本发明涉及瓦斯利用,具体地说是涉及一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置及方法。
背景技术:
1、瓦斯集中抽采装置是一种连接所有抽采管道,对瓦斯进行集中抽采的设备,用于以减少矿井瓦斯涌出量、预防瓦斯事故并实现资源化利用,瓦斯集中抽采装置通常设置于地表或地下巷道中,现有瓦斯集中抽采装置在抽采瓦斯的过程中,当因采掘活动、地质变化导致某一区域内瓦斯浓度异常升高时,通常通过调节该区域对应抽采支管的阀门开度或泵站负压以提高抽采速率,将瓦斯浓度控制在安全范围内,然而,这种局部调整方式存在系统性缺陷:虽然提高抽采速率可加速该管道内瓦斯的抽排,但由于所有抽采管道均接入同一集气系统,单一路径的流量突变会破坏系统整体的压力平衡,导致其他管道压强差发生变化,这种干扰不仅会降低其他抽采单元的工作效率,还会因系统压力反馈使目标管道自身的抽采速率偏离预设值,存在瓦斯浓度控制失效、能源浪费甚至局部瓦斯积聚风险。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置及方法,用以克服或者部分克服上述背景中提出的问题。
2、为了达到上述目的,本发明所采用的技术解决方案如下:
3、一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,包括有第一管道,所述第一管道固接并连通有均匀分布的多个连接管,所述第一管道内固接有第二管道,所述第二管道设置有与所述连接管数量相同的通孔,且所述第二管道上所有通孔的位置分别与相邻所述连接管的位置一一对应,所述连接管内固接有调节壳,所述调节壳滑动连接有滑动架,所述滑动架与相邻所述调节壳之间固接有第一弹簧,所述滑动架靠近所述第一管道的一侧固接有定位壳,所述定位壳位于相邻所述连接管内,所述定位壳靠近所述第一管道的一侧固接有连接杆,所述连接杆穿过所述第二管道上相邻的通孔,所述连接杆远离所述定位壳的一端固接有密封板,所述密封板用于对所述第二管道上对应的通孔进行封堵。
4、进一步说明,所述滑动架的外侧固接有周向均匀分布的第一弹性板,所述滑动架的内侧固接有周向均匀分布的第二弹性板,且所述第一弹性板和所述第二弹性板均与所述调节壳接触,所述滑动架固接有气囊,所述气囊位于周向分布的所述第一弹性板和周向分布的所述第二弹性板之间,所有所述第一弹性板和所有所述第二弹性板均用于限制所述气囊的大小,控制所述气囊对相邻所述调节壳上通孔的遮挡面积。
5、进一步说明,所述第一弹性板与相邻所述第二弹性板之间固接有定型板,所述定型板用于限制所述气囊的位置,所述调节壳滑动连接有与所述定型板数量相同的导向板,所述导向板用于限制所述第一弹性板形变的方向。
6、进一步说明,所述连接管固接并连通有u形管,所述u形管内设置有调节腔和滑动腔,同一所述u形管内的所述调节腔和所述滑动腔连通,所述调节腔和所述滑动腔分别位于相邻所述调节壳的两侧,且所述滑动腔与所述第一管道之间的距离小于相邻所述调节腔与所述第一管道之间的距离,所述u形管滑动连接有活塞杆,所述活塞杆位于相邻所述调节腔内,所述活塞杆固接有限位架,所述限位架于相邻所述滑动腔内移动,所述限位架一端探出相邻所述滑动腔并限制相邻所述定位壳的位置。
7、进一步说明,所述定位壳的截面为阶梯形,且同一所述定位壳内相邻阶梯面之间设置有斜面。
8、进一步说明,所述u形管密封滑动连接有调节杆,所述调节杆与相邻所述活塞杆之间固接有第二弹簧,所述u形管转动连接有螺纹杆,所述螺纹杆与相邻所述调节杆螺纹连接,所述螺纹杆用于调整相邻所述调节杆的位置。
9、进一步说明,所述u形管内固接有两个定位环,两个所述定位环均位于所述调节腔内,所述定位环用于限制所述活塞杆移动的范围。
10、进一步说明,所述u形管内固接有多个限位环,且多个所述限位环均位于相邻两个所述定位环之间,所述限位环用于增加相邻所述活塞杆移动的阻力。
11、进一步说明,所述限位架固接有升降架,所述升降架与所述u形管密封滑动连接,所述u形管上固接有刻度架,所述刻度架用于显示所述升降架的位置。
12、一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置的使用方法,基于上述一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,包括以下步骤:
13、s1:先将支管与对应的连接管连通,随后将气泵与第一管道连通,之后启动气泵抽取第一管道和第二管道内的瓦斯,使第一管道和第二管道产生负压,第一管道通过连接管抽取支管内的瓦斯;
14、s2:在瓦斯流经连接管的过程中,由于调节壳两侧存在压强差,瓦斯推动活塞杆移动并压缩第二弹簧,活塞杆带动限位架移动,使限位架远离活塞杆的一端移动至定位壳中部阶梯面所处的区间;
15、s3:在上述限位架受气压影响向上移动后,流经调节壳的瓦斯推动定位壳移动并压缩第一弹簧,第一弹性板和第二弹性板带动气囊移动,使气囊形变并减小对调节壳通孔的遮挡,增加瓦斯通过调节壳的速率;
16、s4:当支管附近的瓦斯总量增加后,调节壳两侧压强差进一步增大,活塞杆再次带动限位架向上移动,使限位架处于定位壳靠近调节壳一侧阶梯面所处的区间内;
17、s5:在上述限位架再次移动后,瓦斯再次推动定位壳移动,气囊再次形变减小对调节壳通孔的影响,使瓦斯通过调节壳的速率增加,定位壳带动密封板移动解除对第二管道上对应通孔的密封,使第二管道亦通过连接管抽取该支管内的瓦斯;
18、s6:当支管附近的瓦斯抽取完成后,调节壳两侧的压强差减小,第一弹簧推动定位壳移动复位,第二弹簧推动活塞杆移动复位。
19、本发明的有益技术效果是:
20、1、本发明在与连接管连通的支管内瓦斯的总量增加后,通过定位壳带动密封板移动解除对第二管道上对应通孔的密封,使第二管道通过该通孔抽取连接管内的瓦斯,从而减小对其它连接管抽采速率的影响。
21、2、本发明在定位壳靠近第一管道的过程中,通过第一弹性板和第二弹性板调整气囊的形状,使气囊对调节壳上通孔的遮挡面积减小,进而进一步增加该连接管内瓦斯的流速,加快瓦斯向第二管道内的流动。
22、3、本发明通过多个限位环对活塞杆的位置进行固定,增加限位架位置的稳定性,使限位架在不同阶段稳定限制定位壳的位置,使得气囊在限位架与定位壳不同位置接触时形状均保持稳定,从而保证连接管与第一管道之间流通面积的稳定性。
1.一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,包括有第一管道,所述第一管道固接并连通有均匀分布的多个连接管,所述第一管道内固接有第二管道,所述第二管道设置有与所述连接管数量相同的通孔,且所述第二管道上所有通孔的位置分别与相邻所述连接管的位置一一对应,所述连接管内固接有调节壳,所述调节壳滑动连接有滑动架,所述滑动架与相邻所述调节壳之间固接有第一弹簧,所述滑动架靠近所述第一管道的一侧固接有定位壳,所述定位壳位于相邻所述连接管内,所述定位壳靠近所述第一管道的一侧固接有连接杆,所述连接杆穿过所述第二管道上相邻的通孔,所述连接杆远离所述定位壳的一端固接有密封板,所述密封板用于对所述第二管道上对应的通孔进行封堵。
2.根据权利要求1所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述滑动架的外侧固接有周向均匀分布的第一弹性板,所述滑动架的内侧固接有周向均匀分布的第二弹性板,且所述第一弹性板和所述第二弹性板均与所述调节壳接触,所述滑动架固接有气囊,所述气囊位于周向分布的所述第一弹性板和周向分布的所述第二弹性板之间,所有所述第一弹性板和所有所述第二弹性板均用于限制所述气囊的大小,控制所述气囊对相邻所述调节壳上通孔的遮挡面积。
3.根据权利要求2所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述第一弹性板与相邻所述第二弹性板之间固接有定型板,所述定型板用于限制所述气囊的位置,所述调节壳滑动连接有与所述定型板数量相同的导向板,所述导向板用于限制所述第一弹性板形变的方向。
4.根据权利要求3所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述定位壳的截面为阶梯形,且同一所述定位壳内相邻阶梯面之间设置有斜面。
6.根据权利要求5所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述u形管密封滑动连接有调节杆,所述调节杆与相邻所述活塞杆之间固接有第二弹簧,所述u形管转动连接有螺纹杆,所述螺纹杆与相邻所述调节杆螺纹连接,所述螺纹杆用于调整相邻所述调节杆的位置。
7.根据权利要求6所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述u形管内固接有两个定位环,两个所述定位环均位于所述调节腔内,所述定位环用于限制所述活塞杆移动的范围。
8.根据权利要求7所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述u形管内固接有多个限位环,且多个所述限位环均位于相邻两个所述定位环之间,所述限位环用于增加相邻所述活塞杆移动的阻力。
9.根据权利要求8所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,其特征在于,所述限位架固接有升降架,所述升降架与所述u形管密封滑动连接,所述u形管上固接有刻度架,所述刻度架用于显示所述升降架的位置。
10.一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置的使用方法,其特征在于,按照权利要求9所述的一种深部煤层底板多功能巷道瓦斯集中抽采装置,使用方法如下: