大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置的制作方法

本实用新型属于煤矿井下瓦斯抽放技术领域，具体涉及大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置。

背景技术：

矿井瓦斯是我国煤矿五大灾害之一，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出易造成群死群伤的恶性事故，对矿井安全生产具有极大的威胁。为确保在回采过程中避免工作面瓦斯超限，消除工作面的突出危险性，抽放煤层瓦斯是主要的措施之一。2014版《煤矿安全规程》规定，在开采有煤与瓦斯突出危险煤层、1个采煤工作面瓦斯涌出量大于5m³/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m³/min而用通风方法解决瓦斯问题不合理时，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时瓦斯抽放系统。

抽放瓦斯的效果与钻孔的密封效果密切相关，若钻孔密封不严产生漏气现象，会使负压较低，抽放瓦斯能力下降，甚至起不到抽放瓦斯消突的目的。施工下向钻孔抽放煤层瓦斯在煤矿应用较普遍，目前，下向钻孔可以采用聚氨酯或水泥砂浆等材料或封孔器进行密封。但是，聚氨酯封孔长度普遍较短，密封深度比较浅，不能很好地密封裂隙产生容易漏气，使孔口负压降低，抽采瓦斯浓度不理想；采用水泥砂浆等液体材料进行封孔时，需用胶囊、干海带等充填物挡浆，操作较复杂，工程质量稳定性不易保证，尤其使用干海带充填挡浆时，可能造成孔底积水而影响瓦斯抽放；而采用封孔器封孔长度有限，有时难以保证对于钻孔中裂隙的密封，只适用于顶底板岩层岩性较好的条件。

此外，现有的瓦斯抽放系统抽出的瓦斯没有经过任何处理就直接排入空气中，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供了大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置，其安装简单，材料廉价易得，能够有效地对矿山下向孔进行封孔，保证了抽放煤层瓦斯的正常进行，而且对抽出的瓦斯进行稀释和溶解处理后再按需排放，降低了安全隐患，适宜在煤矿推广使用。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置，包括抽放管、注浆管、瓦斯稀释器和水箱，所述抽放管的下端头设有喇叭状的集气管，所述集气管的小敞口与抽放管一体成型，所述集气管的大敞口处一体成型有封口板，所述集气管的管壁上和封口板上均开设有多个通孔，所述抽放管于靠近集气管的端部位置上焊接一个直径88mm的下圆盘，所述下圆盘的边缘均匀布设有8个孔径8mm的螺栓孔，所述抽放管外于下圆盘的上方套设有上圆盘，所述的上圆盘与下圆盘相同，所述下圆盘和上圆盘通过带有螺母的螺栓连接，相邻两根所述的螺栓之间夹设有长为50cm的棉带，所述抽放管的上端管壁上安装有抽采阀门，所述抽放管的上端头相通安装有抽采泵，所述瓦斯稀释器的进气口与抽采泵的出气口相连通，所述瓦斯稀释器的出气口与水箱的进气口相连通，所述水箱的出气管路上安装有排放阀门，所述注浆管的上端管壁上安装有注浆阀门，所述注浆管的上端头相通安装有注浆泵，所述抽放管和注浆管共同穿过一固定板，所述固定板的穿孔倾斜设置，所述固定板的穿孔与水平面的夹角为55°，所述固定板的边缘穿设有多根锚定螺栓。

采用本实用新型的技术方案，使用时，从巷道向下方目标煤层施工一个大倾角钻孔，当钻孔施工至煤层底板0.5m处时停止钻进，退出钻杆，清理大倾角钻孔内的浮渣；将抽放管送入大倾角钻孔，至集气管进入煤层1m位置时停止送管，再向外抽出5～10cm；向大倾角钻孔内投入粒径15～20mm的石子，石子在大倾角钻孔中约占1m孔长；再向大倾角钻孔内投入粒径5～10mm的石子，石子在大倾角钻孔中约占1m孔长；再向大倾角钻孔内投入粗砂，投放量与石子的重量相同；然后将固定板顺着抽放管向下滑动至地面，采用锚定螺栓固定，通过注浆泵将大倾角钻孔注满封孔浆液，待浆液凝固后即完成封孔，打开抽采阀门，并启动抽采泵和瓦斯稀释器，目标煤层中的瓦斯从喇叭状的集气管进入并通过抽放管抽出，然后进入瓦斯稀释器进行稀释处理，稀释处理完成后的瓦斯进入水箱进行溶解处理，一部分瓦斯溶解于水中，根据需要打开排放阀门，即可将两级处理后的瓦斯排入空气中。这样的结构设计，不仅安装简单，材料廉价易得，能够有效地对矿山下向孔进行封孔，保证了抽放煤层瓦斯的正常进行，而且对抽出的瓦斯进行稀释和溶解处理后再按需排放，降低了安全隐患，适宜在煤矿推广使用。

进一步，所述集气管的空腔内填充有过滤海绵。这样的结构设计，可以对目标煤层中瓦斯气体中的煤粉进行过滤处理，避免携带煤粉的瓦斯气体进入整个装置中，延长整个装置的使用寿命。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本实用新型大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置实施例的结构示意图；

图2为本实用新型大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置实施例的使用状态结构示意图；

图3为本实用新型大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置实施例中上圆盘与抽放管配合的俯视结构示意图；

图4为本实用新型大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置实施例中下圆盘和上圆盘通过螺栓连接的结构示意图；

图5为本实用新型大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置实施例中抽放管与集气管连接的立体结构示意图一；

图6为本实用新型大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置实施例中抽放管与集气管连接的立体结构示意图二；

图示中的符号说明如下：

1—大倾角钻孔；2—抽放管；3—集气管；4—下圆盘；5—棉带；6—粒径为15～20mm的石子；7—粒径为5～10mm的石子；8—粗砂；9—注浆管；10—注浆泵；11—浆液；12—抽采阀门；13—目标煤层；14—上圆盘；15—螺栓；16-抽采泵；17-固定板；18-瓦斯稀释器；19-水箱；20-排放阀门。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

如图1-图6所示，本实用新型的大倾角下向穿层瓦斯抽放钻孔封孔装置，包括抽放管2、注浆管9、瓦斯稀释器18和水箱19，抽放管2的下端头设有喇叭状的集气管3，集气管3的小敞口与抽放管2一体成型，集气管3的大敞口处一体成型有封口板，集气管3的管壁上和封口板上均开设有多个通孔，抽放管2于靠近集气管3的端部位置上焊接一个直径88mm的下圆盘4，下圆盘4的边缘均匀布设有8个孔径8mm的螺栓孔，抽放管2外于下圆盘4的上方套设有上圆盘14，上圆盘14与下圆盘4相同，下圆盘4和上圆盘14通过带有螺母的螺栓15连接，相邻两根螺栓15之间夹设有长为50cm的棉带5，抽放管2的上端管壁上安装有抽采阀门12，抽放管2的上端头相通安装有抽采泵16，瓦斯稀释器18的进气口与抽采泵16的出气口相连通，瓦斯稀释器18的出气口与水箱19的进气口相连通，水箱19的出气管路上安装有排放阀门20，注浆管9的上端管壁上安装有注浆阀门，注浆管9的上端头相通安装有注浆泵10，抽放管2和注浆管9共同穿过一固定板17，固定板17的穿孔倾斜设置，固定板17的穿孔与水平面的夹角为55°，固定板17的边缘穿设有多根锚定螺栓。

本实施例中，使用时，从巷道向下方目标煤层13施工一个大倾角钻孔1，当钻孔施工至煤层底板0.5m处时停止钻进，退出钻杆，清理大倾角钻孔1内的浮渣；将抽放管2送入大倾角钻孔1，至集气管3进入煤层1m位置时停止送管，再向外抽出5～10cm；向大倾角钻孔1内投入粒径15～20mm的石子6，石子在大倾角钻孔1中约占1m孔长；再向大倾角钻孔1内投入粒径5～10mm的石子7，石子在大倾角钻孔1中约占1m孔长；再向大倾角钻孔1内投入粗砂8，投放量与石子的重量相同；然后将固定板17顺着抽放管2向下滑动至地面，采用锚定螺栓固定，通过注浆泵10将大倾角钻孔1注满封孔浆液11，待浆液11凝固后即完成封孔，打开抽采阀门12，并启动抽采泵16和瓦斯稀释器18，目标煤层13中的瓦斯从喇叭状的集气管3进入并通过抽放管2抽出，然后进入瓦斯稀释器18进行稀释处理，稀释处理完成后的瓦斯进入水箱19进行溶解处理，一部分瓦斯溶解于水中，根据需要打开排放阀门20，即可将两级处理后的瓦斯排入空气中。

作为优选，集气管3的空腔内填充有过滤海绵。这样的结构设计，可以对目标煤层13中瓦斯气体中的煤粉进行过滤处理，避免携带煤粉的瓦斯气体进入整个装置中，延长整个装置的使用寿命。实际上，也可以根据实际情况具体考虑其他的可延长整个装置使用寿命的结构设计。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。