煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置制造方法及图纸

煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置，包括瓦斯封堵装置、瓦斯抽排装置以及液压装置等；其中封堵装置通过尼龙橡胶包裹体、底盘、骨架体、可弯曲体以及连接部件将尼龙橡胶包裹体沿工作面长度方向展布支撑；在将采空区瓦斯封堵的同时，瓦斯抽排装置通过局部通风机、刚性风筒以及瓦斯检测仪等装置，将采空区瓦斯集中安全化处理后随回风巷污风排出；本实用新型专利技术可以在及时、高效、自动的前提下，将采空区瓦斯与工作面隔离开来，与此同时还可在有效时间内将采空区后方瓦斯抽排并稀释至安全浓度之下，本装置基于安全与科学的目标下，可实现对采空区瓦斯安全、高效的治理。

【技术实现步骤摘要】
煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置
本技术属于煤矿安全生产
，尤其涉及一种煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置。
技术介绍
近年来，我国煤矿开采技术、装备的快速发展和更新，尤其是综采技术装备的大力推广和应用显著提高了采煤速度。随着采煤速度的加快，单位时间内的瓦斯涌出速度明显增加，暴露在采空区的瓦斯量也成倍增加。同时，随着采煤的进行，采空区面积会不断增大，采空区在受到煤矿采掘影响以后，孔裂隙大量发育，导致围岩以及临近层瓦斯大量涌入采空区。若采空区与工作面密封不严，在采煤工作面的上下隅角容易积聚大量瓦斯，采空区存在的游离瓦斯在回采面通风压力作用下不断涌入回采工作面，增加了回采面通风难度，同时增加了风流瓦斯浓度，使瓦斯超限的危险性增加。采空区暴露面积的增加，抽采浓度降低，使瓦斯利用更加困难。如图1所示，为了对垮落采空区6和未垮落区11中的瓦斯进行封堵便于抽放，垒造封闭墙5是目前最常用的方式之一。但垒砌封闭墙是在采空区后方进行施工，施工时间相对较长，所需物资相对较多。同时，随着采煤工作面的推进，垒砌的封闭墙不能移动，会造成采空区内的瓦斯浓度不断增加，极易造成工作面上下隅角瓦斯积聚。现代化采煤设备的实施，使垒砌墙封闭的缺点更加暴露。因此，迫切需要一种封堵装置如7所示，可以对采煤后方落煤瓦斯进行快速、高效的封堵并实时抽放瓦斯既增加抽放瓦斯浓度，又减少瓦斯向巷道运移扩散量，减轻通风压力。
技术实现思路
针对目前采煤后方落煤瓦斯涌出量大，采用传统垒砌封闭墙容易瓦斯超限、耗时、废力、使用率低等缺陷，设计出一种附着于液压支架后端的快速随堵随抽瓦斯装置。该装置可以实现对采煤后方落煤瓦斯的及时高效封堵和抽排，降低永久性封堵墙形成之前采空区瓦斯对回采工作面的影响，对实现采空区安全、高效治理具有极大推进作用。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置主要包括瓦斯封堵装置、瓦斯抽排装置以及连接装置。所述的瓦斯封堵装置包括尼龙橡胶包裹体12、弯曲体8、U型钢骨架9、桁架底托盘17以及相关连接装置。所述的瓦斯封堵装置底部的桁架底托盘17与液压支架4之间通过牵引杆18连接。所述的封堵装置中的尼龙橡胶包裹体12与桁架底托盘17之间通过U形钢骨架9和弹簧杆10以及小型液压立柱20组成。所述的瓦斯抽排装置包括瓦斯管理装置36、轴流抽出式局部通风机37、安全开关38、刚性风筒39以及瓦斯检测仪40。所述连接装置中横杆22与横杆之间通过双向螺母23连接，横杆22与尼龙橡胶包裹体12之间采用尼龙套扣13固定连接。采用上述技术方案，封堵装置主要是将附着于液压支架后方支撑骨架上的尼龙橡胶芯实体，通过密封拉锁连接并依次展布于采空区且延横截面方向进行固定的一套装置系统，为保证密封性能，尼龙橡胶芯实体展布高度略大于采煤工作面采高约10-20公分，橡胶封堵体在自身硬度下使它可以和顶板紧密贴合，保证了密封效果；由于采空区顶板易变形，且顶板面粗糙程度较大，故封堵体与顶板接触处采用未包裹的橡胶封堵以减小摩擦且不会影响密封性能。为减小装置负荷，故橡胶芯实体的厚度在3cm到8cm之间，厚度在应用时可根据实际情况进行调整。其中尼龙橡胶实体的剖面图如图5所示。为了避免橡胶芯被落石划破，故其由防水防静电涂层尼龙布包裹，用固定铆钉34阻止尼龙布与橡胶芯之间滑移。底盘设置：由于采空区瓦斯突出及积聚情况复杂，为了及时、有效、快速封堵采空区，如图2所示，此系统的移动装置桁架底托盘17与液压支架4之间通过牵引杆18连接，底盘可随采煤机破煤、推刮板输送机、移架过程一并向前自动进行，无须人工作业，以达快速及时高效之目的。为减轻移架负荷，并保证强度前提，底盘采用桁架结构如图10所示。由于采空区底板在矿山压力的作用下极易发生底鼓或者凸起，牵引杆18与液压支架之间加装弹簧杆19；桁架底托盘17与采空区底板通过滚动轴承轮21接触，以减小摩擦，降低移架阻力，同时在桁架底托盘与轴承轮之间加装弹簧杆41以适应复杂底板情况。骨架体设置：如图4所示，骨架体主要包括有U形钢骨架9，弹簧杆10以及小型液压立柱20组成；小型液压立柱20底部焊接于桁架底托盘之上，立柱顶端连有弹簧杆10，U形钢骨架9可依据顶板下沉状况随弹簧杆10和小型液压立柱20伸缩调节变形；为避免U形钢骨架9在顶板下沉时插入顶板，出现压死、卡架现象，同时为了骨架受力均匀，在其顶部位置安装鸭掌状承载盘15；由于采空区顶板会有少量遗煤在推移过程中变成粉末，颗粒较小的粉末会进入立柱与弹簧杆体的结合缝隙处，当瞬时来压较大时，极易造成折损，故在液压立柱与可伸缩弹簧杆之间加装立柱帽16(见图2)，以阻挡煤粉阻塞结合缝隙；骨架之间通过弹性较大的横杆22连接，杆体长度可根据支架中心距等实际情况选定，横杆与横杆之间通过双向螺母23连接；尼龙橡胶封堵体通过尼龙套扣13由横杆22支起；由于工作面环境特殊，尼龙橡胶芯长时间会有磨损，为了保证瓦斯封堵的密封性，所以需定期更换，故尼龙橡胶芯之间通过密封拉锁25连接，以方便拆装更换；接口处易发生磨损，顶部裸露的橡胶体之间通过钢丝线24缝合。骨架体可以根据采高不同，选用不同规格高度的液压立柱和不同长度型号的U形钢骨架；本装置适用于采高不大于3.5米的中厚煤层；在采高3.5-8.0米的厚煤层一次采全高的方式开采时，还应适当调节立柱直径来适应明显的顶板来压；采高大于8米的巨厚煤层，在选择分层开采时，由于液压支架前柱的工作阻力一般大于后柱，故应适度增加桁架底托盘的重量来平衡支架阻力。弯曲体设置：随着采煤工序的进行，在推刮板输送机、移架的过程中，支架与支架之间会出现图1中弯曲体8的状况。为了适应移架过程中的错距，故将液压支架间的封堵实体做成图4所示的弯曲体8，其俯视图如图9所示；考虑到弯曲状态下橡胶芯实体可能会发生与顶板接触不紧密，而影响密封效果的情况，故弯曲体顶部采用弹性较大、长度余量较大的软橡胶材料，以避免移架的过程中大错距破坏密封性能；因为此处为本装置易磨损区，故需定期检修与维护，如有破损，及时更换。抽排装置主要是对封堵后的一定距离内的采空区瓦斯进行抽排。如图1所示，抽排系统主要位于回风平巷中，即工作面刮板机机尾位置，其处于工作面端头支架下方处，其主要组成部分有瓦斯管理装置36、轴流抽出式局部通风机37、安全开关38、刚性风筒39、瓦斯检测仪40。瓦斯检测仪40实时检测采空区瓦斯浓度，瓦斯浓度的爆炸范围一般为5％-15％，但一般采空区的遗煤和留设的煤柱会在采空区缺氧的状态下氧化生成CO等其他易燃易爆的有害气体，同时根据《煤矿安全规程》规定：工作面瓦斯浓度不能超过1％，故设置瓦斯监测仪的报警浓度为1％；当瓦斯检测仪发生报警时，刚性风筒上的安全开关38打开，轴流抽出式局部通风机37启动，由于采用抽出式通风，故采用刚性风筒39，采出的瓦斯等有害气体排至瓦斯管理装置36中集中处理。因从采空区抽出的瓦斯浓度较低，回收利用成本高，故暂不做回收处理。如图3所示，瓦斯管理装置包括液氮罐36a，内部装有液态氮气36b，瓦斯开关36c、36d，稀释出口36e，混合稀释罐36f以及瓦斯进气口36g；此系统位于工作面回风平巷中超前支护下方，其工作原理是：将从采空区抽排出来的瓦斯经过瓦斯进气口36本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置，其特征在于：包括瓦斯封堵装置、瓦斯抽排装置以及连接装置；所述的瓦斯封堵装置包括尼龙橡胶包裹体(12)、弯曲体(8)、U型钢骨架(9)；所述的瓦斯抽排装置包括瓦斯管理装置(36)、轴流抽出式局部通风机(37)、安全开关(38)、刚性风筒(39)以及瓦斯检测仪(40)；所述的连接装置中横杆(22)与横杆之间通过双向螺母(23)连接，横杆(22)与尼龙橡胶包裹体(12)之间采用尼龙套扣(13)固定连接；所述的横杆(22)与U型钢骨架(9)通过螺母连接；所述的尼龙橡胶包裹体(12)内层为隔气橡胶制成，外部由防静电尼龙布包裹。

【技术特征摘要】
1.煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置，其特征在于：包括瓦斯封堵装置、瓦斯抽排装置以及连接装置；所述的瓦斯封堵装置包括尼龙橡胶包裹体(12)、弯曲体(8)、U型钢骨架(9)；所述的瓦斯抽排装置包括瓦斯管理装置(36)、轴流抽出式局部通风机(37)、安全开关(38)、刚性风筒(39)以及瓦斯检测仪(40)；所述的连接装置中横杆(22)与横杆之间通过双向螺母(23)连接，横杆(22)与尼龙橡胶包裹体(12)之间采用尼龙套扣(13)固定连接；所述的横杆(22)与U型钢骨架(9)通过螺母连接；所述的尼龙橡胶包裹体(12)内层为隔气橡胶制成，外部由防静电尼龙布包裹。2.根据权利要求1所述的煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置，其特征在于：桁架底托盘(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽东，倪小明，李怀珍，韩颖，孙小婷，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41