矿井水害救援钻孔孔底空气保压通风设备及方法与流程

本发明涉及一种空气保压通风设备及方法，属于矿井钻孔技术领域，具体涉及一种矿井水害救援钻孔孔底空气保压通风设备及方法。

背景技术：

矿井老空突水和陷落柱等水害发生时，常有人员多紧急避难于上山或上山型工作面的顶部，水淹后，这些避难空间就形成了“气泡”，而目前紧急救援的唯一方法就是打钻。但是因为但是打钻造成的“气泡”泄气的问题一直没有得到解决，避难空间二次受淹致人死亡的灾害经常发生。

现有技术中虽然存在一些矿井救援钻孔孔口空气保压通风方法和设备，在钻孔打通避难空间时空气发生短暂的泄压后，其能够及时补充空气。但是仍然存在空气在钻孔部位的泄露问题。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种矿井水害救援钻孔空气保压通风方法及设备。该方法及设备可以解决钻孔任何部位的漏气问题，可以可靠地保证井下人员的空间不会因空气泄露而减小或消失，能够确保矿井受困人员的生存空间因空气不流通而导致缺氧问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种矿井水害救援钻孔孔底空气保压通风设备，包括：

用于缠绕钻杆上以密封井下空间的封隔胶囊，所述封隔胶囊包括若干个密封袋，密封袋内设支撑装置，所述密封袋上设置有液压泵接口，其两端分别设置有端部连接装置。

在本发明的至少一个实施例中，所述支撑装置为金属条和/或塑料板。

在本发明的至少一个实施例中，所述端部连接装置为毛粘布。

在本发明的至少一个实施例中，还包括用于向所述液压泵接口注入高压液体的电动液压泵，所述电动液压泵包括水箱，与水条相连的进水口及出水口，向所述水箱内增压的电动机，用于驱动所述电动机的防爆电池，所述防爆电池设置于所述水箱上。

在本发明的至少一个实施例中，其包括一长杆，连接于长杆底部的接触部，所述接触部为一半环形。

在本发明的至少一个实施例中，所述封隔胶囊上设置有连接井下空间与钻杆外部空间的排气口。

一种矿井水害救援钻孔孔底空气保压通风方法，包括：将封隔胶囊缠绕于钻杆上以密封井下空间，其中，所述封隔胶囊包括若干个密封袋，密封袋内设支撑装置，所述密封袋上设置有排气口及液压泵接口，其两端分别设置有端部连接装置。

一种矿井水害救援钻孔孔底空气保压通风方法，包括以下步骤：

确定钻孔位置以向井下被困人员所在空间进行钻探作业；在完成孔口工作和变径钻进后，令钻杆延伸至井下人员生存空间；完成孔口空气保压、增压、通风、送给养设备安装，向井下压风；

其中，打通井下避难空间后，应立即启动空压机，向井下供风，再让钻杆落地，然后将钻杆向上提升预定距离并保持静止，再将封隔胶囊缠绕在钻杆上，启动孔口空气保压、增压、通风、送给养系统。

在本发明的至少一个实施例中，包括以下步骤：

水位依然上升，则保持胶囊的排气阀门处于关闭状态，由液压泵向封隔胶囊加压到预定值，并调节排气管的阀门，控制水位。

因此，本发明具有如下优点：1.结构简单，使用方便，能够快速的完成施救工作；2.密封性好，能够防止因空气泄漏而导致的井下人员生存空间被挤占以及缺氧问题；3.可调节孔底气压和活动空间大小，使得生存环境适宜。

附图说明

附图1a-1b是本发明实施例中的金属条支撑封隔胶囊结构图；其中，图1a为封隔胶囊断面图，图1b为封隔胶囊展开图；

附图2a-2b是本发明实施例中通风设备的内含塑料薄板的股份胶结构图，其中，图2a为封隔胶囊断面图，图2b为封隔胶展开图；

附图3是本发明的实施例中的防爆电池电动液压泵结构图；

附图4a-4c是本发明的钻孔推进器三视图，其中，图4a主视图，图4b左视图，图4c俯视图。

附图5是封隔胶囊安装示意图；

附图6是液压泵向封隔胶囊加压到预定值时的水位控制示意图。

图中，毛粘布1，进排水口2，金属条3，排气管4，液压水管5，液压泵接口6，带阀门的排气口7，塑料板8，水箱9，水箱出水口10，水箱进水口11，压力表12，电动机13，防爆电池14，防爆电池开关15，孔16，钻杆17，地层18，液压泵19，封隔器20，钻头21，避难空间22。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例主要包括两部分，分别为矿井水害孔底救援钻孔空气保压通风设备及通风方法。下面分别进行描述。

水害救援钻孔空气保压通风设备

本实施例的设备主要包括：封隔胶囊，液压泵，钻孔推进器。

其中，封隔胶囊如图1a-图2b所示。封隔胶囊的目的是隔断钻杆内外空气的联系，保证井下避难空间空气不从钻杆外漏失。它是由耐压材料制成的类似于血压计膨胀带的扁平密封袋。内含起纵向支撑作用的金属条，如图1a-1b所示，或如图2a-2b所示的塑料薄板；其中，金属条和塑料薄板的作用是加强封隔胶囊的纵向抗弯强度，便于将封隔胶囊送入钻孔内，一个侧端为排气口，排气口为金属通风管。胶囊的两个侧端正反面分别粘贴着毛粘布，对胶囊起捆绑作用，胶囊的下端有进排水管。

其中，封隔胶囊参数为：

胶囊长度≧1000

胶囊宽度≧1.5c(c为钻孔的周长)

金属通风管长度a+10(a为胶囊长度)

金属通风管断面面积≈1cm2

胶囊内金属条长度＝a-10

胶囊内金属条宽度10

胶囊内金属条厚度3

胶囊内塑料薄板的长度＝a-10

胶囊内塑料薄板的宽度<c

胶囊内塑料薄板的厚度2

胶囊下端进排水口内径φ5

如图3所示，为本实施例水害救援钻孔空气保压通风设备的液压泵，其作用是向封隔胶囊注水，使其膨胀，达到隔断钻杆外空气漏失目的的设备。其包括防爆电池驱动的直流电动液压泵，其中防爆电池嵌入泵体上，由防爆开关控制。

如图4所示，为本实施例水害救援钻孔空气保压通风设备的钻孔推进器，其包括一长柄和半圆形金属或硬塑料头组成的设备。作用是将封隔胶囊推向钻孔深部。根据发明人研究发现，巷道的松动圈正常情况下约为1.5m，即巷道壁1.5m以外的岩石不受采矿的破坏，隔水性良好。因此为了达到最佳的封堵漏气的效果，需要将封隔胶囊推送至钻孔2m深处。要满足这一要求，需要借助于钻孔推进器。

钻孔推进器参数要求：

半圆形头的直径为φ85(大于救援钻杆的直径)

半圆形头的厚度5

手柄的长度≧1200

水害救援钻孔空气保压通风方法

在本发明的水害救援钻孔空气保压通风设备基础上，本实施例还提供了相应的水害救援钻孔空气保压通风方法，具体包括以下步骤：

步骤10.确定对应于地下矿井的地面钻孔位置；

步骤20.在确定的钻孔位置实施通向井下被困人员空间的钻探作业；

步骤30.在完成孔口工作和变径钻进后，令钻杆延伸至井下人员生存空间；

步骤31.在钻孔即将打通之际(约1-2m)，安装孔口空气保压、增压、通风、送给养设备，准备向井下压风；

步骤32.钻头打通后立即启动地面空压机，向井下送风；

步骤40.打通井下避难空间后，先让钻杆落地，然后将钻杆向上提升1m—1.5m，保持这一状态不变；

步骤50.启动孔口空气保压、增压、通风、送给养系统；

步骤60.松弛地将封隔胶囊缠绕在钻杆上，如图5所示；

步骤70.将封隔胶囊全部向上推入钻孔内；

步骤80.保持胶囊的排气阀门处于关闭状态；

步骤90.将封隔胶囊的液压管与压力泵连接；

步骤100.液压泵向封隔胶囊加压到预定值，并调节排气管的阀门，控制水位，如图6所示。

其中步骤60，70中，封隔胶囊松弛地缠绕在钻杆上以后，要立即用钻孔推进器将封隔胶囊推进在钻孔内1m以上，此时钻杆内应该有气体注入。观察避难空间的水位，如果水位逐渐停止上升，或开始下降，说明孔口空气保压增压通风系统已经生效，且孔壁漏气量不影响孔口系统的作用，则不再实施以后的步骤。否则证明孔壁漏气严重，问题超出了孔口系统的功能，此时立即实施70及其以后的步骤，即用液压泵向封隔胶囊注水充压，防治空气泄露，并保持排气管关闭，为避难空间空气保压和增压。此时，因为钻杆内有气体注入，避难空间的水位应该开始下降，受困人员的活动空间得以增加。如果在钻杆空气持续注入的情况下，水位仍然在上升，则说明封隔胶囊没有封堵严密，胶囊与孔壁之间仍在漏气，则应该对封隔胶囊补充加压，增加的压力不应大于已有压力的0.5倍。

因水位下降使得避难空间增加达到可以接受的程度时，应逐渐开启排气阀门，直至水位不升不降为止。

总之，避难空间水位的升降可以通过排气阀门加以控制。

钻杆进风，排气管回风，避难空间就处于通风状态，受困人员就有足够的氧气使用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。