抽采管路上的连接支管连接，在连接支管上安装一个电磁阀，电磁阀连接信号处理控制装置，瓦斯传感器的信号通过无线红外方式传入信号处理控制装置；（3）设置预警值：将瓦斯传感器的瓦斯浓度预设报警值设置为2.0%CH4，即在瓦斯浓度小于2.0%CH4时，瓦斯传感器不报警，在瓦斯浓度等于或大于2.0%CH4时，瓦斯传感器报警；（4）瓦斯捕集：在进行水力冲孔之前，瓦斯传感器检测到的瓦斯浓度小于2.0%CH4，瓦斯传感器不报警，电磁阀处于关闭状态；打钻冲孔过程中，瓦斯传感器实时监测瓦斯浓度，当发生瓦斯喷出时，瓦斯传感器迅速检测到瓦斯浓度变化，检测到的瓦斯浓度等于或大于2.0%CH4时，瓦斯传感器通过红外发射器发出红外信号，信号处理控制装置通过红外接收器接收红外发射器发出的红外信号，信号处理控制装置对该信号进行处理后，向电磁阀发出开启的命令，电磁阀自动开启，瓦斯捕集罩通过抽采软管与矿井抽采管路连通，利用矿井抽采管路的抽采负压，在采用方体捕集罩时，通过钻孔孔口喷出的瓦斯经聚气罩进入到方体捕集罩内后迅速被抽至矿井抽采管路中，在采用筒状捕集罩时，喷出瓦斯从钻孔孔口喷出后经筒状捕集罩从设置在筒状捕集罩侧面的抽采软管被抽走；（5）瓦斯捕集完成：孔口处的局部瓦斯浓度降到2.0%CH4以下后，瓦斯传感器会再次通过红外发射器发出红外信号，信号处理控制装置通过红外接收器接收红外发射器发出的红外信号，信号处理控制装置对该信号进行处理后，向电磁阀发出关闭的命令，电磁阀自动关闭，完成对水力冲孔时瓦斯喷出的自动捕集。发生瓦斯喷出时的瓦斯涌出量计算可以采用以下公式：式中Q—钻孔喷出涌出瓦斯量，m3/min；X0—煤层原始瓦斯含量，m3/t；X1—煤层残余瓦斯含量，m3/t；M—喷孔时喷出的煤量，t；T—喷出瓦斯持续时间，min。采用上述技术方案，本专利技术具有以下优点：1、方体捕集罩的第一安装板固定安装在邻近钻孔的孔口上方0.2m处的巷道内壁上，留有一定的空间，使得钻孔孔口外正常状态涌出的瓦斯，在方体捕集罩内局部浓度未达到2.0%CH4时，依靠巷道内的自然通风将孔口涌出的瓦斯排走；2、布置在孔口的瓦斯传感器能够实时监测瓦斯浓度变化，电磁阀仅在瓦斯浓度达到预设报警值时开启，并未全时段开启，不发生喷孔时可有效避免矿井抽采管路抽采巷道内空气，以防降低矿井抽采管路中瓦斯浓度；3、通过抽采软管把瓦斯捕集罩与矿井抽采管路连接起来，不需要每个钻孔施工前先延长抽采管路，而是可以施工若干钻孔后定期延长，减少钻孔施工前准备工作，有利于打钻过程的进行；4、采用方体捕集罩时安装在巷道顶部，在打钻冲孔过程中，有效捕集瓦斯的同时，能够防止喷出的煤水混合物进入瓦斯捕集罩内，以防堵塞管路；5、瓦斯捕集罩设计有两种（长方体形状的瓦斯捕集罩和圆筒形状的瓦斯捕集罩），可根据实际打钻角度的不同进行更换，便于更好的捕集瓦斯；6、瓦斯传感器外设置的保护罩，可避免在打钻冲孔过程中钻机的钻杆碰伤瓦斯传感器。本专利技术的主要目的是及时有效捕集水力冲孔时喷出瓦斯，防止局部瓦斯聚集，造成安全隐患。此技术效果明显，安全可靠，能有效防止冲孔过程中巷道局部瓦斯聚集，减少对矿井瓦斯抽采浓度的影响。附图说明图1是在打钻角度小于50°时本专利技术的结构示意图；图2是在打钻角度大于或等于50°时本专利技术的结构示意图；图3是图1中长方体形状的瓦斯捕集罩的结构示意图；图4是图2中圆筒形状的瓦斯捕集罩的结构示意图；图5是本专利技术中瓦斯传感器的保护罩结构示意图。具体实施方式如图1至图5所示，本专利技术的水力冲孔喷出本文档来自技高网...

【技术保护点】
水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：包括位于巷道内的瓦斯传感器、信号处理控制装置、瓦斯捕集罩和连接用的抽采软管，瓦斯捕集罩固定在巷道的侧壁或顶部，瓦斯传感器设置在钻孔的孔口处，瓦斯捕集罩的捕集口邻近并朝向钻孔的孔口，矿井抽采管路上固定连通有连接支管，瓦斯捕集罩与连接支管通过抽采软管连接，连接支管上设置有电磁阀，电磁阀与信号处理控制装置连接，瓦斯传感器内置有红外发射器，信号处理控制装置内置有红外接收器；所述瓦斯捕集罩的材质采用铝合金，抽采软管的直径大于或等于140mm。

【技术特征摘要】
1.水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：包括位于巷道内的瓦斯传感器、信号处理控制装置、瓦斯捕集罩和连接用的抽采软管，瓦斯捕集罩固定在巷道的侧壁或顶部，瓦斯传感器设置在钻孔的孔口处，瓦斯捕集罩的捕集口邻近并朝向钻孔的孔口，矿井抽采管路上固定连通有连接支管，瓦斯捕集罩与连接支管通过抽采软管连接，连接支管上设置有电磁阀，电磁阀与信号处理控制装置连接，瓦斯传感器内置有红外发射器，信号处理控制装置内置有红外接收器；所述瓦斯捕集罩的材质采用铝合金，抽采软管的直径大于或等于140mm。2.根据权利要求1所述的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：瓦斯传感器外设置有保护罩，保护罩朝向钻孔孔口的一侧开设有透气网孔，保护罩的两侧固定设置有第三安装板，第三安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上。3.根据权利要求2所述的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：所述的瓦斯捕集罩外形呈长方体形状，长方体形状的瓦斯捕集罩简称方体捕集罩，方体捕集罩为六块铝合金板围成的空心立方体结构，捕集口开设在方体捕集罩的一侧，方体捕集罩与捕集口所在一侧相对的另一侧与抽采软管的抽气口连接，方体捕集罩在捕集口的外侧连接有喇叭口形状的聚气罩，方体捕集罩的侧部固定设置有第一安装板，第一安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上。4.根据权利要求2所述的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：所述的瓦斯捕集罩外形呈圆筒形状，圆筒形状的瓦斯捕集罩简称筒状捕集罩，筒状捕集罩为一块铝合金板首尾相接围成的环状结构，筒状捕集罩的直径大于钻孔的直径，筒状捕集罩的两端敞口，筒状捕集罩的一端口为捕集口，钻孔的孔口位于捕集口内，筒状捕集罩的一端沿周向固定设置有若干第二安装板，各第二安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上，抽采软管的抽气口连接在筒状捕集罩的侧面。5.根据权利要求3所述的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：打钻角度记为α，打钻角度即为钻孔中心线与巷道底板之间的夹角，α小于50°时，使用方体捕集罩，方体捕集罩的第一安装板固定安装在邻近钻孔的孔口上方0.2m处的巷道内壁上，方体捕集罩上的聚气罩朝向钻孔的孔口。6.根据权利要求4所述的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，其特征在于：α大于或等于50°时，使用筒状捕集罩，筒状捕集罩上的各第二安装板固定安装在钻孔的孔口周圈的巷道内壁上，瓦斯传感器位于筒状捕集罩的内部。7.根据权利要求5或6所述的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明杰，陈长春，裴景垚，张永明，尚成，徐新根，李博，贾文超，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41