本发明专利技术公开了一种基于压风动力的打钻防喷孔装置及方法，在打钻过程中兼具快速排渣、清理粉尘及瓦斯快速抽采的功能，通过防喷主体中甲烷浓度检测仪监测瓦斯浓度，从而能对钻孔内是否发生喷孔现象做出识别和判断，进而向工作人员发出声光警报，接着工作人员能通过阀门启停按钮组实现气动蝶阀一和气动蝶阀二的快速开启和关闭，通过这种方式能使防喷主体从除尘及排渣模式快速切换至瓦斯抽采模式，在短时间内进行瓦斯的密闭抽采，解决了传统防喷装置机械式手动阀门启停过晚而造成的瓦斯抽采不及时，进而大量涌入采掘工作面而造成瓦斯超限的难题。此外，通过两个气动蝶阀的相互切换控制，关闭除尘管路阀门对整个防喷装置进行密封，提高了瓦斯抽采浓度。提高了瓦斯抽采浓度。提高了瓦斯抽采浓度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于压风动力的打钻防喷孔装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种基于压风动力的打钻防喷孔装置及方法，适用于高瓦斯及突出煤层打钻孔抽采瓦斯过程中防治喷孔事故，属于矿井瓦斯灾害防治
技术介绍
[0002]中国70％的矿井是高瓦斯矿井，其中30％为突出矿井。瓦斯灾害的发生严重影响煤矿安全生产。瓦斯抽采是解决矿井瓦斯灾害的治本性技术。但是，随着煤层采掘深度的增加，煤层瓦斯压力增大，煤质变得松软，因此，向煤层中打钻孔施工过程中，在高瓦斯压力作用下，瓦斯和煤粉从钻孔中快速、大量喷到采掘空间，造成瓦斯超限事故，严重时喷出的煤粉还会对工人造成伤害。
[0003]针对高瓦斯突出煤层打钻喷孔事故，当前的防喷孔装置存在以下问题：(1)排渣困难：突出松软煤层特别是构造煤，喷孔时会喷出大量的煤粉，而普通防喷装置煤渣容量有限，不能及时排渣。(2)无除尘装置：正常打钻时，粉尘很大，很多防喷装置不具备除尘功能。(3)瓦斯抽采无密封：喷孔时防喷装置与钻孔之间并未形成密封，导致巷道内的空气进入钻孔被瓦斯抽采管路抽采，从而使瓦斯浓度降低，进而稀释了瓦斯抽采总管路中的瓦斯浓度。另外由于高瓦斯突出矿井对电气设备的防爆要求极高，因此严重限制了电动设备在该类矿井中的使用。因此如何提供一种装置及方法，能在钻孔施工过程中及时进行排渣及除尘，另外如发生喷孔时，能及时进行瓦斯抽采，不仅能防止喷出的煤粉对人员造成影响，而且实现提高瓦斯抽采浓度的目的，是本行业的研究方向之一。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于压风动力的打钻防喷孔装置及方法，无需电动设备即能在钻孔施工过程中及时进行排渣及除尘，另外如发生喷孔时，能及时进行瓦斯抽采，不仅能防止喷出的煤粉对人员造成影响，而且实现提高瓦斯抽采浓度的目的。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于压风动力的打钻防喷孔装置，包括三通管、防喷主体、气动蝶阀一、气动蝶阀二、瓦斯浓度超限预警装置、除尘袋和煤渣收集器；
[0006]所述三通管为两端开口的空心管，且在靠近一端的空心管侧部开设排渣口；
[0007]所述防喷主体固定在脚架上，其由箱体和排渣漏斗组成，排渣漏斗固定在箱体下部，且排渣漏斗上端口与箱体内部连通；所述箱体的上端开设箱体出口一、其两侧分别设有箱体进口和箱体出口二，排渣漏斗下端口装有排渣阀门，排渣漏斗下端口与煤渣收集器的进口密封连接，煤渣收集器的出口通过袋子束口封堵；所述箱体进口通过柔性密封软管与三通管的排渣口密封连接；所述箱体出口二与除尘袋的进口密封连接，除尘袋的出口通过袋子束口封堵；所述箱体出口一与瓦斯抽采软管的一端密封连接，瓦斯抽采软管的另一端与瓦斯抽采总管路密封连接；
[0008]所述箱体出口一与瓦斯抽采软管的连接处和箱体出口二与除尘袋的连接处，分别装有气动蝶阀一和气动蝶阀二，气动蝶阀一的压风进气口和气动蝶阀二的压风进气口分别通过气压软管与压风管路连接，压风管路装有阀门启停按钮组，阀门启停按钮组包括第一阀门启停按钮和第二阀门启停按钮，第一阀门启停按钮用于控制对气动蝶阀一的供气，进而对气动蝶阀一的开闭进行调节；第二阀门启停按钮用于控制对气动蝶阀二的供气，进而对气动蝶阀二的开闭进行调节；
[0009]所述瓦斯浓度超限预警装置包括声光报警器和甲烷浓度检测仪，声光报警器和甲烷浓度检测仪均固定在箱体上端，甲烷浓度检测仪的检测探头伸入箱体内，用于采集箱体内的实时瓦斯浓度，甲烷浓度检测仪与声光报警器连接，当采集的实时瓦斯浓度超过设定的阈值时，甲烷浓度检测仪控制声光报警器发出预警提示。
[0010]进一步，还包括过滤器，过滤器装在箱体出口一处，其为三层滤芯结构，从箱体到气动蝶阀一的方向依次为大孔滤芯、中孔滤芯以及小孔滤芯。采用这种结构能在瓦斯抽采总管路对箱体内部进行瓦斯抽采时，防止箱体内部残留的煤渣及粉尘随着瓦斯进入瓦斯抽采总管路，保证进入总管路中瓦斯的清洁度。
[0011]进一步，所述箱体进口和箱体出口二在箱体两侧对称设置。这样设置便于粉尘及煤渣进入箱体内的分离，由于煤渣质量较重其进入箱体内会逐渐沉降至排渣漏斗，同时粉尘较轻其随气流漂浮至箱体出口二，进而进入除尘袋中，实现煤渣及粉尘的分离及收集。
[0012]进一步，所述气压软管与气动蝶阀一的压风进气口和气动蝶阀二的压风进气口之间、以及与压风管路之间均采用快插结构密封连接。采用这种结构便于安装及拆卸。
[0013]进一步，还包括过滤网，过滤网设置在箱体内并罩在检测探头外部，使箱体内的气体经过过滤网过滤后被检测探头采集。通过设置过滤网，防止煤渣及粉尘对检测探头造成堵塞等其他情况的影响，保证检测探头对箱体内瓦斯浓度实时的采集稳定性。
[0014]进一步，所述排渣口外侧装有法兰盘，排渣口通过法兰盘与柔性密封软管密封连接。
[0015]进一步，所述声光报警器和甲烷浓度检测仪均通过各自内置的防爆电池供电。
[0016]一种基于压风动力的打钻防喷孔装置的工作方法，具体步骤为：
[0017]A、安装三通管及打钻防喷孔装置的组装：根据高瓦斯及突出煤层瓦斯预抽钻孔设计方案，使用钻机将三通管一端按照瓦斯预抽钻孔设计的角度和方向从巷道顶入煤层中，三通管另一端和排渣口处于钻孔外部的巷道内，将打钻防喷孔装置在巷道内完成组装，并使其分别与瓦斯抽采总管路和压风管路连接，瓦斯抽采总管路和压风管路分别通过管道支架固定在巷道内，并对甲烷浓度检测仪设定阈值；
[0018]B、调试气动蝶阀：将气动蝶阀一和气动蝶阀二安装好后，重复多次启动第一阀门启停按钮和第二阀门启停按钮来确认气动蝶阀一和气动蝶阀二各自启停的稳定性，若任一气动蝶阀不能稳定启停，则调整压风管路内的风压，直至两个气动蝶阀均能稳定启停，完成调试工作，并将气动蝶阀一处于关闭状态，气动蝶阀二处于打开状态；
[0019]C、施工瓦斯预抽钻孔：开动钻机调整钻杆的角度和方向，使钻杆穿过三通管两端向煤层中钻进；
[0020]D、钻孔施工过程中的排渣、除尘：瓦斯预抽钻孔正常钻进(采用水钻或风钻)过程产生的钻屑、煤渣和粉尘通过三通管的排渣口排出，然后经过防喷主体的箱体进口进入到
箱体内，其中粉尘漂浮在箱体内并随着气流从箱体出口二进入到除尘袋中，钻屑及煤渣在箱体内沉降并堆积到排渣漏斗内，工作人员根据除尘袋中粉尘的积累量，定期解开除尘袋出口的袋子束口，清理粉尘；同时在瓦斯预抽钻孔每钻进2小时，工作人员打开一次排渣阀门将钻屑及煤渣从排渣漏斗内排出至煤渣收集器中，根据煤渣的排量，定期解开煤渣收集器出口的袋子束口来清理煤渣；
[0021]E、抽采瓦斯并排渣：在钻孔过程中若发生喷孔情况，此时瓦斯和煤粉大量快速的从排渣口经过柔性密封软管进入箱体内，使得箱体内的瓦斯浓度持续快速升高，其中煤粉沉降至排渣漏斗内堆积，甲烷浓度检测仪的检测探头实时采集箱体内的瓦斯浓度，甲烷浓度检测仪将采集的实时浓度值与阈值比较，若实时浓度值超过设定的阈值，此时甲烷浓度检测仪控制声光报警器发出声光警报，工作人员能及时知本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，包括三通管、防喷主体、气动蝶阀一、气动蝶阀二、瓦斯浓度超限预警装置、除尘袋和煤渣收集器；所述三通管为两端开口的空心管，且在靠近一端的空心管侧部开设排渣口；所述防喷主体固定在脚架上，其由箱体和排渣漏斗组成，排渣漏斗固定在箱体下部，且排渣漏斗上端口与箱体内部连通；所述箱体的上端开设箱体出口一、其两侧分别设有箱体进口和箱体出口二，排渣漏斗下端口装有排渣阀门，排渣漏斗下端口与煤渣收集器的进口密封连接，煤渣收集器的出口通过袋子束口封堵；所述箱体进口通过柔性密封软管与三通管的排渣口密封连接；所述箱体出口二与除尘袋的进口密封连接，除尘袋的出口通过袋子束口封堵；所述箱体出口一与瓦斯抽采软管的一端密封连接，瓦斯抽采软管的另一端与瓦斯抽采总管路密封连接；所述箱体出口一与瓦斯抽采软管的连接处和箱体出口二与除尘袋的连接处，分别装有气动蝶阀一和气动蝶阀二，气动蝶阀一的压风进气口和气动蝶阀二的压风进气口分别通过气压软管与压风管路连接，压风管路装有阀门启停按钮组，阀门启停按钮组包括第一阀门启停按钮和第二阀门启停按钮，第一阀门启停按钮用于控制对气动蝶阀一的供气，进而对气动蝶阀一的开闭进行调节；第二阀门启停按钮用于控制对气动蝶阀二的供气，进而对气动蝶阀二的开闭进行调节；所述瓦斯浓度超限预警装置包括声光报警器和甲烷浓度检测仪，声光报警器和甲烷浓度检测仪均固定在箱体上端，甲烷浓度检测仪的检测探头伸入箱体内，用于采集箱体内的实时瓦斯浓度，甲烷浓度检测仪与声光报警器连接，当采集的实时瓦斯浓度超过设定的阈值时，甲烷浓度检测仪控制声光报警器发出预警提示。2.根据权利要求1所述的基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，还包括过滤器，过滤器装在箱体出口一处，其为三层滤芯结构，从箱体到气动蝶阀一的方向依次为大孔滤芯、中孔滤芯以及小孔滤芯。3.根据权利要求1所述的基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，所述箱体进口和箱体出口二在箱体两侧对称设置。4.根据权利要求1所述的基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，所述气压软管与气动蝶阀一的压风进气口和气动蝶阀二的压风进气口之间、以及与压风管路之间均采用快插结构密封连接。5.根据权利要求1所述的基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，还包括过滤网，过滤网设置在箱体内并罩在检测探头外部，使箱体内的气体经过过滤网过滤后被检测探头采集。6.根据权利要求1所述的基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，所述排渣口外侧装有法兰盘，排渣口通过法兰盘与柔性密封软管密封连接。7.根据权利要求1所述的基于压风动力的打钻防喷孔装置，其特征在于，所述声光报警器和甲烷浓度检测仪均通过各自内置的防爆电池供电。8.一种根据权利要求1至7任一项所述基于压风动力的打钻防喷孔装置的工作方法，其特征在于，具体步骤为：A、安装三通管及打钻防喷孔装置的组装：根据高瓦斯及突出煤层瓦斯预抽钻孔设计方案，使用钻机将三通管一端按照瓦斯...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟成，郑仰峰，徐吉钊，陈爱坤，丁熊，丛钰洲，唐伟，吴西卓，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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