一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法，涉及瓦斯气体等煤矿井下气体抽采技术领域，结构简单、成本低、能可靠解决穿层钻孔积水问题，包括抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部。本发明专利技术适用于瓦斯气体下行穿层钻孔抽采中的自动排水。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法
本专利技术煤层瓦斯气体抽采
，尤其涉及一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法。
技术介绍
矿井中煤层瓦斯气体的存在是影响煤炭安全开采的重大隐患，目前煤矿治理煤层瓦斯气体的较为有效方法就是通过钻孔抽采。对于下行穿层抽采钻孔，受煤层、岩层中水文地质条件的影响，一般钻孔中会有一定的积水，积水过多时，会减小或阻挡瓦斯移动通道，影响瓦斯抽采效果。钻孔长时间积水，在煤质松软区域，会造成钻孔孔壁坍塌破坏，甚至造成钻孔报废，给安全生产留下隐患。针对下行钻孔积水问题，在现有的瓦斯气体抽采过程中，一般会利用专门的排水系统进行积水的排出，例如，中国专利文献CN107882587A《一种下行瓦斯抽采钻孔压风自动排水装置》、CN107387159A《一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统及其应用》、CN107724980A《一种下向钻孔自动排水装备》等均采用传感器、水泵、电磁阀以及电控装置组成专门自排水系统，用以解决瓦斯抽采中的积水问题。现有的上述系统通过控制电磁阀进行定时自动排水，虽然节省了人力，且在一定程度上解决了积水排出不及时的问题，但因在煤矿井下使用，排水系统中有电气元器件，装置就必须具有防爆性能，导致系统变得复杂，成本较高，加之孔内环境恶劣，电气元器件使用寿命受到影响，当电器元件在钻孔内失效后，无法更换，将造成排水系统功能丧失。综上，现有的用于瓦斯气体抽采中的排水装置或系统，结构复杂，成本较高，且无法可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置及方法，结构简单、成本低，且能够可靠的解决瓦斯气体抽采中的下行钻孔积水问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置，包括抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部；所述浮筒在钻孔中的水平位置根据钻孔内水面升降而升降，当钻孔中出现积水时，所述浮筒随着所述积水水面升高，浮筒上升，通过所述弹性部件推动所述活门封闭所述抽采管路第一端；同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中，随着钻孔中压缩空气的流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，钻孔内变为负压；同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，抽采管路进入正常抽采状态。优选地，在所述抽采管路第一端连接有花篮，所述活门设于所述花篮内，所述浮筒活动连接与所述花篮内壁，所述浮筒随着钻孔内积水水面升高沿着所述花篮内壁上升。优选地，所述弹性部件为活门扶正器，所述活门扶正器还用于在推动活门封闭抽采管路第一端时，保证活门与抽采管路封闭后同轴。优选地，所述活门扶正器为弹簧片，所述弹簧片包括第一端与第二端，所述弹簧片的第一端连接于所述浮筒上，所述弹簧片的第二端为自由端，所述弹簧片的第一端与第二端之间设有第一控制点、第二控制点及第三控制点，所述弹簧片的第一端与第一控制点之间为直线连接，所述直线与所述浮筒上表面呈一倾斜角度，所述第一控制点与第二控制点之间为凸圆弧连接、所述第二控制点与第三控制点为凸圆弧连接，所述第三控制点与弹簧片的第二端为凹圆弧连接，所凹圆弧与所述活门位置相对。优选地，所述装置还包括正负压转换阀，所述正负压转换阀的进气口与抽采管路连通，所述正负压转换阀的出气口与气路开关控制阀阀芯连通；所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接包括：所述浮筒通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接，所述浮筒上连接有导杆，在所述导杆上固定设有缓冲弹簧，所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；所述正负压转换阀与浮筒之间还设有牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，进入正常抽采状态。优选地，所述排水管路上设有单向阀。第二方面，本专利技术实施例一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水方法，用于第一方面任一所述的装置上，包括：将所述装置设置于所述钻孔中，封闭所述钻孔顶部；在正常抽采状态下，煤层解吸的游离态的瓦斯气体进入抽采管路；由于地质条件的原因，钻孔底部出现积水；随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高；浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端；同时，浮筒上升过程中，推动气路开关控制阀的弹簧；所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中；随着钻孔中压缩空气的不断流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，钻孔内变为负压；同时，气路开关在浮筒的下拉作用下，控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，钻孔内变为负压，抽采管路进入正常抽采状态；重复上述步骤，不断的抽采与排出钻孔中的积水。优选地，随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下升高包括：随着积水增多，水面升高，设于钻孔中的浮筒在积水浮力下沿着花篮内壁升高；所述浮筒通过设于浮筒上的弹性部件推动活门，封闭所述抽采管路位于钻孔中的第一端包括：所述浮筒通过弹簧片的凹圆弧面顶住所述活门底部上升；利用具有多个控制点连线结构的弹簧片的弹性避免活门与浮筒直接接触的刚性碰撞，实现对活门的保护；利用所述弹簧片的凹圆弧扶正活门，保证活门外周与所述抽采管路外周同轴封闭。优选地，所述浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中包括：通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接；所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，将排水管路中的单向阀推开导通，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；在所述正负压转换阀与浮筒之间设置牵引绳，在积水排出后，在重力作用下使所述浮筒下移，带动牵引绳拉动正负压转换阀阀芯下移，打开所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道；在负压的倒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置，其特征在于，抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部；所述浮筒在钻孔中的水平位置根据钻孔内水面升降而升降，当钻孔中出现积水时，所述浮筒随着所述积水水面升高，浮筒上升，通过所述弹性部件推动所述活门封闭所述抽采管路第一端；同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中，随着钻孔中压缩空气的流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，抽采管路进入正常抽采状态。

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯气体钻孔抽采用自动排水装置，其特征在于，抽采管路、活门、浮筒、气路开关控制阀及排水管路，所述抽采管路第一端设置在所述钻孔内，在所述抽采管路第一端连接有所述活门，所述浮筒上设有弹性部件，所述浮筒通过柔性绳连接于所述活门下方，所述开关控制阀阀芯轴向位置设有弹簧，所述开关控制阀上还设有气路通道，所述浮筒还与所述气路开关控制阀连接，所述气路通道与气源连接，所述排水管路设于所述钻孔底部；所述浮筒在钻孔中的水平位置根据钻孔内水面升降而升降，当钻孔中出现积水时，所述浮筒随着所述积水水面升高，浮筒上升，通过所述弹性部件推动所述活门封闭所述抽采管路第一端；同时，浮筒上升过程中，推动所述气路开关控制阀的弹簧，所述开关控制阀阀芯在弹簧的推动下打开气路通道，与气源接通，压缩空气进入钻孔中，随着钻孔中压缩空气的流入，钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；当积水排空时，所述浮筒在重力的作用下，下降至钻孔底部，带动所述柔性绳将活门拉开，同时，气路开关控制阀在浮筒的下拉作用下，气路开关控制阀阀芯下移，气路开关控制阀关闭气路通道，阻止压缩气体进入钻孔内部，抽采管路进入正常抽采状态。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述抽采管路第一端连接有花篮，所述活门设于所述花篮内，所述浮筒活动连接与所述花篮内壁，所述浮筒随着钻孔内积水水面升高沿着所述花篮内壁上升。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弹性部件为活门扶正器，所述活门扶正器还用于在推动活门封闭抽采管路第一端时，保证活门与抽采管路封闭后同轴。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述活门扶正器为弹簧片，所述弹簧片包括第一端与第二端，所述弹簧片的第一端连接于所述浮筒上，所述弹簧片的第二端为自由端，所述弹簧片的第一端与第二端之间设有第一控制点、第二控制点及第三控制点，所述弹簧片的第一端与第一控制点之间为直线连接，所述直线与所述浮筒上表面呈一倾斜角度，所述第一控制点与第二控制点之间为凸圆弧连接、所述第二控制点与第三控制点为凸圆弧连接，所述第三控制点与弹簧片的第二端为凹圆弧连接，所凹圆弧与所述活门位置相对。5.根据权利1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括正负压转换阀，所述正负压转换阀的进气口与抽采管路连通，所述正负压转换阀的出气口与气路开关控制阀阀芯连通；所述浮筒还与所述气路开关控制阀的连接包括：所述浮筒通过所述正负压转换阀与所述气路开关控制阀连接，所述浮筒上连接有导杆，在所述导杆上固定设有缓冲弹簧，所述浮筒在上升过程中，沿所述导杆上升到缓冲弹簧位置，通过挤压缓冲弹簧推动所述导杆向上移动，所述导杆推动正负压转换阀阀芯移动，关闭所述正负压转换阀与抽采管路的负压通道，所述气路开关控制阀弹簧在没有负压下吸的作用下，所述气路开关控制阀的弹簧推动阀芯上移，打开气路通道，与气源接通，随着钻孔中气压升高，推动钻孔内积水从所述排水管路排出；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福旺，陈曦，孟战成，
申请(专利权)人：平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处，
类型：发明
国别省市：河南,41