一种瓦斯抽采装置的制作方法

1.本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采装置。


背景技术：

2.随着煤矿机械化程度的不断提高，煤矿的生产能力和生产效率都在加大，瓦斯超限、煤与瓦斯突出等严重安全隐患给矿井财产和人身安全带来极大威胁。为消除瓦斯安全隐患，必须进行瓦斯抽采。瓦斯抽采中，较困难的是下行钻孔抽采。目前比较成功的下行钻孔抽采方法为：钻杆钻进至设计位置后，退出钻杆，采用全程下“套管+吹水管”的方式封孔。“套管+吹水管”是指在套管一侧设置一根吹水管，以便吹出钻孔内积水、钻屑；将套管靠近孔口一侧连接瓦斯抽采主管路抽采。
3.现有下行钻孔“压风吹水”下管工艺是钻孔施工结束退杆后，在封孔时，安设一棵4分胶管随抽放管下入钻孔孔底。由于4分胶管在瓦斯抽放管外部经缠绕固定，增加了钻孔的孔径，提高了钻孔施工量，增加了钻孔施工费用。而且在孔道中来回抽送套管时易使4分胶管弯曲变形，增加了来回抽送施工难度，也使压风吹水工序受到阻力，从而影响吹水效果，影响瓦斯抽采质量。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术，本发明提供一种瓦斯抽采装置，以解决钻孔施工量大以及瓦斯抽采困难的技术问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种瓦斯抽采装置，包括抽采头和抽采管；抽采头包括双层异径四通，双层异径四通包括外部套管和内置弯管，外部套管上错位设置有进气口和出水口，内置弯管一端与进气口相连接，另一端与外部套管端部平齐；抽采管包括管体和堵头，管体包括同心布置但相互分离的内管和外管，内管和外管之间形成瓦斯通道，外管上设置有若干瓦斯收集孔；管体可拆卸地连接于双层异径四通有内置弯管伸出的一端，内置弯管与内管连通形成气体通道，瓦斯通道与双层异径四通内部空间连通；管体远离双层异径四通的一端设置有连接承口，堵头能够活动插入连接承口中。
6.本实用采取上述技术方案的有益效果是：本实用中的抽采装置包括相互配套的抽采头和抽采管。其中，抽采头为异径四通，其具有四个不同的连接口，可以将充气、排水、瓦斯抽取等不同功能的外部设备集成到一起，通过一套装置即可实现吹水、排水、瓦斯抽采等目的，简化了瓦斯抽采流程，瓦斯抽采更加安全高效。异径四通内部的内置弯管将异径四通内部空间分隔成两个不同的流体通路，不同类型的流体在两个通路中流动，达到瓦斯抽采的目的。本实用中的抽采管为双层套管结构，与抽采头连接后，会在抽采装置内部形成多条连通的流体通道，进行瓦斯抽采时无需额外在瓦斯抽采管外部绑设吹风管，抽采管的整体尺寸减小，因此可以相应缩小钻孔的直径，钻孔工作量得以降低。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，外部套管和内置弯管一体成型。
9.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：双层异径四通采用一体成型的方式制备，所得产品为完整的整体，不存在连接薄弱点，不仅可以使双层异径四通强度更高，而且能够有效避免工作过程中流体渗漏，安全性能更好。
10.进一步，出水口处设置有排水阀，排水阀的出水端设置有排水鱼鳞接。
11.进一步，进气口处连接有进气弯管，进气弯管上设置有进气阀，进气阀的进气端设置有进气鱼鳞接。
12.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：本实用在相应管路上设置控制阀门，通过阀门的开合来控制流体的流动方向和状态。在阀门末端设置鱼鳞接，管路与其余部件之间的连接更加牢固，可保证连接的稳定性和气密性。
13.进一步，双层异径四通远离抽采管的一端设置有负压阀，负压阀的出气端设置有负压鱼鳞接；进气弯管与负压阀之间设置有支撑条。
14.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：在空气吹气的时候因压力大，装置摆动大，长时间摆动进气弯管容易损坏，而增加支撑条后减小了装置间的相对运动，使装置寿命更长。
15.进一步，双层异径四通上设置有浓度检测口，浓度检测口配备有封堵螺栓。
16.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：本实用在双层异径四通上设置浓度检测口，通过该检测口可以随时检测瓦斯抽采浓度。
17.进一步，内管通过内管支撑环固定于外管内部；内管支撑环包括外圈、内圈和连接外圈和内圈的支撑块，外圈固定于外管内壁，内管从内圈中穿过。
18.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：内管支撑环将内管稳定的固定在外管内部，使内外管相互分离并形成瓦斯通道，内管内部和瓦斯通道形成两条不同的流体通路，通过对不同阀门的开合状态进行控制，能够实现排水、瓦斯抽采的目的。
19.进一步，外管外表面设置有若干组防滑凹槽，每组防滑凹槽包括两条环形槽；外管内壁正对环形槽处设置有挡环，外圈固定于挡环之间。
20.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：在外管表面设置防滑凹槽，在连接抽采管时不会打滑，可以保证连接的稳定性和密闭性。在外管内壁设置挡环，两条挡环之间形成限位卡槽，外圈卡装在限位卡槽内，不仅连接更加稳定，而且在工作过程中，即使受到大的振动，内管支撑环也不会发生偏移，能够保证流体顺利输送。
21.进一步，管体由若干管节首尾连接而成，管节尾部设置有连接承口。
22.本实用采取上述进一步技术方案的有益效果是：抽采管的管体由若干管节连接而成，可以根据钻井的深度灵活控制管节的数量，能够对不同深度底层中的瓦斯进行抽采。
23.本发明的有益效果是：本实用将抽采管设置成双层，管体内部具有两条不同的流体通路，通过一根管道即可实现充气、排水、瓦斯抽采等操作，避免额外增加管道，不仅操作更加简便，而且抽采管的整体尺寸减小，只需要较小直径的钻孔即可进行瓦斯抽采，降低了钻孔难度和工作量。抽采头具有多个通路，可以与不同的功能设备进行连接，进而快速高效的进行吹水和瓦斯抽采操作。
附图说明
24.图1为本实用装置的主视图；
25.图2为双层异径四通的主视图；
26.图3为双层异径四通的剖视图；
27.图4为抽采管的主视图；
28.图5为抽采管的剖视图；
29.图6为抽采头与其它管路的连接示意图；
30.图7为内管支撑环的主视图；
31.图8为管节的主视图；
32.图9为采用本实用装置进行瓦斯抽采操作的原理图；
33.图10为采用本实用装置进行排积水操作的原理图；
34.其中，1、抽采头；101、外部套管；102、进气管；103、出水管；104、内置弯管；105、浓度检测口；106、进气弯管；107、进气阀；108、进气鱼鳞接；109、排水阀；110、排水鱼鳞接；111、负压阀；112、负压鱼鳞接；113、支撑条；
35.2、抽采管；201、管体；202、堵头；203、瓦斯收集孔；204、连接承口；205、防滑凹槽；206、外管；207、内管；208、瓦斯通道；209、挡环；210、管节；
36.3、内管支撑环；301、外圈；302、内圈；303、支撑块；
37.i、正压空气；ii、积水；iii、瓦斯。
具体实施方式
38.下面结合附图对本实用的具体实施方式做详细的说明。
39.本实用的实施例中，如图1～10所示，提供一种瓦斯抽采装置。瓦斯抽采装置整体结构如图1所示，其包括抽采头1和抽采管2。其中，抽采头1包括双层异径四通，如图2和3所示，双层异径四通包括外部套管101和内置弯管104，外部套管101上错位设置有与外部套管101相通的进气口102和出水口103；进气口102和出水口103的错位方式如图2所示，两者位于外部套管101的两侧，并且两者的中线不重合；内置弯管104为直角弯管，其一端与进气口102密闭连接，另一端延伸至外部套管101端部并与外部套管101的端部平齐，并且，内置弯管104与外部套管101同心。外部套管101和内置弯管104均采用高强度的塑料制成，它们之间可以通过密封胶进行连接，但是为了保证装置的整体稳定性和密封性，更优的选择是将外部套管101和内置弯管104一体成型。为了便于在瓦斯抽采过程中监测瓦斯浓度，在外部套管101上开设有浓度检测口105，浓度检测口105为螺纹通孔，其配备有封堵螺栓，在抽采过程中，封堵螺栓旋堵在浓度检测口105中，需要监测浓度时，旋开封堵螺栓，即可进行瓦斯浓度检测。
40.如图4和5所示，本实用中的抽采管2包括管体201和堵头202。管体201包括同心布置但相互分离的内管207和外管206，内管207和外管206之间形成瓦斯通道208，外管206上设置有若干瓦斯收集孔203，瓦斯收集孔203的形状为圆形或梅花形。抽采管2采用高强塑料制成，为了保证内管207在外管206中的稳定，采用如图7所示的内管支撑环来实现内管207和外管206的连接。内管支撑环3包括一体成型的外圈301、内圈302和连接外圈301和内圈302的支撑块303；外圈301的宽度为1～5cm，其外径与外管206的内径相当，内圈302的宽度为1～5cm，其内径与内管207的外径相当，支撑块303设置有2～4个，等间距分布于外圈301和内圈302之间，支撑块303之间为流体通道。安装时，外圈301固定于外管206内壁，内管207
从内圈302中穿过。
41.在本实用的一种优选实施例中，如图4和5所示，在外管206的外表面上设置有若干组防滑凹槽205，每组防滑凹槽205包括两条环形槽，两条环形槽之间的间距与内管支撑环3中外圈301的宽度相当。外管206内壁正对环形槽处设置有挡环209，外圈301固定于挡环209之间。
42.在本实用的再一优选实施例中，管体201由若干长度为1～10m的管节210首尾连接而成，连接方式为承插式连接或直接连接，采用承插式连接时，在管节210的尾部设置有连接承口204。
43.如图1所示，管体201以插接等方式可拆卸地连接于双层异径四通有内置弯管104伸出的一端，管体201与双层异径四通连接的一端外管206的外径与外部套管101的内径相当，内管207的外径与内置弯管104的内径相当，管体201插入双层异径四通后，可以形成紧密配合，辅以少量的密封胶即可达到良好的连接密封效果。管体201与双层异径四通连接后，内置弯管104与内管207连通形成气体通道，瓦斯通道208与双层异径四通内部空间连通。管体201远离双层异径四通的一端设置有连接承口204，连接承口204通过扩口形成；堵头202为呈锥状的壳体，其能够活动插入连接承口204中，插入后，会在管体201端部形成空腔。
44.本实用的瓦斯抽采装置中的双层异径四通与多种功能性外部设备连接，以进行充气、排水、瓦斯抽采等操作。为便于与其余设备进行连接以及控制流体流向，如图6所示，双层异径四通上的出水口103处设置有排水阀109，排水阀109的出水端设置有排水鱼鳞接110；双层异径四通上的进气口102处连接有进气弯管106，进气弯管106上设置有进气阀107，进气阀107的进气端设置有进气鱼鳞接108；双层异径四通远离抽采管2的一端设置有负压阀111，负压阀111的出气端设置有负压鱼鳞接112；其中，进气阀107、排水阀109和负压阀111均为球阀；进气弯管106与负压阀111之间设置有支撑条113。
45.利用本实用中的瓦斯抽采装置抽采瓦斯时瓦斯的流向如图9所示，具体操作如下：
46.瓦斯抽采正常的情况下，进气阀107和排水阀109均处于关闭状态，负压阀112开启，此时抽采头1和抽采管2内均为负压，煤层中的瓦斯iii经过抽采管2中外管206上的瓦斯收集孔203被负压抽到瓦斯通道208内，再进入双层异径四通中，然后经由负压阀111进入连接在负压鱼鳞接112上的瓦斯抽采主管道，完成瓦斯的抽采。
47.当抽采管2内有较多积水且监测人员通过检测口105发现抽采浓度不够时，监测人员立即关闭负压阀111，再打开排水阀109，最后开启进气阀107。通过充气设备向抽采装置中通入正压空气i，正压空气i依次通过进气弯管106、进气口102、内置弯管104、内管207和堵头204，并在堵头204中转向进入瓦斯通道208中，将抽采管2内的积水ii经瓦斯通道208、双层异径四通、出水口103排出，直到积水排完，吹水过程如图10所示。
48.虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。