一种煤矿用自动渣气分离装置及方法与流程

1.本发明涉及渣气分离装置技术领域，具体为一种煤矿用自动渣气分离装置及方法。


背景技术：

2.近年来，随着煤矿采掘深度的增加，遇到各种复杂地质煤层的情况越来越普遍，这增加了煤矿井下钻孔施工的难度，尤其是对钻孔过程中渣屑的处理，目前钻孔施工过程中对于渣屑的处理主要有两种方式，一种是以水为媒介对渣屑进行冲洗将其排出孔外，另一种是以风力为媒介利用风流将渣屑携带出孔外。
3.对于松软破碎复杂煤层钻孔施工过程中渣屑的处理，通常采用的是以风力为媒介的处理方式，其原因是以水为媒介的渣屑处理方式在渣屑冲洗排放过程中会导致本身就不牢固的钻孔壁产生坍塌的问题，使孔壁坍塌形成废孔，所以为了减少废孔的产生，在钻进松软破碎复杂煤层时会采用井下的空气风源或者氮气气源输送至钻头切削位置，利用风流将渣屑携带至孔外，这种渣屑处理的方式虽然可以有降低解松软破碎复杂煤层钻孔壁的坍塌概率，但在排渣过程中会产生大量的粉尘导致煤矿井下粉尘超标，会严重影响煤矿井下的安全生产和人员健康。
4.目前为了解决上述粉尘超标的问题，主要采用喷淋水或雾的除尘方式，但是该方式的除尘效果以及除尘率均不佳，无法从根本上解决钻场粉尘超标的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤矿用自动渣气分离装置及方法由以下具体技术手段所达成：包括分离罐，分离罐上设置有进料口、出气口和出渣口，进料口和出气口分别连接在分离罐的侧壁上，出渣口位于分离罐的底部，分离罐内设置有管道和螺旋状路径延长板，螺旋状路径延长板绕接在管道上并位于管道和分离罐内侧壁之间，管道的上端连接在进料口上，管道下端的侧壁上开设有若干导向分流孔，螺旋状路径延长板上插接有若干过滤片，分离罐上设置有注水口，管道上套接有波浪板，波浪板位于导向分流孔和螺旋状路径延长板之间，管道与波浪板之间连接有防堵塞机构。
6.优选技术方案一：所述分离罐分为上下两个部分，且上部分罐体可升降的连接在下部分罐体上,管道固定连接在上部分罐体上，便于对分离罐内部结构进行检测维修以及跟换。
7.优选技术方案二：所述过滤片为过滤网片，分离罐内侧壁上设置有与用于清洗过滤网片的喷头，喷头连接在注水口上，对过滤网片进行冲洗，延长其使用的时间。
8.优选技术方案三：所述螺旋状路径延长板滑动连接在管道上，过滤片的上端面滑动插接在螺旋状路径延长板上，对分离后的气体进行再次过滤。
9.优选技术方案四：所述若干导向分流孔分成若干个间距相同的竖排孔，竖排孔呈沿着管道的周向均匀分布，使气渣混合物里的渣屑可以充分的水混合在一起，提高了气渣
分离的效率。
10.优选技术方案五：所述波浪板呈环状，且波纹从圆心向外扩散。
11.优选技术方案六：所述防堵塞机构包括不完全圆环、连接杆、滑动板、固定轴、漂浮板和弹性件，漂浮板通过固定轴滑动连接在波浪板上，弹性件套设在固定轴上且位于漂浮板和波浪板之间，滑动板固定连接在漂浮板上且滑动连接在固定轴上，不完全圆环滑动插接在管道上与导向分流孔相对应，连接杆的两端分别转动连接在不完全圆环和滑动板上，有效避免导向分流孔发生堵塞的情况。
12.一种煤矿用自动渣气分离方法，与一种煤矿用自动渣气分离装置配合完成，包括以下步骤:
13.s1：准备阶段，由注水口向分离罐内注入一定量的水，水位高度介于导向分流孔和波浪板之间。
14.s2：完成s1之后，在钻孔施工的过程中，带有压力的气渣混合物通过进料口和管道由管道的下端口以及导向分流孔进入水中进行分离处理，分离出的渣屑与水混合形成水渣混合物，分离出的气体沿着螺旋状路径延长板由出气口排出。
15.s3:钻孔施工结束后通过出渣口将水渣混合物排出，之后可对分离罐进行清洗。
16.本发明具备以下有益效果：1、该煤矿用自动渣气分离装置及方法通过分离罐、管道、螺旋状路径延长板、导向分流孔、过滤片、波浪板以及防堵塞机构的组合作用，对钻孔施工过程中产生的气渣混合物进行有效的分离，相应避免的粉尘的产生，提高了煤矿井下生产的安全性，降低矿井下工作环境对工作人员身体健康的影响。
17.2、该煤矿用自动渣气分离装置及方法防堵塞机构可有效防止导向分流孔堵塞，确保气渣分离的正常进行，相应的提高了气渣分离的效率和效果，且无需人工参与，自动化程度较高。
18.3、该煤矿用自动渣气分离装置及方法通过防堵塞机构可增加水的活跃度，相应的提高了水与渣屑混合的效果。
19.4、该煤矿用自动渣气分离装置及方法通过管道和螺旋状路径延长板组合作用可对气压进行一定程度的调整，避免气压过大影响气渣分离的效率甚至发生逆流的情况。
20.5、该煤矿用自动渣气分离装置及方法通过波浪板可使气渣分离后的部分气体进行再次与水接触进行二次分离，在一定程度上提高了气渣的分离率。
附图说明
21.图1为本发明整体结构示意图。
22.图2为本发明分离罐局部剖视结构示意图。
23.图3为本发明图2中a处的放大图。
24.图4为本发明不完全圆环与管道连接关系结构示意图。
25.图5为本发明波浪板俯视结构示意图。
26.图6为本发明图5中a
‑
a剖面的剖切示意图。
27.图7为本发明波浪板和管道连接关系结构示意图。
28.图中：1、分离罐；2、进料口；3、出气口；4、出渣口；5、管道；6、螺旋状路径延长板；7、导向分流孔；8、过滤片；9、注水口；10、波浪板；11、防堵塞机构；111、不完全圆环；112、连接
杆；113、滑动板；114、固定轴；115、漂浮板；116、弹性件；12、喷头。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1
‑
7，一种煤矿用自动渣气分离装置，包括分离罐1，分离罐1上设置有进料口2、出气口3和出渣口4，进料口2和出气口3分别连接在分离罐1的侧壁上，出渣口4位于分离罐1的底部，出渣口4上安装有用于控制其通断的电控刀闸阀，分离罐1内设置有管道5和螺旋状路径延长板6，螺旋状路径延长板6连接在管道5上并位于管道5和分离罐1内侧壁之间，管道5焊接在分离罐1上且位于分离罐1的中心位置，管道5的上端连接在进料口2上，管道5下端的侧壁上开设有若干导向分流孔7，若干导向分流孔7分成若干个间距相同的竖排孔，竖排孔沿着管道5的周向均匀分布，利用若干导向分流孔7可对注入水中气渣混合进行横向的分流导向，使气渣混合物可以与水进行多方位多点的互动混合，使气渣混合物里的渣屑可以充分和水混合在一起，提高了气渣分离的效率，螺旋状路径延长板6上插接有若干过滤片8，螺旋状路径延长板6对经过气渣分离的气流进行导向并延长其流动的路径结合过滤片8的使用，对流经气流进行再次过滤，进一步提高气渣分离的效果，分离罐1上设置有注水口9，注水口9上安装有用于控制其通断的电控球阀，管道5上套接有波浪板10，波浪板10位于导向分流孔7和螺旋状路径延长板6之间，管道5与波浪板10之间连接有防堵塞机构11。
31.参阅图1，分离罐1分为上下两个部分，且上部分罐体可升降的连接在下部分罐体上，管道5固定连接在上部分罐体上，这里可以通过电动升降杆带动上部分的升降控制其与下部分罐体的连接与分开，便于对分离罐1内部结构进行检测维修以及跟换。
32.参阅图1，过滤片8为过滤网片，分离罐1内侧壁上设置有与用于清洗过滤网片的喷头12，喷头12通过连接管连接在注水口9上，这里在喷头12与注水口9之间设置通断控制开关，根据需要启动通断控制开关，利用喷头12向过滤网片喷水对其进行清洗。
33.参阅图2，螺旋状路径延长板6滑动连接在管道5上，在一定强度的气流下可做一定距离的移动，进而避免气压过大影响气渣分离的效率甚至发生逆流的情况，过滤片8的上端面滑动插接在螺旋状路径延长板6上，过滤片8的下端面与螺旋状路径延长板6保持一定的距离，便于过滤片8清洗过程中过滤物沿着螺旋状路径延长板6顺利的流下。
34.参阅图4和图5，波浪板10呈环状，且波纹从圆心向外扩散，利用波浪板10形成的波浪阻挡面给经过气渣分离向上流动的气体一个阻挡作用力，使其流动方向发生变化，部分气体与水进行二次接触，再次的对气体内的渣屑进行分离。
35.参阅图3和图4，防堵塞机构11包括不完全圆环111、连接杆112、滑动板113、固定轴114、漂浮板115和弹性件116，漂浮板115通过固定轴114滑动连接在波浪板10上，弹性件116套设在固定轴114上且位于漂浮板115和波浪板10之间，滑动板113固定连接在漂浮板115上且滑动连接在固定轴114上，不完全圆环111滑动插接在管道5上与导向分流孔7相对应，连接杆112的两端分别转动连接在不完全圆环111和滑动板113上。
36.工作原理：该煤矿用自动渣气分离装置对气渣混合物进行分离的过程中，钻孔施工过程中产生的气渣混合物依次通过进料口2和管道5进入水中，此时渣屑与水混合，而气体因密度较低、水溶性差由水中分离出来并向上流动经过螺旋状路径延长板6由出气口3排出，气体由水中分离出来的过程中会在水的表面产生气泡，在气泡的作用下，漂浮在水面的漂浮板115在气泡的作用下会沿着固定轴114向上滑动一定的距离，在滑动的过程中会同步的带动滑动板113滑动，滑动板113向上滑动的过程中，通过连接杆112带动不完全圆环111向上运动，如图4所示，此时不完全圆环111受到管道5的限制在管道5上滑动，其位于管道5内的一端向导向分流孔7内移动，可将孔内的堵塞物顶出，防止导向分流孔7堵塞，当气泡消失的时候，在重力作用以及弹性件116的作用下漂浮板115做复位运动同时还会因惯性作用而发生一定程度的振动，而在气渣分离的过程中会持续间断的产生气泡，因此不完全圆环111会持续间断的做上述往复运动，进而可有效避免导向分流孔7发生堵塞的情况，保证气渣分离的正常进行，相应的提高了气渣分离率以及分离的效果，同时在不完全圆环111、连接杆112、滑动板113以及漂浮板115运动的过程中会增加水的活跃度，进一步提高其与渣屑混合的效果，气体与水分离向上流动的过程中会遇到波浪板10，在波浪板10的作用下，部分气体会与水进行二次接触，可对气体内夹带的残余渣屑进行二次分离，之后气体流经螺旋状路径延长板6结合过滤片8的作用对气体进行再次的过滤，进一步的提高了气渣分离率和分离的效果，综上，通过对钻孔施工过程中产生的气渣混合物进行有效的分离，来降低粉尘的产生，相应的提高了煤矿井下生产的安全性，降低矿井下工作环境对工作人员身体健康的影响。
37.其次，当完成钻孔工作时，通过出渣口4将渣水混合物排出，在排出的过程中，漂浮板115失去了水的浮力，在重力的作用下，漂浮板115、滑动板113、连接杆112均向下运动，如图3所示，此时不完全圆环111位于管道5外部的一端向导向分流孔7内运动，并堵在导向分流孔7内，避免渣水混合物在排放的过程中堵塞导向分流孔7影响后面的气渣分离。
38.一种煤矿用自动渣气分离方法，与一种煤矿用自动渣气分离装置配合完成，包括以下步骤:
39.s1：准备阶段，打开电控球阀由注水口9向分离罐1内注入一定量的水，水位高度介于导向分流孔7和波浪板10之间，这里可以设置一个水位传感器或者液位开关对水位进行监测，当水位到达预设高度的时候，根据监测结果关系电控球阀。
40.s2：完成s1之后，在钻孔施工的过程中，带有压力的气渣混合物通过进料口2和管道5由管道5的下端口以及导向分流孔7进入水中进行分离处理，分离出的渣屑与水混合形成渣水混合物，分离出的气体向上流动经过波浪板10沿着螺旋状路径延长板6由出气口3排出，在这一过程中可对气体进行再次的过滤分离。
41.s3:钻孔施工结束后通过出渣口4将水渣混合物排出，之后可通过注水口9向分离罐1内注水对罐壁进行冲洗。
42.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。