一种孔口负压防喷降尘装置及使用方法与流程

本发明涉及煤矿井下孔口降尘技术领域，特别涉及一种孔口负压防喷降尘装置及使用方法。

背景技术：

施工煤层瓦斯抽采钻孔是煤矿回采工作面瓦斯治理的关键措施，钻机在钻进煤体过程中会产生大量的煤尘，从孔口也会涌出瓦斯，如果原始煤体中的瓦斯含量大、瓦斯压力大，极容易发生瓦斯大量、集中的从孔口喷出的喷孔事故，会对施工人员的安全造成极大威胁。另一方面，施工过程中无论采用水力排渣还是风力排渣，都会不同程度的产生煤尘，尤其以风力排渣产生煤尘最为严重，大量的煤尘涌出会导致施工人员罹患尘肺病，严重的煤尘积聚到巷道中甚至会造成煤尘爆炸事故。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种孔口负压防喷降尘装置及使用方法，本发明在煤矿井下煤层钻孔施工过程中能有效的降低瓦斯从孔口喷出、降低煤尘。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：一种孔口负压防喷降尘装置，在煤矿井下煤层采用钻杆对煤体钻孔时使用，该装置包括：

负压防喷集尘箱、降尘排尘箱组件和连接软管；所述负压防喷集尘箱及降尘排尘箱组件通过连接软管相连接；所述负压防喷集尘箱包括空心圆柱型箱体，在空心圆柱型箱体的上、下、左、右四面均设有开口，上面的开口处向上延伸设有第一连接管，下面的开口处向下延伸设有排渣管，左面的开口处向左侧延伸设有护壁套管，右面的开口处向右侧延伸设有进钻防护套管，钻杆沿轴向自进钻防护套管进入负压防喷集尘箱内并从护壁套管前端伸出，钻杆对媒体进行钻孔，所述护壁套管的前端置于煤体中，防止煤体塌孔；

所述的降尘排尘箱组件包括降尘排尘箱、负压降尘管和降尘喷雾器，所述降尘排尘箱是一个密闭空心箱体，在降尘排尘箱的上面设有2个开口，在上面的2个开口处分别连接有负压降尘管和降尘喷雾器，所述降尘喷雾器用于连接至井下的高压供水管路上，高压供水管路为降尘排尘箱提供喷雾，负压降尘管用于连接到井下的瓦斯抽采管路，瓦斯抽采管路为降尘排尘箱提供负压源，降尘排尘箱的左侧设有开口，在开口处设有第二连接管，连接软管的两端分别于所述第一连接管和第二连接管相连接，将负压防喷集尘箱和降尘排尘箱连通，且在第二连接管上安装有负压防喷阀门，所述降尘排尘箱的底面设有排渣排水口，用于排除煤粉和水。

进一步地，所述护壁套管和进钻防护套管同轴设置，所述进钻防护套管为中空圆柱体，所述中空圆柱体的左端面与负压防喷集尘箱沿圆周方向连接为一体，在所述中空圆柱体右侧开口端面内侧固定有密封胶垫，钻杆杆体沿轴向自密封胶垫的中心通孔穿入，密封胶垫的中心通孔内径与钻杆杆体的外径相匹配，且在中空圆柱体内放置有盘根。

进一步地，所述负压降尘管上设有瓦斯抽放阀门；

进一步地，所述降尘喷雾器上设有喷雾阀门；

进一步地，在所述负压降尘管内底端设置有除尘过滤网，用于过滤煤尘，保证降尘排尘箱中的煤尘不进入到瓦斯抽采管路。

进一步地，所述除尘过滤网为镀锌钢丝网，网眼规格为8目。

进一步地，所述排渣排水口通过阀门控制开闭。

本发明同时提供的是一种孔口负压防喷降尘装置的使用方法，具体实现步骤如下：

步骤一：确定煤层钻孔施工的位置，首先向煤体中用较大孔径钻头，钻头直径施工较大孔径的钻孔，施工到预定深度后，停止钻进并退钻；

步骤二：安装负压防喷集尘箱，将护壁套管轴向安装到煤体中的钻孔中；

步骤三：将降尘排尘箱组件的降尘喷雾器连接到井下的高压供水管路上，将负压降尘管连接到井下的瓦斯抽采管路上，并采用连接软管将降尘排尘组件与负压防喷集尘箱相连接，打开负压防喷阀门和瓦斯抽放阀门，使降尘排尘箱15开始工作；

步骤四：将较小孔径钻头，钻头直径的钻杆，从进钻防护套管沿轴向伸入空心圆柱型箱体及护壁套管后施工煤层钻孔，钻孔施工完毕后1min内打开喷雾阀门，完成钻孔施工。

进一步地，降尘排尘组件的排渣排水口需每隔15～20min打开，对降尘排尘箱中的煤粉和水进行清理。

相对于现有的技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的降尘装置采用瓦斯抽采管路为降尘排尘箱组件提供负压源，所述的降尘排尘箱组件通过连接软管与负压防喷集尘箱连接，起到防止瓦斯喷出的作用，钻孔施工过程中煤体产生的瓦斯气体会从孔口经本发明所述的装置最后流至瓦斯抽采管路，确保了施工人员的安全。同时在负压放喷集尘箱上设置了排渣管、在降尘排尘箱上设置了排渣排水口，可以及时的排出煤渣和水

(2)钻孔施工中，钻杆在负压防喷集尘箱内，进钻防护套管密封效果好，既可以保证打钻过程中煤尘和瓦斯不会溢出，也会在停钻时保证孔口的瓦斯和煤尘不会涌出。

(3)同时利用了井下的高压供水管路用来喷雾降尘和瓦斯抽采管路的负压防止瓦斯喷出的方法，同时利用了瓦斯抽采管路和井下高压供水管路，为整个装置提供负压源和降尘的水源，兼顾了瓦斯从孔口的喷出和降低煤尘两种对施工人员安全、职业卫生影响较大的危险源。本发明防止瓦斯喷出效果好、能有效的降低钻孔施工过程中的煤尘，结构简单，加工方便，便于安装、使用、维修。

总之，煤层钻孔施工过程中产生的瓦斯和煤尘，通过本发明的装置和方法，可以有效的降低煤尘和防止瓦斯从孔口喷出，达到防喷和降尘的目的，同时达到保障钻孔施工安全和职业健康的目的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1是本发明的孔口负压防喷降尘装置的结构示意图；

图2是进钻防护套管与密封胶垫、盘根的结构示意图；

图中：1.煤体；2.负压防喷集尘箱；21.空心圆柱型箱体；22.第一连接管；23.排渣管；24.护壁套管；25.进钻防护套管；3.降尘排尘箱组件；31.降尘排尘箱；32.负压降尘管；321.除尘过滤网；33.降尘喷雾器；34.第二连接管；35.负压防喷阀门；36.排渣排水口；4.连接软管；5.钻杆；6.密封胶垫；7.盘根；8.瓦斯抽放阀门；9.喷雾阀门。

具体实施方式

实施例一

下面结合附图及具体实施例进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参照图1，一种孔口负压防喷降尘装置，在煤矿井下煤层采用钻杆5对煤体1钻孔时使用，该装置包括：

负压防喷集尘箱2、降尘排尘箱组件3和连接软管4；所述负压防喷集尘箱2及降尘排尘箱组件3通过连接软管4相连接，所述负压防喷集尘箱2包括空心圆柱型箱体21，在空心圆柱型箱体21的上、下、左、右四面均设有开口，上面的开口处向上延伸设有第一连接管22，下面的开口处向下延伸设有排渣管23，左面的开口处向左侧延伸设有护壁套管24，右面的开口处向右侧延伸设有进钻防护套管25，钻杆沿轴向自进钻防护套管25进入负压防喷集尘箱2内并从护壁套管24前端伸出，钻杆5对媒体1进行钻孔，所述护壁套管24的前端置于煤体1中，防止煤体1塌孔；

参照图1和图2，所述护壁套管24和进钻防护套管25同轴设置，所述进钻防护套管25为中空圆柱体，所述中空圆柱体的左端面与负压防喷集尘箱2沿圆周方向连接为一体，在所述中空圆柱体右侧开口端面内侧固定有密封胶垫6，钻杆杆体沿轴向自密封胶垫6的中心通孔穿入，密封胶垫6的中心通孔内径与钻杆5杆体的外径相匹配，且在中空圆柱体内放置有盘根7。煤层钻孔在施工过程中，钻杆5与进钻防护套管25内的盘根7和密封胶垫6紧密贴合，能防止钻孔施工过程中的煤尘通过进钻防护套管25涌出，起到密封和防喷的作用。

所述的降尘排尘箱组件3包括降尘排尘箱31、负压降尘管32、降尘喷雾器33、第二连接管34、负压防喷阀门35、排渣排水口36，所述降尘排尘箱31是一个密闭空心箱体，在所述降尘排尘箱31的上面设有2个开口，在上面的2个开口处分别连接有负压降尘管32和降尘喷雾器33，所述降尘喷雾器33用于连接至井下的高压供水管路上，高压供水管路为降尘排尘箱31提供喷雾，负压降尘管32用于连接到井下的瓦斯抽采管路，瓦斯抽采管路为降尘排尘箱31提供负压源，降尘排尘箱31的左侧设有开口，在开口处设有第二连接管34，连接软管4的两端分别于所述第一连接管22和第二连接管34相连接，将负压防喷集尘箱2和降尘排尘箱31连通，且在第二连接管34上安装有负压防喷阀门35，所述降尘排尘箱31的底面设有排渣排水口36，用于排除煤粉和水。

所述负压降尘管32上设有瓦斯抽放阀门8；

所述降尘喷雾器33上设有喷雾阀门9；

在所述负压降尘管32内底端设置有除尘过滤网321，用于过滤煤尘，保证降尘排尘箱31中的煤尘不进入到瓦斯抽采管路。除尘过滤网在每施工完一个钻孔需清理一次。

所述除尘过滤网321为镀锌钢丝网，网眼规格为8目。

所述排渣排水口36通过阀门(排渣排水口36自带阀门，在图中未示出)控制开闭。

本发明的孔口负压放喷降尘装置的工作原理：

负压防喷集尘箱2主要的作用是钻孔在施工过程中，防止瓦斯从孔口集中、大量的喷出作用，同时也兼顾了集尘的作用。护壁套管24伸入煤体端为开口结构，内部为空心腔体。当负压防喷阀门35、瓦斯抽放阀门8和喷雾阀门9打开时，钻杆5在煤体1钻进过程中产生的煤尘由于负压的作用，会进入到负压防喷集尘箱2的空心圆柱型箱体21中，较大块的煤渣可以从排渣管23排出，排渣管23下面接除尘袋，实现装置降尘和保证装置的负压，瓦斯由连接软管4流入降尘排尘箱31，进钻防护套管25与钻杆5贴合紧密，从而确保了钻孔施工过程中，煤尘和瓦斯不会从进钻防护套管25中涌出，从而解决了瓦斯从钻孔中喷出的问题。

降尘排尘箱组件3的主要作用就是降尘、排尘，同时为负压防喷集尘箱2提供负压源。

降尘排尘箱31内部是空心密闭腔体，煤矿井下煤层瓦斯抽采管通过软管连接到负压降尘管32上，为整个箱体提供负压源，打钻过程中汇集到负压防喷集尘箱2中的煤尘和瓦斯会通过连接软管4进入到降尘排尘箱31中，通过降尘喷雾器33的作用会使打钻过程中的煤尘降落到降尘排尘箱31内，打钻过程中的瓦斯气体最终通过负压降尘管32流至瓦斯抽采管路。为了保障降尘排尘箱31中的煤尘不进入到瓦斯抽采管路中，负压降尘管32下方设置有除尘过滤网321，可保证降尘排尘箱31中的煤尘不进入到瓦斯抽采管路中。煤矿井下的高压供水管通过高压胶管连接到降尘喷雾器33上，通过喷雾阀门9控制喷雾开启，煤尘在喷雾的作用下会降落到降尘排尘箱31的下部，降尘排尘箱31下部设置有排渣排水口36，通过阀门控制可以排出降尘排尘箱31中的煤粉和水。

实施例二

本发明同时提供的是一种孔口负压防喷降尘装置的使用方法，具体实现步骤如下：

步骤一：确定煤层钻孔施工的位置，首先向煤体1中用较大孔径钻头(钻头直径)施工较大孔径的钻孔，施工到一定深度后(600mm)，停止钻进并退钻；

步骤二：安装负压防喷集尘箱2，将护壁套管24轴向安装到煤体中的钻孔中(深度600mm)；

步骤三：将降尘排尘箱组件3的降尘喷雾器33连接到井下的高压供水管路上，将负压降尘管32连接到井下的瓦斯抽采管路上，并采用连接软管4将降尘排尘组件3与负压防喷集尘箱2相连接，打开负压防喷阀门35和瓦斯抽放阀门8，使降尘排尘箱31开始工作；

步骤四：将钻头直径的钻杆，从进钻防护套管25沿轴向伸入空心圆柱型箱体21及护壁套管24后施工煤层钻孔，钻孔施工完毕后1min内打开喷雾阀门9，完成钻孔施工。

进一步地，降尘排尘组件的排渣排水口36需每隔15～20min打开，对降尘排尘箱中的煤粉和水进行清理。

钻孔施工完毕后，所述的负压防喷阀门35和瓦斯抽放阀门8要在负压防喷集尘箱2拆除前一直处于打开状态，为了防止钻孔内有瓦斯和煤尘突然间涌出。

所述的喷雾阀门9要在钻孔施工完毕后1min后及时关闭，一是为防止钻孔内部分煤尘未到达降尘排尘箱31，二是为防止瓦斯抽采管路将喷雾阀门9喷出的水雾抽走，避免造成瓦斯抽采管路积水。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。