瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置及方法制造方法及图纸

技术编号：40576498 阅读：6 留言：0更新日期：2024-03-06 17:17

本发明专利技术公开了瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，设置于钻孔内，包括注气筛管圆头、三角锥、排水筛网管、外管、内管、三通变头、气水分离器、注气软管、注气阀门、注气主管、抽采阀门和抽采主管，还公开了瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水方法，本发明专利技术将高压气体从内管、注气筛管圆头到达钻孔积水处，形成气液混合物流体，气液混合物流体在注入气体正压与抽采负压的双重作用下，沿着排水筛网管进入内管与外管之间的环形空间，随后进入气水分离器，在重力的作用下，水留在箱体内，气体向上移动，从抽采主管进入瓦斯抽采系统，从而将钻孔内的积水分段依次排出孔外，减小钻孔瓦斯抽采阻力、提高瓦斯抽采效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于瓦斯抽采，特别提供了瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置及方法。

技术介绍

1、随着我国对煤矿安全日益重视，安全投入越来越高，煤矿瓦斯抽采率大幅提高，但是瓦斯抽采效果没有明显的改善。钻孔瓦斯抽采流量衰减快，瓦斯抽采浓度低的问题普遍存在，其中重要的原因之一是钻孔积水和沉渣，阻塞的了钻孔通道内瓦斯的流动，使得瓦斯抽采钻孔有效抽采长度减小，钻孔施工长度不能转化为有效抽采长度，导致抽采效率低下，由于抽采负压有限，单纯通过负压抽采的方法，难以抽出钻孔深处的积水。对于钻孔积水问题，目前依然没有较为有效的解决办法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本专利技术提供了瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置及方法。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，设置于钻孔内，包括注气筛管圆头、三角锥、排水筛网管、外管、内管、三通变头、气水分离器、注气软管、注气阀门、注气主管、抽采阀门和抽采主管，所述注气筛管圆头装配于三角锥的前端，所述三角锥的后端装配有排水筛网管和内管，所述排水筛网管的后端装配有外管，且内管置于排水筛网管和外管的内部，所述内管通过三角锥与注气筛管圆头连通，所述外管的后端装配于三通变头的第一端，所述三通变头的第二端装配有注气软管，且注气软管与内管连通，所述三通变头的第三端装配有气水分离器，所述注气软管的外端经过注气阀门后与注气主管连通，所述气水分离器的上端经过抽采阀门与抽采主管连通，所述抽采主管与瓦斯抽采系统连接。</p>

3、进一步地，所述注气筛管圆头的前端为半球形实体，所述注气筛管圆头的后端为筛管，所述筛管的长度为1m，外径为20mm，且筛管的表面均匀布置有直径5mm的筛孔。

4、进一步地，所述三角锥采用铝合金材料制成，所述三角锥连接排水筛网管和内管的一端为内外双层管路结构，且三角锥的另一端外层管逐渐收缩至与内层管合并。

5、进一步地，所述排水筛网管为双层结构，所述排水筛网管的内层结构管径与外管相同，且内层结构的表面加工有孔径10mm的小孔，所述排水筛网管的外层结构为开设有孔径2mm小孔的不锈钢纱网。

6、进一步地，所述外管的管径为40mm，壁厚为4mm，所述内管的管径为20mm，壁厚为4mm。

7、进一步地，所述内管的后端位于三通变头内，且内管的后端装配于三通变头的第二端。

8、进一步地，所述气水分离器包括分离器箱体，所述分离器箱体的外壁上侧装配有排气口阀门和进气弯头，且进气弯头装配于三通变头的第三端，所述分离器箱体的外壁下侧装配有排水口，且排水口上装配有排水口阀门，所述分离器箱体的下壁装配有支架，所述分离器箱体的上壁开设有与抽采阀门相连通的抽采口。

9、进一步地，所述钻孔的孔口处装配有封孔管，且外管贯穿封孔管，所述封孔管的孔口处装配有金属挡板和密封橡胶，且密封橡胶装配于封孔管与外管之间。

10、瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水方法，采用上述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，具体包括以下步骤：

11、步骤1，瓦斯抽采钻孔为下行的普通钻孔或者轨迹起伏的定向长钻孔，且钻孔内部存在积水影响瓦斯抽采效果时，将抽采管路从封孔管上卸下，将注气筛管圆头、三角锥、排水筛网管、外管、内管依次连接从封孔管送入钻孔内部，注气筛管圆头进入积水2～5m后固定；

12、步骤2，将金属挡板和密封橡胶安装在封孔管的孔口处；

13、步骤3，在封孔管的孔口处安装三通变头，三通变头的第一端连接外管、第二端连接与内管连通的注气软管，第三端连接进气弯头；

14、步骤4，安装气水分离器，将分离器箱体置于距封孔管的孔口2m处，分别将排气口阀门、排水口阀门、排水口、支架、抽采口、进气弯头安装在分离器箱体上，抽采口连接抽采阀门，进气弯头连接三通变头；

15、步骤5，气水分离器安装完成后，同时注入气体正压和抽采负压，保持排气口阀门关闭、排水口阀门关闭，进行注入气体正压工作，打开注气阀门和抽采阀门，高压气体依次经过注气软管、三通变头、内管、注气筛管圆头向钻孔积水，注入的空气与钻孔积水形成气液混合物流体，向钻孔上部流动；

16、步骤6，抽采负压，从抽采主管产生负压，之后依次经过抽采阀门、分离器箱体、进气弯头、三通变头、外管、排水筛网管到达钻孔内部，用于进行抽采工作；

17、步骤7，气液混合物流体在注入气体正压与抽采负压的双重作用下，沿着排水筛网管进入内管与外管之间的环形空间，经过三通变头后，通过进气弯头进入分离器箱体内；

18、步骤8，气水混合流进入分离器箱体内，在重力的作用下，水向下流动，留在分离器箱体内，气体向上移动，从抽采主管进入瓦斯抽采系统；

19、步骤9，当积水积满分离器箱体时，关闭注气阀门和抽采阀门，打开排气口阀门和排水口阀门，将积水从分离器箱体中排出；

20、步骤10，当注气过程5min内没有积水排出后，将积水抽排管路系统继续向钻孔深处延伸2-5m，按照步骤5至步骤9对钻孔下一阶段进行排水作业，直至将钻孔范围内的全部积水排出后，停止操作，撤出注气筛管圆头、三角锥、排水筛网管、外管、内管，将钻孔重新连接至瓦斯抽采系统进行抽采工作。

21、使用本专利技术的有益效果是：

22、本专利技术提出了瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，高压气体从内管、注气筛管圆头到达钻孔积水处，形成气液混合物流体，气液混合物流体在注入气体正压与抽采负压的双重作用下，沿着排水筛网管进入内管与外管之间的环形空间，随后进入气水分离器，在重力的作用下，水留在箱体内，气体向上移动，从抽采主管进入瓦斯抽采系统，从而将钻孔内的积水分段依次排出孔外，减小钻孔瓦斯抽采阻力、提高瓦斯抽采效果。

23、本专利技术将内管与外管结合到一起，可以同时施加注入气体正压和抽采负压，并通过三通变头将正负压有效区分，令整个装置结构简便，且能够有效完成对钻孔积水的抽取。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，设置于钻孔内，其特征在于：包括注气筛管圆头(1)、三角锥(2)、排水筛网管(3)、外管(4)、内管(5)、三通变头(6)、气水分离器(7)、注气软管(8)、注气阀门(9)、注气主管(10)、抽采阀门(11)和抽采主管(12)，所述注气筛管圆头(1)装配于三角锥(2)的前端，所述三角锥(2)的后端装配有排水筛网管(3)和内管(5)，所述排水筛网管(3)的后端装配有外管(4)，且内管(5)置于排水筛网管(3)和外管(4)的内部，所述内管(5)通过三角锥(2)与注气筛管圆头(1)连通，所述外管(4)的后端装配于三通变头(6)的第一端，所述三通变头(6)的第二端装配有注气软管(8)，且注气软管(8)与内管(5)连通，所述三通变头(6)的第三端装配有气水分离器(7)，所述注气软管(8)的外端经过注气阀门(9)后与注气主管(10)连通，所述气水分离器(7)的上端经过抽采阀门(11)与抽采主管(12)连通，所述抽采主管(12)与瓦斯抽采系统连接。

2.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述注气筛管圆

3.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述三角锥(2)采用铝合金材料制成，所述三角锥(2)连接排水筛网管(3)和内管(5)的一端为内外双层管路结构，且三角锥(2)的另一端外层管逐渐收缩至与内层管合并。

4.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述排水筛网管(3)为双层结构，所述排水筛网管(3)的内层结构管径与外管(4)相同，且内层结构的表面加工有孔径10mm的小孔，所述排水筛网管(3)的外层结构为开设有孔径2mm小孔的不锈钢纱网。

5.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述外管(4)的管径为40mm，壁厚为4mm，所述内管(5)的管径为20mm，壁厚为4mm。

6.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述内管(5)的后端位于三通变头(6)内，且内管(5)的后端装配于三通变头(6)的第二端。

7.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述气水分离器(7)包括分离器箱体(7-1)，所述分离器箱体(7-1)的外壁上侧装配有排气口阀门(7-2)和进气弯头(7-7)，且进气弯头(7-7)装配于三通变头(6)的第三端，所述分离器箱体(7-1)的外壁下侧装配有排水口(7-4)，且排水口(7-4)上装配有排水口阀门(7-3)，所述分离器箱体(7-1)的下壁装配有支架(7-5)，所述分离器箱体(7-1)的上壁开设有与抽采阀门(11)相连通的抽采口(7-6)。

8.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述钻孔的孔口处装配有封孔管(13)，且外管(4)贯穿封孔管(13)，所述封孔管(13)的孔口处装配有金属挡板(14)和密封橡胶(15)，且密封橡胶(15)装配于封孔管(13)与外管(4)之间。

9.瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水方法，采用如权利要求1-8中任一项所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，具体包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述注气筛管圆头(1)的前端为半球形实体，所述注气筛管圆头(1)的后端为筛管，所述筛管的长度为1m，外径为20mm，且筛管的表面均匀布置有直径5mm的筛孔。

4.根据权利要求1中所述的瓦斯抽采钻孔双层套管正负压联合排水装置，其特征在于：所述排水筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩兵，崔宏磊，李艳增，曹垚林，梁忠秋，武腾飞，孙亮，任仲久，石永生，高宏，彭贺，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：

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