瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器及其使用方法与流程

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器及其使用方法。

背景技术：

煤层瓦斯抽采过程中，当煤层富含水时，煤层中的水会源源不断的渗入抽采钻孔内并流进抽采管路，为了防止积水堵塞抽采管路，需要在瓦斯抽采管路上安装放水器，及时将瓦斯抽采管路积水排出，否则将会影响抽采负压的有效发挥，甚至导致抽采管路完全堵塞。常用的排渣放水器分为手动排渣放水器和浮标式自动排渣放水器。手动排渣放水器，不仅劳动强度大，在钻孔水煤渣较多的情况下，经常因为不能及时放水，而导致抽采管路被水柱堵塞，影响抽采负压的有效发挥，严重时会导致抽采喷孔和瓦斯超限事故。浮标式自动排渣放水器的设计原理是基于阿基米德定律，但抽采钻孔中排出的水含有较多煤泥时，放水器内部积水为多相介质，会造成浮标难以正常动作，导致放水器不能正常放水，浮标式自动排渣放水器在很多矿区难以正常使用，以至于很多矿区仍然被迫采用手动排渣放水器。因此，为了解决抽采系统自动排渣放水这一技术难题，应亟需开发一种可靠、安全的智能化高效放水器。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，通过放水器结构创新，设计一种能够实现定时控制放水且放水可靠的放水器，克服传统放水器劳动强度高、易堵塞、放水效率低等问题，提供一种动力可靠、智能化、放水效率高的瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器及使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器，包括进风管智能控制阀、气缸、放水器壳体、密封传动装置、支架组成，所述的进风管智能控制阀与气缸连接，用于控制气缸活塞上下运动；密封传动装置安装于放水器壳体内部并与气缸连接，气缸上下运动带动密封传动装置上下运动；支架安装在放水器壳体底部，用于支撑放水器。

所述气缸固定在放水器壳体外部或放水器壳体内部，气缸与放水器壳体的连接部位设有通气孔，用于放水时保障放水器壳体内腔与大气连通。

所述放水器壳体由上导向筒、下导向筒、进水口、排水口、抽气口组成，上导向筒与下导向筒同轴设置。

所述密封传动装置由上导向密封环、下导向密封环、传动杆组成，上导向密封环、下导向密封环上设置密封圈，上导向密封环、下导向密封环和传动杆同轴设置。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器的使用方法，包括以下步骤：

①.基于施工地点煤层抽采钻孔排水量q，确定放水器蓄水时间；当施工地点抽采钻孔排水量为1m³/h≥q＞0.5m³/h时，放水器蓄水时间为1min～3min；抽采钻孔排水量为0.5m³/h≥q＞0.1m³/h时，放水器蓄水时间为3min～15min；抽采钻孔排水量为0.1m³/h≥q＞0.05m³/h时，放水器蓄水时间为15min～30min；抽采钻孔排水量为0.05m³/h≥q＞0.01m³/h时，放水器蓄水时间为30min～150min；抽采钻孔排水量为0.01m³/h≥q＞0.005m³/h时，放水器蓄水时间为150min～300min；抽采钻孔排水量为0.005m³/h≥q＞0m³/h时，放水器蓄水时间大于300min；

②.当放水器达到蓄水时间后，进风管智能控制阀控制气缸动作开始放水，放水时间为10s～30s；

③.将放水器上的进风管智能控制阀与井下巷道供风管连接；

④.将3-10个煤层抽采钻孔通过联孔装置连接起来并连接到放水器的进水口，放水器抽气口通过瓦斯抽采支管与巷道瓦斯抽采主管连接。

采用上述技术方案，通过设计一种新型结构放水器，利用煤矿井下供风管提供驱动源，通过进风管智能控制阀设置蓄水、放水时间段，控制气缸活塞带动密封传动装置上下运动，实现放水器蓄水、放水工作状态的切换安全可靠，克服了常规放水器劳动强度高、易堵塞、放水效率低等缺陷。可见，本发明瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器及其使用方法，形成了一种新型放水器，实现了瓦斯抽采管路的智能化高效放水，克服了传统放水器易堵塞、放水效率低等问题。

附图说明

图1是本发明实施例一放水器蓄水工作状态的结构剖视图；

图2是本发明实施例一放水器放水工作状态的结构剖视图；

图3是本发明实施例一的三维结构示意图；

图4是抽采管路正常抽采工作状态原理图；

图5是本发明实施例二放水器蓄水工作状态的结构剖视图；

图6是本发明实施例二放水器放水工作状态的结构剖视图；

图7是本发明实施例二的三维结构示意图；

图8是本发明实施例三放水器蓄水工作状态的结构剖视图；

图9是本发明实施例三放水器放水工作状态的结构剖视图；

图10是本发明实施例三的三维结构示意图；

图11是本发明实施例三放水器蓄水工作状态的结构剖视图；

图12是本发明实施例三放水器放水工作状态的结构剖视图；

图13是本发明实施例三的三维结构示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1～图3所示，本发明的瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器，包括进风管智能控制阀1、气缸2、放水器壳体3、密封传动装置4、支架组成5，进风管智能控制阀1与气缸2连接，用于控制气缸2活塞上下运动；密封传动装置4安装于放水器壳体3内部并与气缸2连接，气缸2活塞上下运动带动密封传动装置4上下运动；支架5安装在放水器壳体3底部，用于支撑放水器。气缸2固定在放水器壳体3外部，气缸2与放水器壳体3的连接部位设有通气孔6，用于放水时保障放水器壳体内腔与大气连通。放水器壳体3由上导向筒31、下导向筒32、进水口33、排水口34、抽气口35组成，上导向筒31与下导向筒32同轴设置。密封传动装置4由上导向密封环41、下导向密封环42、传动杆43组成，上导向密封环41、下导向密封环42上设置密封圈44，上导向密封环41、下导向密封环42和传动杆43同轴设置。

瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器的使用方法，包括以下步骤：

①.基于施工地点煤层抽采钻孔排水量q，确定放水器蓄水时间；当施工地点抽采钻孔排水量为1m³/h≥q＞0.5m³/h时，放水器蓄水时间为1min～3min；抽采钻孔排水量为0.5m³/h≥q＞0.1m³/h时，放水器蓄水时间为3min～15min；抽采钻孔排水量为0.1m³/h≥q＞0.05m³/h时，放水器蓄水时间为15min～30min；抽采钻孔排水量为0.05m³/h≥q＞0.01m³/h时，放水器蓄水时间为30min～150min；抽采钻孔排水量为0.01m³/h≥q＞0.005m³/h时，放水器蓄水时间为150min～300min；抽采钻孔排水量为0.005m³/h≥q＞0m³/h时，放水器蓄水时间大于300min；

②.当放水器达到蓄水时间后，进风管智能控制阀1控制气缸2动作开始放水，放水时间为10s～30s；

③.将放水器7上的进风管智能控制阀1与井下巷道供风管8连接；

④.将3-10个煤层抽采钻孔8通过联孔装置10连接起来并连接到放水器7的进水口33，放水器7抽气口35通过瓦斯抽采支管11与巷道瓦斯抽采主管12连接。

下面介绍一下本发明实施例一瓦斯抽采钻孔立式气动智能放水器应用原理：

通过放水器结构创新，充分利用煤矿井下供风管8，实现风力驱动放水器智能化工作。如图1所示，放水器7处于蓄水工作状态，此时，气缸2处于图1状态，密封传动装置4的所处位置，保障了放水器7处于良好的密封状态，抽采系统处于正常抽采工作状态；如图2所示，放水器7处于放水工作状态，当到达进风管智能控制阀1放水时间段时，进风管智能控制阀1切换阀位，气缸2工作活塞处于图2所示位置，密封传动装置4的传动杆43带动上导向密封环41和下导向密封环42移动，使上导向筒31、排水口34处于打开状态，上导向筒31通过通气孔6与大气连接，保障了放水器7内部负压环境下的正常放水工作状态。

如图4所示为抽采管路正常抽采工作状态原理图，放水器7上的进风管智能控制阀1通过软管14与井下巷道供风管8连接，煤层抽采钻孔9流出的瓦斯经联孔装置10、放水器7、瓦斯抽采支管11汇集到巷道瓦斯抽采主管12，最终抽到地面并加以利用，在瓦斯抽采支管12上设置孔板流量计13用于计量本组抽采钻孔抽出的瓦斯总流量。

实施例二：如图5、图6、图7所示，与实施例一不同的在于，减小放水器壳体3底部锥角，放水器壳体3整体呈锥形，尽管放水器的储水量减小，但有利于放水，特别是抽采钻孔排出的水中含煤泥较多时，更有利于液固混合介质的排放。

实施例三：如图8、图9、图10所示，与实施例一不同的在于，改变了放水器壳体3底部结构，底部设计为水平底，该结构设计使放水器的能够储存更多的水量，但抽采钻孔排出的水中含煤泥较多时，不利于放渣，放水器容易积渣造成堵塞，因此，当抽采钻孔排出的水中含煤泥较少时，可选择该结构放水器。

实施例四：如图11、图12、图13所示，与实施例一不同的在于，气缸2固定在放水器壳体3内部，增加了内置固定套15，气缸2安装在内置固定套15内部，上导向筒31连接在内置固定套15下部。

如图11所示，放水器7处于蓄水工作状态，此时，气缸2处于图11状态，密封传动装置4的所处位置，保障了放水器7处于良好的密封状态，抽采系统处于正常抽采工作状态；如图12所示，放水器7处于放水工作状态，当到达进风管智能控制阀1放水时间段时，进风管智能控制阀1切换阀位，气缸2工作活塞处于图12所示位置，密封传动装置4的传动杆43带动上导向密封环41和下导向密封环42移动，使上导向筒31、排水口34处于打开状态，上导向筒31通过气缸下通气孔63、气缸下通气孔62、顶盖通气孔61与大气连接，保障了放水器7内部负压环境下的正常放水工作状态。该结构设计尽管会占用放水器的内部空间，但由于将气缸2设计到放水器壳体3内部，保障了气缸2不受外界环境影响，且容易搬运和安装。