一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统及防喷方法技术方案

本发明专利技术公开了一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统及防喷方法，包括孔口防喷装置和瓦斯传感器；孔口防喷装置包括转接支架、钻杆密封单元、孔口多通、孔壁密封筒和漏渣密封单元；转接支架后端与夹持器螺接且转接支架上的中心孔与夹持器同轴，转接支架前端至孔口方向依次设有与中心孔同轴并相互连接的钻杆密封单元、孔口多通和孔壁密封筒，转接支架通过其平推油缸与孔口多通连接以使孔壁密封筒紧贴在孔壁上，漏渣密封单元设在孔口多通下端，瓦斯传感器装于钻孔孔口旁以监测钻场瓦斯浓度；钻进施工时，常闭式孔口防喷装置打开，不影响正常钻进，停钻时，孔口防喷装置自动关闭，防止孔内瓦斯泄露。本发明专利技术防喷效果显著，施工安全性显著提高。性显著提高。性显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统及防喷方法


[0001]本专利技术属于瓦斯抽采防治设备
，具体涉及：一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统及防喷方法。

技术介绍

[0002]在突出矿井中，煤矿瓦斯事故是一种普遍存在的灾害。在瓦斯治理的过程中，采取最主要的措施就是钻孔抽采煤层中的瓦斯，减少煤层中的瓦斯含量，但是由于煤层中过大的瓦斯压力和煤层松软的煤质，常常会导致钻孔施工过程中发生喷孔现象，喷孔时会从钻孔中涌出大量的煤渣、水、瓦斯，产生非常巨大的动力现象，造成瓦斯超限事故，严重威胁到作业地点钻孔施工人员的安全。现有的孔口防喷系统，一种是简易的孔口多通装置，将孔口多通前端孔口管插入孔内，孔内煤粉与瓦斯从孔口管内进入孔口多通，瓦斯通过负压管吸入过滤装置并送入总负压管路，煤粉通过下方开孔自然落下。但在实际钻孔施工中，由于钻杆与孔口管间留有环空间隙以便排渣，不能对瓦斯气体完全密封，同时瓦斯瞬时涌出时，气体与煤粉、岩粉量涌出量大，无法及时抽采，造成施工钻机附近瓦斯超限；另一种是常开式孔口防喷系统，当钻场瓦斯超限，需要瓦斯传感器报警传输信号给防喷控制器中心，防喷控制中心再控制水阀或气阀等动力源对孔口装置提供动能，关闭孔口实现防喷，其控制流程复杂且存在滞后效应，不能及时封堵孔口，控制系统复杂，性价比低，同时由于孔口装置是常开式结构，在每个钻进回次间隔等待时，无法实现孔口与外界的隔断，安全性有待提高。现有的孔口防喷系统均与钻机是独立的系统，孔口装置也常挂装于孔口，无法与钻机实时钻进工况联动，无法及时开闭孔口，防喷效果不佳，且移动不灵活，不同工况适应性差，当瓦斯超限，而操作人员未察觉停工或钻机无法自动停机，易引发安全事故。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统及防喷方法，实现了在煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工中，停钻及瓦斯超限时的孔口立即自动闭锁功能，防止煤与瓦斯突出事故的发生，且可适配煤矿井下各型号钻机，显著提高井下瓦斯抽采钻孔施工的安全性。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0005]一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统，包括孔口防喷装置和瓦斯传感器；孔口防喷装置安装在钻机主机前端，包括转接支架、钻杆密封单元、孔口多通、孔壁密封筒和漏渣密封单元；所述转接支架后端通过连接件与夹持器螺接且转接支架上的中心孔与夹持器同轴，转接支架前端至孔口方向依次设有与中心孔同轴并相互连接的钻杆密封单元、孔口多通和孔壁密封筒，转接支架通过其平推油缸与孔口多通连接，通过平推油缸控制钻杆密封单元、孔口多通和孔壁密封筒的轴向位置以使孔壁密封筒紧贴在孔壁上，所述漏渣密封单元设在孔口多通下端；所述瓦斯传感器装于钻孔孔口旁以能监测钻场瓦斯浓度。
[0006]本专利技术还包括如下技术特征：
[0007]具体的，所述转接支架包括支架、连接件、安装垫组件、平推油缸、斜撑撑杆和制动阀组件；所述支架上部中心设有所述中心孔用以使钻杆穿过，平推油缸有两个且位于中心孔两侧，平推油缸垂直于支架且平推油缸的缸筒贯穿支架并与支架固连，平推油缸的缸杆端位于支架前方并与所述孔口多通两端的耳座连接；连接件固定在支架后端面上并与中心孔同轴，连接件能与夹持器螺接；安装垫组件固定在支架后端面下部且能与钻机主机前端相连；所述制动阀组件设在支架上用以控制平推油缸、钻杆密封单元的夹紧液压油缸以及漏渣密封单元的开闭液压油缸；所述斜撑撑杆两端铰接在平推油缸前部和平推油缸下方的支架上。
[0008]具体的，所述钻杆密封单元包括端环、安装筒、端盖、夹紧液压油缸、弧形夹板、弧形密封胶筒及端盖；所述端环和端盖设在安装筒两端且三者的中心通孔同轴相通，多个夹紧液压油缸沿安装筒周向均布且每个夹紧液压油缸沿安装筒径向设置，每个夹紧液压油缸的推杆贯穿安装筒且其端部连接一个弧形夹板，弧形夹板内壁贴有弧形密封胶筒，多个弧形夹板围成的筒状夹持空间与安装筒同轴；所述端环前壁贴设有环形密封垫以与孔口多通后端密封连接。
[0009]具体的，所述孔口多通包括筒形的多通腔体、抽气口和漏渣口；多通腔体为筒形结构，抽气口位于多通腔体上端并沿多通腔体径向贯通，漏渣口位于多通腔体下端并沿多通腔体径向贯通；多通腔体前端面设有用于与孔壁密封筒连接的安装孔，多通腔体后端面设有用于与钻杆密封单元连接的安装孔，漏渣口下端面设有能与漏渣密封单元连接的安装孔。
[0010]具体的，所述孔壁密封筒包括锥形波纹密封筒、设在锥形波纹密封筒小口端的连接端以及设在锥形波纹密封筒大口端的软橡胶筒；连接端能与孔口多通前端连接，软橡胶筒能抵在孔壁上。
[0011]具体的，所述漏渣密封单元包括一级排渣管、二级排渣管、门板、开闭液压油缸和自锁型弹簧锁具；所述一级排渣管上端口与孔口多通的漏渣口密封连通，一级排渣管下端与二级排渣管上端密封连通且一级排渣管和二级排渣管之间通过自锁型弹簧锁具连接，门板封堵在一级排渣管内上部，开闭液压油缸设在一级排渣管外部且能控制门板开闭。
[0012]具体的，所述开闭液压油缸的缸筒与一级排渣管外壁铰接，开闭液压油缸的缸杆与连杆一端铰接，连杆另一端套装在腰型长轴一端，腰型长轴另一端贯穿至一级排渣管内且与门板相连，在门板和腰型长轴之间设有扭簧；开闭液压油缸能推动门板开闭，当开闭液压油缸无动作时，门板在扭簧作用下能实现关闭。
[0013]具体的，在门板上设有橡胶板以在门板关闭时起密封缓冲作用，阻断瓦斯从一级排渣管向二级排渣管泄露；一级排渣管和二级排渣管之间设有密封垫；在一级排渣管外壁安装有淋水管且淋水管靠近一级排渣管侧壁透水孔，以起到降低粉尘作用。
[0014]一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷方法，该方法通过所述的瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统实现，包括以下步骤：
[0015](1)在正常钻进状态下，每个单次钻进回次间隔，装填钻杆时，夹持器夹紧孔内钻杆，孔口防喷装置同样抱紧钻杆进行密封，漏渣密封单元的门板关闭，防止临时停钻时瓦斯喷出；
[0016](2)当孔口或钻场瓦斯超限时，瓦斯传感器会对动力电源发出中断指令，动力电源
失电急停，钻机所有动作停止，孔口防喷装置立刻抱紧钻杆以防孔内瓦斯继续泄露，此时仅从孔口防喷装置的孔口多通上端抽气口进行抽气，待瓦斯浓度达标，动力电源才可恢复供电，否则无法启动，孔口防喷装置始终维持抱紧钻杆密封状态；
[0017](3)当施工中出现紧急情况，操作人员按下遥控器急停按键，钻机处于待机卸荷状态，孔口防喷装置同时立刻关闭，封堵孔口与孔口多通的漏渣口，实现待机状态下孔口闭锁功能。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0019]本专利技术的常闭式孔口防喷系统及防喷方法，适用井下瓦斯抽采钻孔施工，可与钻机液压系统联动，动作响应快，防喷效果显著，施工安全性显著提高；可与电源动力系统联动，实现及时断电闭锁防喷。钻机施工时，常闭式孔口防喷装置固定于钻机主机正前方，且与回转器中心重合，孔口防喷装置滋生具备前后移动功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统，其特征在于，包括孔口防喷装置和瓦斯传感器；孔口防喷装置安装在钻机主机前端，包括转接支架、钻杆密封单元、孔口多通、孔壁密封筒和漏渣密封单元；所述转接支架后端通过连接件与夹持器螺接且转接支架上的中心孔与夹持器同轴，转接支架前端至孔口方向依次设有与中心孔同轴并相互连接的钻杆密封单元、孔口多通和孔壁密封筒，转接支架通过其平推油缸与孔口多通连接，通过平推油缸控制钻杆密封单元、孔口多通和孔壁密封筒的轴向位置以使孔壁密封筒紧贴在孔壁上，所述漏渣密封单元设在孔口多通下端；所述瓦斯传感器装于钻孔孔口旁以能监测钻场瓦斯浓度。2.如权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统，其特征在于，所述转接支架包括支架、连接件、安装垫组件、平推油缸、斜撑撑杆和制动阀组件；所述支架上部中心设有所述中心孔用以使钻杆穿过，平推油缸有两个且位于中心孔两侧，平推油缸垂直于支架且平推油缸的缸筒贯穿支架并与支架固连，平推油缸的缸杆端位于支架前方并与所述孔口多通两端的耳座连接；连接件固定在支架后端面上并与中心孔同轴，连接件能与夹持器螺接；安装垫组件固定在支架后端面下部且能与钻机主机前端相连；所述制动阀组件设在支架上用以控制平推油缸、钻杆密封单元的夹紧液压油缸以及漏渣密封单元的开闭液压油缸；所述斜撑撑杆两端铰接在平推油缸前部和平推油缸下方的支架上。3.如权利要求2所述的瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统，其特征在于，所述钻杆密封单元包括端环、安装筒、端盖、夹紧液压油缸、弧形夹板、弧形密封胶筒及端盖；所述端环和端盖设在安装筒两端且三者的中心通孔同轴相通，多个夹紧液压油缸沿安装筒周向均布且每个夹紧液压油缸沿安装筒径向设置，每个夹紧液压油缸的推杆贯穿安装筒且其端部连接一个弧形夹板，弧形夹板内壁贴有弧形密封胶筒，多个弧形夹板围成的筒状夹持空间与安装筒同轴；所述端环前壁贴设有环形密封垫以与孔口多通后端密封连接。4.如权利要求3所述的瓦斯抽采钻孔施工用常闭式防喷系统，其特征在于，所述孔口多通包括筒形的多通腔体、抽气口和漏渣口；多通腔体为筒形结构，抽气口位于多通腔体上端并沿多通腔体径向贯通，漏渣口位于多通腔体下端并沿多通腔体径向贯通；多通腔体前端面设有用于与孔壁密封筒连接的安装孔，多通腔体后端面设有用于与钻杆密封单元连接的安装孔，漏渣口下端面设有能与漏渣密封单元连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱世奎，徐瑞，张刚，宋海涛，王庆永，彭涛，陈斌，姚亚峰，车路，江庆，石璐，肖富刚，李健，高鑫，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：