孔口快速固定装置及用于瓦斯抽采钻孔的设备的制作方法

本实用新型属于煤矿防喷、防尘安全设施领域，具体来说涉及孔口快速固定装置及用于瓦斯抽采钻孔的设备。

背景技术：

在高瓦斯煤矿，突出危险煤层都需要打钻消突和打钻抽放瓦斯；由于瓦斯压力大，常会出现打钻喷孔伤人事故和打钻时产生大量的煤(岩)粉尘伤害职工身体健康，及打钻时喷出的高浓度瓦斯造成巷道内瓦斯超限事故，给整个矿井带来重大隐患。

目前煤矿井下打钻使用的防喷捕尘装置，是先施工一个大直径的钻孔，将防喷装置的钻孔密封导向筒用封孔剂固定，然后再安装防喷装置方可施工，费工多、费时长，在打钻过程中如果钻孔密封导向筒因煤质松软或震动掉落或松动还需要重新用封孔剂固定(等待时间较长)。除尘装置不具有防喷功能，且使用现有的除尘装置后，看不到钻孔是否反风，无法及时应对堵孔时间，导致经常会出现堵孔埋钻事故。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中孔口密封导向筒封固等待时间长，且对松软围岩适应性小的缺陷，提供孔口快速固定装置及用于瓦斯抽采钻孔的设备来解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述技术目的：

孔口快速固定装置，所述快速固定装置为筒状结构，自内向外依次包括耐磨导向筒、金属筒、膨胀层、耐磨护筒；所述膨胀层与高压水泵连接；所述耐磨护筒沿其轴向分为多块耐磨护板；所述多块耐磨护板被箍在其外圆周的弹性卡圈固定在所述膨胀层外围，形成所述耐磨护筒。

优选的，所述耐磨护筒外圆周开设有多道卡槽；所述弹性卡圈固定在所述卡槽内。

优选的，所述金属筒与所述耐磨导向筒的右端分别具有第一翻边和第二翻边；所述第一翻边的外圆周向右延伸出第一挡圈；所述第一挡圈与所述第一翻边形成用于限位所述第二翻边的第一环形台阶；所述第二翻边的厚度与所述第一环形台阶的高度相等。

优选的，所述第一翻边的外圆周向左延伸出第二挡圈；所述第二挡圈与所述第一翻边形成第二环形台阶所述膨胀层具有环形注水盘；所述注水盘圆周侧具有注水口；所述注水口通过水管与所述高压水泵连接；在所述水管上固定有闸阀。

优选的，所述环形注水盘的右侧具有环形固定盘；所述环形固定盘限位在所述第二环形台阶内。

优选的，所述环形注水盘的左侧面开设有多个注水口；所述多个注水口分别通过注水管与一膨胀管固定连接；所述注水管直径小于所述膨胀管的直径；所述膨胀管、注水管、环形注水盘之间形成限位槽。

优选的，每块所述耐磨护板的右左端均具有向圆心延伸的内翻边；多块所述耐磨护板的右左两端的内翻盘分别形成右端环形内翻边和左端环形内翻边；所述右端环形内翻边卡入所述限位槽，所述金属筒、耐磨导向筒的左端从所述左端环形内翻边的中心圆腔穿出，使所述耐磨护筒与所述金属筒之间形成用于容纳所述膨胀管的环形空腔；所述环形空腔的径向宽度与所述膨胀管的外径相等。

优选的，所述膨胀管与所述耐磨护板的数量相等，所述耐磨护板为扇形；同一径向截面内，所述膨胀管的圆心处于所述耐磨护板的扇形中点与其对应的圆心连线上。

本实用新型还提供一种用于瓦斯抽采钻孔的设备，包括孔口快速固定装置、孔口防喷捕尘装置；所述孔口快速固定装置为上述的孔口快速固定装置；所述孔口防喷捕尘装置包括防喷捕尘罩；所述捕尘罩为中空结构；所述捕尘罩的右端开口，在开口处固定有密封盖；在所述捕尘罩的腔体内，固定有防喷隔板；在所述捕尘罩的上侧壁且处于所述防喷隔板左侧开设有粉尘出口；所述粉尘出口通过吸尘管与除尘器连接；在所述吸尘管上，还固定有引风机；在所述捕尘罩内腔且处于所述粉尘出口的左侧，还固定有堵孔报警机构；所述密封盖、防喷隔板、堵孔报警装置均水平向同轴开设有供钻杆穿过的钻杆孔；所述捕尘罩的左端面为开口，在所述左端面开口处固定有用于与孔口固定装置连接的卡盘；在所述捕尘罩的下侧壁开设有排渣口；在所述排渣口处固定有防风帘；所述第一翻边、第二翻边、环形固定盘形成一个整体的环状结构卡入所述卡盘内。

优选的，所述堵孔报警机构包括一上端面与所述捕尘罩内壁铰接的摆板；密封件固定在所述摆板上开设的所述钻杆孔内；在所述捕尘罩的外壁固定有报警器；所述摆板通过连杆与所述报警器开关连接，在反风作用下，所述摆板在所述捕尘罩内向右倾斜，所述连杆带动所述报警器开关关闭；在没有反风作用下，所述摆板自然下垂，所述连杆带动所述报警器开关打开。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型提供的孔口快速固定装置，结构简单且稳定安全，制造成本低，操作简单，固定速度快，可与各种型号的钻机配套使用。适用于煤、岩巷道的各种钻孔施工时的防喷、除尘。具体工作中，根据钻孔设计要求，钻机调整好方位角和倾角后用大钻头在煤(岩) 壁上施工一个大钻孔，将快速固定装置推进到孔内，打开闸阀让高压水(油)进入到快速固定装置的膨胀管内，膨胀管迅速膨胀并推动耐磨护筒一起挤压煤(岩)孔壁，实现快速固定。如在施工过程中因煤层松软或钻杆震动发生固定装置松动时，打开闸阀向膨胀管内继续加压就可实现快速再固定。

堵孔报警机构可以及时发现孔内无反风且报警，检测精度高，为操作人员提供可靠的信息以保证及时应对堵孔问题。如果发生钻孔反风变小或不反风，有埋钻危险时，摆板以及连杆的联动会带动报警器会发出汽笛声报警，提醒司机采取措施防止埋钻事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型一种用于瓦斯抽采钻孔的设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型孔口快速固定装置轴向剖面结构示意图；

图3为图2的装配结构示意图；

图4为图2中A的细部放大图；

图5为图3中B的细部放大图；

图6为图3中C的细部放大图；

图7为图3中D的细部放大图；

图8为本实用新型孔口防喷除尘装置的垂直面剖面结构示意图；

图9为图8中A部细部放大结构示意图；

图10为图8中B部细部放大结构示意图；

图11为本实用新型一种除尘及瓦斯分离装置的整体机构示意图。

具体实施方式

本实用新型文本资料中提到的“前、后、左、右、上、下”等方位名词，均以说明书附图1为参照。为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本实用新型提供一种用于瓦斯抽采钻孔的设备，包括孔口快速固定装置 1、孔口防喷捕尘装置2、除尘及瓦斯分离装置3。

如图2、图3所示，孔口快速固定装置1，为筒状结构。自内向外依次包括耐磨导向筒 11、金属筒12、膨胀层13、耐磨护筒14。本实用新型提供的耐磨导向筒11和耐磨护筒14 均采用聚氨酯材料制得，但不限于此。

本实用新型提供的孔口快速固定装置具体结构为：

如图2、图4、图5所示金属筒12与耐磨导向筒11的右端分别具有第一翻边121和第二翻边111；第一翻边121的外圆周向右延伸出第一挡圈122；第一挡圈122与第一翻边121 形成用于限位第二翻边111的第一环形台阶123；第二翻边111的厚度与第一环形台阶123 的高度相等，使整体结构更合理。

第一翻边121的外圆周向左延伸出第二挡圈124；第二挡圈124与第一翻边121形成第二环形台阶125。

如图6所示，膨胀层13具有环形注水盘131；环形注水盘131的右侧焊接有环形固定盘132；环形固定盘132限位在第二环形台阶125内。

其中，环形固定盘132与第一翻边121通过螺栓固定；第一翻边121与第二翻边111 通过螺栓固定。

环形注水盘131的圆周侧具有注水(油)口；注水(油)口通过水管133与高压水泵连接；在水管133上固定有闸阀134。

环形注水盘131的左侧面开设有多个注水口；多个注水口分别通过注水管135与一膨胀管136固定连接；注水管135直径小于膨胀管136的直径，注水管135固定在膨胀管136 右端的中间位置，从而使膨胀管136、注水管135、环形注水盘131之间形成限位槽137。

如图7所示，耐磨护筒14沿其轴向分为多块耐磨护板141。多块耐磨护板141被其外圆周的弹性卡圈142固定在膨胀层13外围，形成耐磨护筒14。弹性卡圈142可以为橡胶圈、弹性钢圈等。为了限位弹性卡圈142，本实用新型在耐磨护筒14外圆周开设有多道卡槽143，弹性卡圈142固定在卡槽143内。膨胀管136与耐磨护板141的数量相等。耐磨护板141 为扇形；同一径向截面内，膨胀管136的圆心处于耐磨护板141的扇形中点与其对应的圆心连线上，当膨胀管136膨胀时，可均匀的将多块耐磨护板141向外推挤。

每块耐磨护板141的左右端均具有向圆心延伸的内翻边；多块耐磨护板141的左右端的内翻盘分别形成右端环形内翻边144和左端环形内翻边145；右端环形内翻边144卡入限位槽137内。金属筒12、耐磨导向筒11的左端从左端环形内翻边145的中心圆腔穿出，使耐磨护筒14与金属筒12之间形成用于容纳膨胀管136的环形空腔；环形空腔的径向宽度与膨胀管136的外径相等，使膨胀管136与耐磨护板141直接接触，便于膨胀管136在膨胀时直接将耐磨护板141向外推挤。

其中，第一翻边121、第二翻边111、环形固定盘132形成一个整体的环状结构，该环状结构用于与孔口防喷捕尘装置2固定。

如图8所示，孔口防喷捕尘装置，包括防喷捕尘罩21；捕尘罩21为中空结构，且其轴线分为两部分组合而成的中空结构，便于与孔口快速固定装置卡合。捕尘罩21的右端开口，在开口处固定有密封盖211。在捕尘罩21的腔体内，固定有防喷隔板212；在捕尘罩21的上侧壁且处于防喷隔板212左侧开设有粉尘出口213。

如图8、图9所示，在捕尘罩21内腔内且处于粉尘出口213的左侧，还固定有堵孔报警机构217。堵孔报警机构217包括一上端面与捕尘罩21内壁铰接的摆板2171，摆板2171 的中间位置开设有供钻杆穿过的钻杆孔，钻杆孔的直径大于钻杆直径，以便于摆板2171左右摆动。在捕尘罩21的外壁固定有报警器2172，在捕尘罩21的相应位置开设有连杆孔2173，连杆孔2173的直接大于连杆直径，以使连杆2174在孔内自由上下活动和一定角度的倾斜。连杆2174底端与摆板2171中间位置铰接，高端与报警器2172开关铰接，在反风作用下，摆板2171在捕尘罩21内向右倾斜，连杆2174带动报警器2172开关关闭；在没有反风作用下，摆板2171自然下垂，连杆2174带动报警器2172开关打开。

摆板2171的位置处于卡盘218与防喷隔板212之间的任一位置，一般在摆板2171的两侧留够其摆动的空间即可。摆板2171除了顶端与捕尘罩21铰接外，其余位置均与捕尘罩21不接触，便于其自由活动。

如图10所示，摆板2171、密封盖211、防喷隔板212均水平向同轴开设有供钻杆穿过的钻杆孔，钻杆孔直径大于钻杆直径。密封盖211、防喷隔板212的钻杆孔内均固定有密封件216，摆板2171的钻杆孔内可装密封件216，也可不装，根据工作需求而定。本实用新型提供的密封件216包括固定环2161以及固定在固定环2161内圈的环形毛刷2162。固定环2161的外环设置有卡键21611，在摆板2171、密封盖211、防喷隔板212的钻杆孔内圈设置有与卡键21611配合的卡槽2161；密封件216通过卡键21611键入卡槽2121固定在防喷隔板212上。钻杆从环形毛刷2162中间穿过。为了便于装配，摆板2171、密封盖211、防喷隔板212以及固定环2161均可以由两半环装结构固定组成。当需要安装密封件时，将摆板2171、密封盖211、防喷隔板212拆成两半，将固定环2161卡入相应的卡槽2161内，再将两半固定即可。

捕尘罩21的左端面为开口，在左端面开口处固定有用于与孔口固定装置连接的卡盘 218。由于捕尘罩21为两半组合而成，即卡盘218可分为两个半环。当需要与孔口快速固定装置1固定时，将卡盘218的两部分卡住孔口快速固定装置1右端的整体环状结构，再将捕尘罩21的两部分固定紧即可。

在捕尘罩21的下侧壁开设有排渣口219，排渣口219为自捕尘罩21左右两端向下逐渐缩径的喇叭状排渣口219；在排渣口219处固定有防风帘220，防风帘220一般为固定在排渣口219处的布袋。布袋结构的防风帘220，即可以保证引风机215在吸尘过程中，防风帘 220闭合，使捕尘罩21为负压状态，使吸尘效果更好。粗渣在重力作用下从防风帘220的出口漏出。

如图11所示，一种除尘及瓦斯分离装置，包括除尘器31和瓦斯分离器32；灰尘经过除尘器31除尘后，剩余的混合气体经过瓦斯分离器32分离并分类收集或排放。

除尘器31按照灰尘经过路径依次包括渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313。渣尘分离室311的顶部具有第一进口3111、第一出口3112；气尘分离室312的顶部具有第二进口3121、第二出口3122；喷雾室313的顶部具有第三进口3131。第一进口3111通过吸尘管214与孔口防喷捕尘装置2的粉尘出口213连接，在吸尘管214上，还固定有引风机215，用于将灰尘吸入除尘器31内。第一出口3112与第二进口3121通过管道连通；第二出口3122与第三进口3131通过管道连通。

渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313的内腔高度大于隔板33的高度；在渣尘分离室311内的顶壁固定有一块隔板33；隔板33处于第一进口3111和第一出口3112之间；在气尘分离室312的第二进口3121和第二出口3122之间，固定有三块隔板33，以“上二下一”的结构错位固定在气尘分离室312的顶壁和底壁上；喷雾室313内的第三进口3131 和混合气体出口之间，固定有14块隔板33，并按照“上二下一”的结构错位固定在气尘分离室312的顶壁和底壁上。

需要说明的是，上述的“上二下一”、“上二下一”中提到的“上”意思为：隔板33 的上端与渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313的顶壁固定，“下”的意思为隔板33的底端与渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313的底壁固定。由于隔板33高度小于渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313的的内腔高度，所以，隔板33无论是上端固定，还是底端固定，其另一端都会因为二者的高度差而形成空气通道，即同一室内的相邻两个子腔是连通的。

隔板33将渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313分隔成多个子腔，以延长携带粉尘的气体在渣尘分离室311、气尘分离室312、喷雾室313内的路径，以便于粉尘有足够的时间沉淀。

在气尘分离室312内，第二出口3122所在的子腔内水平固定两道相互平行的阻尘网 3123，以进一步阻隔气体中残留的粉尘，减小喷雾室313内的煤泥量。

在渣尘分离室311、气尘分离室312的底部分别设置有粗渣存储部311a和细渣存储部 312a。粗渣存储部311a和细渣存储部312a为布袋。

喷雾室313的顶壁还设置有喷雾装置；喷雾装置包括水平固定在喷雾室313顶部的水管3132，在水管3132上设置有与喷雾室313内子腔数量相等的喷雾口3133；多个喷雾口 3133分别设置在相应的子腔的上方。通过喷雾，将气体中的残留粉尘凝结并落至喷雾室313 底部，从底部的出水口3135流出形成煤泥。经过喷雾后的混合气体从混合气体出口3134 进入瓦斯分离器32。

瓦斯分离器32包括瓦斯分离仓321；在瓦斯分离仓321的低处开设有空气出口3211、高处开设有瓦斯出口3212。

在瓦斯出口3212固定有瓦斯抽采管322；瓦斯抽采装置包括固定在瓦斯分离仓321内靠近瓦斯出口3212处的瓦斯浓度探测器323，以及固定在抽采管322上的电磁阀324；瓦斯浓度探测器323与电磁阀324通信。

喷雾室313的侧壁还开设有混合气体出口3134，瓦斯分离仓321的底部开设有混合气体进口3213；混合气体出口3134与混合气体进口3213连通。混合气体进口3213与空气出口3211开设在瓦斯分离仓321相对的侧壁上，中间通过隔板33隔开，以延长混合气体的流动路径，使瓦斯与空气有足够的时间分离。由于瓦斯较轻，空气较重，所述当混合气体从混合气体进口3213进来后，在隔板33的阻挡下，上升到瓦斯分离仓321的顶部，较重的空气下沉从空气出口3211排出，较轻的瓦斯则聚集在瓦斯分离仓321的顶部，混合气体在瓦斯分离仓321的顶部完成分离。待瓦斯浓度达到一定高度时，浓度探测器323则向电磁阀324发出信号，电磁阀324打开，开始抽采瓦斯，待瓦斯分离仓321内的瓦斯浓度降低到一定程度时，浓度探测器323则向电磁阀324发出关闭信号，如此循环。

在瓦斯分离仓321的底部还设置有水箱323，混合气体从喷雾室313进入瓦斯分离仓 321后，水汽凝结后进入水箱323。为了便于清理水箱323，在水箱323上还开设有水箱323 清理窗3231。水箱323的一侧设置有进水管3232，另一侧设置有水泵3233，通过向水箱 323内进水，从而实现将水箱323内的煤泥稀释，再用泵将系稀释后的煤泥水打走处理。无需人工处理，省时省力。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。