一种矿山用采空区密封装置的制作方法

本发明属于矿山防治，尤其涉及一种矿山用采空区密封装置。

背景技术：

1、煤矿开采时，尤其是在煤层群开采和厚煤层分层开采条件下，邻近煤层、未开采分层及围岩等都会向采空区涌出瓦斯，且采空区大都采取了封闭措施，在采空区内会存在着较高浓度的瓦斯，加之采空区内浮煤存在自燃可能，这将严重威胁邻近煤层或分层开采工作面的安全生产。为了防止采空区内的瓦斯涌入开采工作面，技术人员通过不断抽采采空区瓦斯来降低采空区瓦斯的浓度。

2、采空区瓦斯抽采的同时必须保证采空区的有效密封，目前，采空区的封闭措施主要利用密闭墙对采空区进行密封，密闭墙有两层墙体，墙体由砖块水泥垒砌而成，在两层墙体之间由黄土填充，密闭墙与巷道直接顶之间同样通过黄土填充，其密封效果并非十分理想，安全事故的发生几率仍非常高，具体原因如下：

3、a、目前密闭墙构筑多为加厚的泥沙砖墙构筑，密封效果差；

4、b、巷道周边围岩受动压影响后产生的裂缝难以很好封堵，密封效果仍不佳；

5、c、墙体自身由于长时间受动压会产生裂隙，以及墙体与巷道之间也会存在缝隙，此时已不能起到封堵风流的目的。

6、同时为了及时观测、掌握煤矿采空区火灾发生情况，需要对煤矿采空区的气体进行观测、分析，能否准确采集采空区内气体是煤矿自然发火预测预报工作准确与否的关键；但是对于正压通风或采空区密闭内外压差较大的煤矿，抽气泵采样存在采集不出气样、气样不准确、抽气时间长等问题，直接结果就是采集的气样不准确、效率低。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种矿山用采空区密封装置，气体采样装置对采空区气体检测管进行密封，同时对采空区内的气体进行抽取采用，减少外部空气污染，克服了现有技术采样存在采集不出气样、气样不准确、抽气时间长等问题；

2、第一密封墙和第二密封墙内的弹性件一和弹性件二的设置，能够对新的裂缝进行填充密封；

3、密封填充囊性件内填充的氮气能够在巷道以及第一密封墙和第二密封墙出现裂缝时，推动细沙填充至缝隙中，实现密封的技术效果，同时压力传感器能够实时监控到密封腔室内的情况。

4、本发明采用的技术方案如下：一种矿山用采空区密封装置，包括工作面进回风巷，所述工作面进回风巷内安装有第一密封墙和第二密封墙，所述第一密封墙和第二密封墙之间设有密封腔室，所述密封腔室内填充有细沙，所述第二密封墙靠近采空区设置，所述密封腔室内设有密封填充组件，所述密封填充组件与第一密封墙贯通连接，所述密封填充组件设有多组，均设于密封腔室内，所述密封填充组件设于细沙之间，所述第一密封墙和第二密封墙上连通有采空区气体检测管和瓦斯抽采管，所述采空区气体检测管的一端设于采空区内，所述采空区气体检测管的另一端与工作面进回风巷贯通连接，所述瓦斯抽采管的一端设于采空区内，所述瓦斯抽采管的另一端与工作面进回风巷贯通连接；

5、所述采空区气体检测管内设有气体采样装置，气体采样装置对采空区气体检测管进行密封，同时对采空区内的气体进行抽取采用，减少外部空气污染，克服了现有技术采样存在采集不出气样、气样不准确、抽气时间长等问题；

6、所述第一密封墙上设有密封充气管，密封充气管连接密封腔室和工作面进回风巷设置，所述密封填充组件包括密封填充囊性件、密封连通件和密封插件，所述密封连通件设于密封充气管内，密封连通件外侧壁与密封充气管内侧壁密封连接，所述密封连通件与密封充气管贯通连接，所述密封填充囊性件设于密封腔室内，所述密封填充囊性件与密封连通件的一端贯通连接，密封填充囊性件外力作用下能够发生形变，所述密封连通件的另一端设有螺纹，所述密封插件活动设于密封充气管内且与密封连通件的另一端螺纹连接，密封插件对密封充气管进行密封处理，所述密封连通件内设有控制阀一，控制阀一用于控制密封连通件的开通与闭合，所述密封填充囊性件内设有压力传感器，用于检测密封填充囊性件内的压强；

7、首先在靠近采空区的位置将第二密封墙进行密封，然后在间隔第二密封墙一定距离的位置处建设第一密封墙，在建设第一密封墙的过程中，不断填充细沙，同时从下至上安装密封充气管和密封填充组件，直至将第一密封墙建设完毕，细沙填充满密封腔室，将密封插件从密封充气管内取下后，外接通气管插进密封充气管内，控制阀一打开，向密封填充囊性件内填充氮气，密封填充囊性件鼓起，细沙填充至密封腔室内的缝隙中，同时细沙挤压密封填充囊性件，密封填充囊性件内的压强变大，压力传感器记录此时压强，然后控制阀一关闭，将通气管取出后，将密封插件插进密封充气管内，与密封连通件螺纹连接，实现密封充气管密封，随着巷道周边围岩受动压影响后产生了裂缝以及墙体自身由于长时间受动压产生的裂隙，细沙会流动填充至裂缝中，细沙对密封填充囊性件的挤压力度减少，密封填充囊性件向外膨胀，密封腔室内依旧整体呈现密封状态，但密封填充囊性件内部的气压变小，压力传感器传输数据，能够实时监控到密封腔室内的情况。

8、其中，所述气体采样装置包括抽水件、气体采样组件、密封块一、密封块二和密封连通组件，所述密封块一和密封块二设于采空区气体检测管内，所述密封块一和密封块二对采空区气体检测管进行密封处理，所述密封块二上连通有采样用气管，所述采样用气管的一端与采空区贯通连接，所述密封连通组件设于密封块一内，所述采样用气管的另一端与密封连通组件贯通连接，所述气体采样组件的一端活动设于密封连通组件内，所述气体采样组件的另一端设于工作面进回风巷内，所述抽水件的一端活动设于密封连通组件内，所述抽水件的另一端设于工作面进回风巷内。

9、进一步地，所述密封连通组件包括连通管道一、连通管道二、存放腔二和存放腔一，所述存放腔一和存放腔二设于密封块一内，所述存放腔一和存放腔二之间连接有控制阀六，存放腔一和存放腔二内填充了水，水填充满了存放腔一和存放腔二内，所述存放腔一上壁连接有连接腔，所述连接腔与存放腔一贯通连接，所述采样用气管的另一端与存放腔一贯通连接，所述采样用气管内设有单向控制阀，存放腔一内的气体和水不能通过单向控制阀排出存放腔一，采样用气管内的气体通过单向控制阀进入存放腔一内，所述连通管道一设于密封块一内，所述连通管道一的一端与连接腔贯通连接，所述连通管道一的另一端贯穿密封块一设置，所述连通管道二设于密封块一内，所述连通管道二的一端与存放腔二贯通连接，所述连通管道二的另一端贯穿密封块一设置，所述连接腔与连通管道一连接处设有控制阀三，所述连通管道一内设有磁性件二，所述磁性件二上设有橡胶圈，用于密封，所述连通管道二与存放腔二之间设有控制阀四，所述连通管道二内设有磁性件三，所述磁性件三上设有橡胶圈，用于密封。

10、优选地，所述抽水件包括抽水用壳体、抽水拉件和活塞二，所述抽水用壳体的一端活动设于连通管道二内，所述抽水用壳体的另一端设于工作面进回风巷内，所述抽水拉件活动设于抽水用壳体内，所述活塞二活动设于抽水用壳体内，所述活塞二与抽水拉件相连，活塞二与抽水用壳体活动密封连接，类似注射器里的活塞，所述抽水用壳体的一端设有控制阀五和磁性件四，所述磁性件四靠近磁性件三设置，所述磁性件四与磁性件三的磁性相异。

11、作为本发明优选地，所述气体采样组件包括抽气用壳体、抽气拉件和活塞一，所述抽气用壳体的一端活动设于连通管道一内，所述抽气用壳体的另一端设于工作面进回风巷内，所述抽气拉件活动设于抽气用壳体内，所述活塞一活动设于抽气用壳体内，所述活塞一与抽气拉件相连，活塞一与抽气用壳体活动密封连接，类似注射器里的活塞，所述抽气用壳体的一端设有控制阀二和磁性件一，所述磁性件一靠近磁性件二设置，所述磁性件一与磁性件二的磁性相异。

12、其中，所述存放腔一内侧壁设有弹性件三，所述弹性件三和存放腔一内侧壁之间填充有氦气，所述存放腔一内设有水位检测传感器一，所述连接腔内设有水位检测传感器二，所述水位检测传感器一设于控制阀六上端，所述水位检测传感器二设于控制阀三下端；

13、初始时，活塞二顶在控制阀五处设置，活塞一顶在控制阀二处设置，将抽水件插进连通管道二内后，磁性件三与磁性件四连接，将气体采样组件插进连通管道一内后，磁性件一与磁性件二连接，橡胶圈用于将抽水用壳体与控制阀四之间进行密封，以及对抽气用壳体和控制阀三之间进行密封，然后控制阀四和控制阀六、以及控制阀五均打开，外力抽拉抽水拉件，抽水拉件带动活塞二向外移动，存放腔二内的水抽取至抽水用壳体内，存放腔一内的水流进存放腔二内，存放腔一和存放腔二内的压强变小，弹性件三向存放腔一内膨胀，然后单向控制阀打开，采空区内的气体通过采样用气管迅速的抽取至存放腔一内，随着存放腔一内的水位的下降，水位检测传感器一检测存放腔一内的水位，当低于设定值后，单向控制阀关闭，控制阀三和控制阀二打开，外力抽拉抽气拉件，抽气拉件带动活塞一向外移动，存放腔一内的气体抽取至抽气用壳体内，同时推动抽水拉件，抽水拉件推动活塞二向内移动，存放腔二内的水从抽水用壳体内推动至存放腔二内，存放腔二内的水流进存放腔一内，存放腔一内的水位上升，存放腔一内的采空区气体通过连接腔进入抽气用壳体内，水位检测传感器二检测到水位时，控制阀二、控制阀三、控制阀四、控制阀五和控制阀六均关闭，将抽水件和气体采样组件取下即可，采样气体密封至抽气用壳体内。

14、进一步地，所述第一密封墙和第二密封墙结构相同，所述第一密封墙内设有密封腔，所述密封腔分别设于第一密封腔上端和下端，所述密封腔内设有弹性件一，所述密封腔端部设有弹性件二，所述弹性件二的弹性优于弹性一的弹性，当受到相同外力时，弹簧二更容易发生形变，所述第一密封墙上设有通气管，所述通气管贯穿密封腔设于弹簧二内；外界通气设备，连接通气管向弹性件二内输送氦气，弹性二在气体的填充下发生形变鼓起后，对巷道底壁和上壁进行填充密封，同时弹性件一继续膨胀，但弹性件一的膨胀速度小于弹性件二的膨胀速度，当弹性件二填充结束后，随着氦气的继续输送，弹性件一继续膨胀直至贴合密封腔设置，当在第一密封墙和第二密封墙与巷道的连接处出现了新的裂缝，弹性件二在弹性件一内部气体的填充下，继续发生形变，进一步对裂缝进行填充密封。

15、优选地，所述通气管内设有单向控制阀，弹性件一和弹性件二内的气体不能排出，但外部气体能够进入。

16、采用上述结构后，本发明有益效果如下：

17、(1)气体采样装置对采空区气体检测管进行密封，同时气体采样装置对采空区内的气体进行密封式抽取采用，减少外部空气污染，克服了现有技术采样存在采集不出气样、气样不准确、抽气时间长等问题。

18、(2)气体采用组件中的弹性件三能够改变存放腔一内的压强，实现采空区内的气体的快速的抽取的技术效果。

19、(3)第一密封墙和第二密封墙内的弹性件一和弹性件二的设置，能够对新的裂缝进行填充密封。

20、(4)密封填充囊性件内填充的氮气能够在巷道以及第一密封墙和第二密封墙出现裂缝时，推动细沙填充至缝隙中，实现密封的技术效果，同时压力传感器能够实时监控到密封腔室内的情况。