专利名称：一种瓦斯、煤水分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种瓦斯、煤水分离装置。
背景技术：
矿井瓦斯危害位列煤矿井下“五大自然灾害”之首，给安全生产带来严重威胁。瓦斯无色、无味、燃点低、易爆炸、难溶于水，任何一个工作面、一条巷道都有可能瓦斯超限，管理难度大。在胶运顺槽、回风顺槽形成后，工作面回采前，通常通过钻孔作业来试探煤壁是否处于地下水带，若不是，则继续钻孔以充分释放煤壁体中的瓦斯，钻孔工作完成以后，再安装预抽系统将钻孔中逸出的瓦斯气体排出巷道，以降低瓦斯含量，从而防止回采时瓦斯超限。虽然瓦斯预抽系统可以将瓦斯排出巷道，但在钻孔作业时，尤其是高瓦斯矿井钻孔作业时，目前仅通过临时设置风障改变风流路径，来增大钻孔附近的新鲜风量，但该方法不能保证瓦斯浓度每时每刻都在《煤矿安全规程》规定的允许范围内，钻场的回风流侧瓦斯超限机率仍然较高，安全隐患大；此外，当重新施工钻孔时，需要重新设置风障，通风材料损耗相当大。此外，钻孔作业时，钻孔内流出的煤、水混合物容易流入水沟，进入井下水仓，造成污染，需要经常清理水沟和井下水仓；虽然可以通过临时设置的排水泵，将煤、水混合物抽入排水管路，然后排入井下水仓，但煤粉容易堵塞排水管路，损坏水泵，浪费材料。
实用新型内容本实用新型提供一种瓦斯、煤水分离装置，该装置能够有效防止钻孔附近及回风流侧瓦斯超限，避免瓦斯燃烧、爆炸等事故，保障施工人员以及其他井下作业人员的安全。本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的—种瓦斯、煤水分离装置，所述装置包括中空的分离腔，所述分离腔的两端分别设有与分离腔密封连通的、供钻机的钻头和钻杆穿过的连接管，其中第一端连接管与钻杆配合，且钻杆可以在所述分离腔内轴向自由转动；分离腔的上部设有与分离腔密封连通的、 用于将进入分离腔内的瓦斯气体抽出的上部连接管；分离腔的下部设有与分离腔密封连通的、用于将分离腔内的煤水混合物排出的下部连接管。优选地，所述分离腔一端的连接管通过法兰与煤壁钻孔孔口位置的封孔管密封连接，使钻孔施工时从煤壁钻孔内流出的瓦斯、煤水混合物通过封孔管进入分离腔内。所述封孔管，是采煤领域常用的一种中空通管。就本实用新型装置而言，封孔管的使用方法和作用是，在煤壁上初步钻孔后，将封孔管插入煤壁内并固定在煤壁上，钻孔内的瓦斯、煤水混合物从所述封孔管内导出，流入与之相连接的瓦斯、煤水分离装置内。优选地，所述分离腔具有至少一条上部连接管，所述上部连接管与抽放泵管路密封连接，用于将进入分离腔内的瓦斯气体抽出。优选地，所述上部连接管上装有阀门，用于控制分离腔内瓦斯气体的抽出速率。[0012]优选地，所述分离腔的下部连接管通过法兰与引水管密封连接，用于将分离腔内的煤水混合物排出。根据本实用新型的一个优选的实施方式，所述分离腔的上部为与地面平行的中空圆柱形，下部收缩为喇叭口状，所述下部连接管位于分离腔的底部。根据本实用新型的另一个优选的实施方式，所述分离腔由两个与地面平行的中空圆柱上下叠加而成，所述下部连接管与下圆柱侧壁密封连通，且与地面平行。以上两种实施方式中，优选分离腔的上侧壁从第二端连接管到上部连接管之间的部分向上倾斜0-30度，从而有利于较轻的瓦斯气体沿上侧壁顺利向上流向上部连通管，进而通过抽放泵排出；分离腔的下侧壁从第二端连接管到下部连接管之间的部分向下倾斜角度为30-60度，从而有利于使煤水混合物更顺利地向下流出。根据本实用新型的再一个优选的实施方式，所述分离腔为与地面平行的中空椭圆柱形，所述上部连接管为2个，所述下部连接管斜向下拐角后平行于地面，便于引水管安装。优选地，本实用新型的下部连接管还连接有外部连接管，所述外部连接管位于分离腔外部，并与上部连接管或上部连接管附近的分离腔壁连通，用于将流入下部连接管的瓦斯气体导向上部连接管。当进入分离腔的瓦斯量较大时，瓦斯会流向下部连接管，这样的设置可以将流入下部连接管的瓦斯气体导向上部连接管，进而由抽放泵管路导出。优选地，分离腔与所有连接管的连接方式均为焊接。优选地，本实用新型法兰连接中，法兰之间具有阻挡垫，优选为胶垫，从而更好地实现密封。优选地，所述下部连接管通过引水管与过滤池连接，用于将煤与水分离，将净化后的水排入井下水仓，从而避免煤粉对水沟和井下水仓的污染，或者使用排水泵时煤粉对管道和排水泵造成堵塞和损害。所述过滤池包括具有过滤功能的一个或多个冲孔筛板，和设置于过滤池内壁上的用于限制所述冲孔筛板位置的限位槽。所述过滤池还设有进水孔，放水孔以及阀门，其中所述进水孔通过引水管与所述分离腔的下部连接管密封连接，通过重力作用将分离腔中的煤水混合物引入过滤池中。优选地，所述进水孔设置于所述过滤池侧壁的上部，从而有利于充分利用过滤池以增大处理量。所述冲孔筛板用于将进入过滤池中的煤水混合物过滤，所述冲孔筛板优选为2-6 个，从而实现多级过滤，优化过滤效果。优选地，可以根据钻孔内煤渣颗粒的大小更换不同孔径的筛板。所述放水孔位于过滤池的所述进水孔对面的侧壁，优选位于所述侧壁的上部，所述放水孔可以为一个或多个，用于将水通过管路排入井下水仓。所述阀门位于放水孔同一侧壁的下部，可以为一个或多个，当不进行钻孔施工时， 通过所述阀门将过滤池中的水放掉。现有技术的煤壁钻孔施工时，钻孔流出的瓦斯直接流入巷道中，为减轻对施工人员健康的危害，仅通过设置风障来导流瓦斯，避免钻孔的回风流侧瓦斯超限，钻孔施工一段时间后再用预抽系统将巷道内累积的瓦斯排出。容易理解，现有的方法不能保证钻孔过程中瓦斯浓度每时每刻都在允许的范围内，也难以避免瓦斯浓度增大导致的燃烧、爆炸危险，且重新钻孔施工时，需更新设置风障，消耗大量的通风材料。本实用新型通过在煤壁的钻孔孔口位置安装瓦斯、煤水分离装置，使钻孔施工时钻孔内流出的瓦斯、煤水混合物流入所述装置的分离腔内，通过抽放泵将分离腔内的瓦斯气体抽出，导入回风顺槽，从而防止煤壁钻孔施工时钻孔附近及回风流侧瓦斯超限，有效避免瓦斯燃烧、爆炸等事故，与目前采用的设置风障的方法相比，加装本实用新型的瓦斯、煤水分离装置的安全性更高，且能够节约大量的通风材料。此外，本实用新型的瓦斯、煤水分离装置的下部连接管可以连接过滤池，从而实现对煤、水混合物进行快速分离处理，处理过的水直接经管道排入井下水仓，避免了煤粉对巷道和井下水仓的污染，减少清理水沟、水仓的次数，避免排水管路堵塞及损坏水泵的情况， 对提升煤矿井下质量标准化管理水平有重要作用。
[0029]图[0030]图[0031]图[0032]图[0033]图[0034]图[0035]图
I为本实用新型实施环境的俯视图。
2为本实用新型优选的实施方式之一的瓦斯、煤水分离装置正视图。 3为本实用新型优选的实施方式之一的瓦斯、煤水分离装置左视图。 4为本实用新型优选的实施方式之二的瓦斯、煤水分离装置正视图。 5为本实用新型优选的实施方式之二的瓦斯、煤水分离装置左视图。 6为本实用新型优选的实施方式之三的瓦斯、煤水分离装置正视图。 7为本实用新型优选的实施方式之三的瓦斯、煤水分离装置左视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型进行详细说明，但实施例不构成对本实用新型保护范围的限制。图I示出了本实用新型的实施环境。本实用新型的瓦斯、煤水分离装置I用于安装在钻机2的钻杆21上，如图I所示，钻孔作业时，需设置深入煤壁3的封孔管4，封孔管 4在煤壁3外的部分通过法兰固定在煤壁上，钻孔内流出的瓦斯气体、煤水混合物通过封孔管4导出。本实用新型中，钻机的钻头(未示出)和钻杆21穿过本装置I中空的分离腔和封孔管4，在煤壁3上进行钻孔作业，由钻孔孔口流出的瓦斯气体、煤水混合物通过封孔管 4流出煤壁，进入本装置I的分离腔，从而避免了瓦斯气体在空气中扩散，产生燃烧或爆炸。 封孔管4通过法兰固定在煤壁3上，本装置通过法兰与封孔管法兰连接，因而也固定在煤壁 3上，此外可以通过在本装置上加装其他固定装置，比如起吊环(未示出)，用于固定在煤壁 3上，从而增加固定强度。实施例I如图2和图3所示，本装置的分离腔上部为轴线平行于地面的中空圆柱形，下部收缩为喇叭口状，分离腔的第一端I和第二端2直接作为连接管，其中第一端I通过法兰3与钻杆(未示出)配合，第二端2通过法兰4与煤壁钻孔孔口位置的封孔管(未示出)密封连接。分离腔上部设有与分离腔密封连通的上部连接管5，用于与抽放泵管路(未示出)连接，从而将分离腔内的瓦斯气体抽出，上部连接管5上装有阀门6，用于控制瓦斯的抽出速率。分离腔下部设有下部连接管7，所述下部连接管7通过法兰10与引水管(未示出)连接，从而将分离腔内的煤水混合物排出。分离腔的第二端2与上部连接管5之间的上侧壁部分8向上倾斜15度，从而有利于较轻的瓦斯气体沿上侧壁8向上流动，进而通过上部连接管6由抽放泵排出；分离腔的第二端2与下部连接管7之间的下侧壁部分9向下倾斜45 度，从而有利于使煤水混合物更顺利地向下流出。实施例2如图4和5所示，本装置的分离腔由两个轴线平行于地面的中空圆柱上下平行叠加而成，上圆柱的第一端I和第二端2直接作为连接管，第一端I通过法兰3与钻杆(未示出)密封配合，第二端2通过法兰4与封孔管密封连接。分离腔上部设有与分离腔密封连通的上部连接管5，用于与抽放泵管路(未示出)连接，从而将分离腔内的瓦斯气体抽出，上部连接管5安装有阀门6，用于控制分离腔内瓦斯气体的抽出。分离腔下部设有下部连接管7，所述下部连接管7通过法兰10与引水管(未示出)连接，从而将分离腔内的煤水混合物排出。分离腔的第二端2与上部连接管5之间的上侧壁部分8向上倾斜15度，从而有利于较轻的瓦斯气体沿上侧壁8向上流动，进而通过上部连接管6由抽放泵排出；分离腔的第二端2与下部连接管7之间的下侧壁的一部分9向下倾斜38度，从而有利于使煤水混合物更顺利地向下流出。下部连接管7与分离腔的下圆柱连通，且平行于地面，这样的设计使得位置较低的引水管(未示出)与下部连接管7连接后，可以直接平行于地面引出，而无需弯曲。实施例3如图6和7所示，本装置的分离腔为椭圆柱形。分离腔的两端分别设置有第一端连接管I和第二端连接管2，其中连接管I通过法兰3与钻杆(未示出)密封配合，连接管 2通过法兰4与封孔管密封连接。为了使进入分离腔内的大量瓦斯及时排出，分离腔上部设置了与分离腔密封连通的两个上部连接管51、52，用于与抽放泵管路(未示出)连接，从而将分离腔内的瓦斯气体抽出，上部连接管51、52上分别安装有阀门61、62，用于控制分离腔内瓦斯气体的抽出。分离腔下部设有下部连接管7，所述下部连接管7通过法兰9与引水管(未示出)连接，从而将分离腔内的煤水混合物排出。下部连接管7上引出位于分离腔外部的外部连接管8与分离腔的靠近上部连接管51、52的位置连通。当进入分离腔的瓦斯气体量较大时，瓦斯会流到下部连接管7内，设置外部连接管8可以使流入下部连接管7内的瓦斯气体通过外部连接管8导向上部连接管51、52，避免从下部逸出。此外，下部连接管 7设计为斜向下拐角，最终平行于地面，既有利于煤、水混合物向下流出，又有利于位置较低的引水管(未示出)平行于地面引出，而无需弯曲。此外，对于实施例I和实施例2，也可以从下部连接管引出外部连接管，与分离腔的靠近上部连接管的位置相连通，从而在进入分离腔的瓦斯量较大时，将流入下部连接管内的瓦斯气体导向上部连接管，由抽放泵抽出。
权利要求1.一种瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述装置包括中空的分离腔，所述分离腔的两端分别设有与分离腔密封连通的、供钻机的钻头和钻杆穿过的连接管，其中第一端连接管与钻杆配合，且钻杆可以在所述分离腔内轴向自由转动；分离腔的上部设有与分离腔密封连通的、用于将进入分离腔内的瓦斯气体抽出的上部连接管；分离腔的下部设有与分离腔密封连通的、用于将分离腔内的煤水混合物排出的下部连接管。
2.根据权利要求I所述瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述分离腔的第二端连接管通过法兰与煤壁钻孔孔口位置的封孔管密封连接。
3.根据权利要求2所述瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述上部连接管与抽放泵管路密封连接，所述上部连接管装有阀门。
4.根据权利要求3所述瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述下部连接管通过法兰与引水管密封连接。
5.根据权利要求4所述瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述分离腔的上部为轴线与地面平行的中空圆柱形，下部收缩为喇叭口状，所述下部连接管位于分离腔的底部。
6.根据权利要求4所述瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述分离腔由两个轴线与地面平行的中空圆柱上下叠加而成，所述下部连接管与下圆柱侧壁密封连通，且与地面平行。
7.根据权利要求4所述瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述分离腔为轴线与地面平行的中空椭圆柱形，所述上部连接管为2个，所述下部连接管斜向下拐角后平行于地面。
8.根据权利要求5或6所述的瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，分离腔的上侧壁从第二端连接管到上部连接管之间的部分向上倾斜0-30度，分离腔的下侧壁从第二端连接管到下部连接管之间的部分向下倾斜角度为30-60度。
9.根据权利要求5、6或7所述的瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述下部连接管连接有外部连接管，所述外部连接管位于分离腔外部，并与上部连接管或上部连接管附近的分离腔壁连通，用于将流入下部连接管的瓦斯气体导向上部连接管。
10.根据权利要求4所述的瓦斯、煤水分离装置，其特征在于，所述瓦斯、煤水分离装置的下部连接管通过引水管与用于分离煤水混合物的过滤池连接，所述过滤池包括具有过滤功能的一个或多个冲孔筛板，和设置于过滤池内壁上的用于限制所述冲孔筛板位置的限位槽。
专利摘要本实用新型公开了一种瓦斯、煤水分离装置，包括中空的分离腔，所述分离腔的两端分别设有与分离腔密封连通的、供钻机的钻头和钻杆穿过的连接管，其中第一端连接管与钻杆配合，且钻杆可以在所述分离腔内轴向自由转动；分离腔的上部设有与分离腔密封连通的、用于将进入分离腔内的瓦斯气体抽出的上部连接管；分离腔的下部设有与分离腔密封连通的、用于将分离腔内的煤水混合物排出的下部连接管。所述装置用于安装在煤壁的钻孔孔口位置，钻孔作业时将流出的瓦斯气体与煤、水混合物引入所述装置中并进行分离。该装置能够有效防止钻孔附近及回风流侧瓦斯超限，避免瓦斯燃烧、爆炸等事故。
文档编号E21F7/00GK202348252SQ20112051351
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者孟宪章, 邬喜仓 申请人:中国神华能源股份有限公司