CN111485945A - 基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，包括安装于下部巷道的盛水容器以及连接于位于上部巷道内的抽采管路上并将抽采管路内积水引流至盛水容器的导水管。本发明充分利用已有巷道布置及相互位置关系，有效解决急倾斜煤层水平分段开采抽采瓦斯矿井在负压瓦斯抽采管路积水问题，该放水装置结构简单，便于矿井自行加工，操作简易且可重复利用，使用寿命长；无需人工频繁检修维护，节约了抽采管路放水器材采购和维护成本，其放水能力大，放水能力受瓦斯管内杂质影响较小，放水能力稳定，使用寿命长，实现了便捷、自动、持续放水，提高了瓦斯抽采效果，为工作面瓦斯高效抽采及安全回采提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置。
背景技术
瓦斯是煤矿安全第一杀手，加强瓦斯抽采、实现“先抽后采”已被确立为瓦斯治理的治本之策。煤层瓦斯抽采期间煤岩层中的水通过裂隙通道进入抽采管网***或者在抽采负压作用下转换成气态进入抽采管网***后因温度变化由气态转变形成液态，而抽采管网中的水在自重和负压作用下沿管道聚集在管网低洼处。抽采管网内的积水若不及时清理会对瓦斯抽采产生多方面的不利影响，主要表现为减少管道内气流的有效断面、增大抽采负压损耗甚至出现抽采负压做无用功、导致管道内煤渣及颗粒物的积聚而阻塞管路等，这些不利因素直接导致抽采负压降低、抽采量减少，从而影响抽采***能力的发挥。目前，煤矿在解决瓦斯抽采管路积水问题时一般采用人工放水和负压自动放水两种形式，前者因耗用人工多、劳动强度大且不能实现连续放水等原因而逐步被负压自动放水器所取代。
在我国，厚煤层储量丰富，分布区域广泛，急倾斜特厚煤层产量相对较小，约占总产量5％左右，但在我国西部和南方地区，80％的矿区赋存有急倾斜煤层，北方和东北地区也有20～30％的矿区赋存有急倾斜煤层。随着煤炭资源的进一步勘探与开发，今后将会有越来越多的急倾斜煤层被开采；也随着现有开采急倾斜煤层矿井的开采深度增加，其瓦斯也将成为急倾斜特厚煤层安全开采的主要难题。此外，矿井煤层群开采的高瓦斯矿区也比较多，例如两淮、阳泉等。特厚煤层分层开采、急倾斜特厚分层分段开采和煤层群开采，为了采掘接续及矿井瓦斯防治，往往在开采工作面的下部一定范围内布置有巷道。现有的自动放水器主要依靠浮力结合磁力改变容器内部空间压力状态的原理实现自动放水功能，瓦斯管内的杂质容易影响浮力阀的起闭性能，需要人工定时维护检修以保证正常的放水功能，且对浮力阀的密封性能要求较高，收瓦斯管内杂质的影响容易导致浮力阀闭合不全影响瓦斯管内的真空度，进而影响瓦斯抽采效率，而且该装置放水能力小、使用寿命短。
因此，基于急倾斜特厚煤层水平分段开采过程中需要一种适应于该开采条件的自动负压放水装置，以满足放水要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，该装置配合急倾斜特厚煤层水平分段开采的已有巷道的位置关系布置，其放水能力大，无需人工频繁检修维护，密封性能好。
本发明的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，包括安装于下部巷道的盛水容器以及连接于位于上部巷道内的抽采管路上并将抽采管路内积水引流至盛水容器的导水管。
进一步，所述盛水容器上设置有溢水口，所述导水管下端伸至盛水容器内液面下。
进一步，所述上部巷道内抽采管路上设有放水口，所述放水口距离溢水口的高度所产生的水柱压力不小于放水口处抽采管路内的最大抽采负压绝对值。
进一步，所述抽采管路上设有用于清理抽采管路内部颗粒物的除渣装置。
进一步，所述除渣装置设有可开启或密闭的除渣口，所述放水口设于除渣装置底部。
进一步，所述放水口处设有用于过滤杂质的滤网。
进一步，所述导水管为软管。
进一步，所述上部巷道向下钻有连通于下部巷道的桥接钻孔，所述导水管经桥接钻孔连接于盛水容器和抽采管路上。
进一步，所述抽采管路上设有三通，所述三通一支路向下连接于除渣装置上。
本发明的有益效果：
本发明通过充分利用已有巷道布置及相互位置关系，有效解决急倾斜特厚煤层水平分段开采或厚煤层分层开采或煤层群联合开采抽采瓦斯矿井在负压瓦斯抽采管路积水问题，该放水装置结构简单，便于矿井自行加工，操作简易且可重复利用，使用寿命长；无需人工频繁检修维护，节约了抽采管路放水器材采购和维护成本，其放水能力大，放水能力受瓦斯管内杂质影响较小，放水能力稳定，使用寿命长，实现了便捷、自动、持续放水，提高了瓦斯抽采效果，为工作面瓦斯高效抽采及安全回采提供了保障。
本发明通过导水管下端没于水面下，对导水管密封，用于隔绝外部气体向抽采管路内摄入，通过盛水容器与导水管简单的配合即可实现放水装置的密封，其密封性能可靠，瓦斯管内的负压恒定，保证瓦斯抽采效率；另外利用上下巷道的高差关系自动克服抽采管路内的负压，保证随时可放水并实现自动、连续放水，提高放水能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明整体布置结构示意图；
图2为放水装置结构示意图；
具体实施方式
图1为本发明整体布置结构示意图；图2为放水装置结构示意图；
如图所示：本实施例的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，包括安装于下部巷道的盛水容器1以及连接于位于上部巷道内的抽采管路上并将抽采管路内积水引流至盛水容器1的导水管2。在急倾斜煤层开采中具有多条呈上下布置的水平巷道，结合图1所示，在上部巷道内敷设有抽采管路10，放水装置连接于抽采管路低洼处，将盛水容器设置于下部巷道内，通过导水管连接于抽采管路以及盛水容器上用于将抽采管路内的积水引流至盛水容器内，通过充分利用已有巷道布置及相互位置关系，有效解决急倾斜特厚煤层水平分段开采或厚煤层分层开采或煤层群联合开采抽采瓦斯矿井在负压瓦斯抽采管路积水问题，该放水装置结构简单，便于矿井自行加工，操作简易且可重复利用；无需人工频繁检修维护，节约了抽采管路放水器材采购和维护成本，其放水能力大，放水能力受瓦斯管内杂质影响较小，放水能力稳定，使用寿命长，实现了便捷、自动、持续放水，提高了瓦斯抽采效果，为工作面瓦斯高效抽采及安全回采提供了保障。
本实施例中，所述盛水容器1上设置有溢水口3，所述导水管2下端伸至盛水容器内液面下。盛水容器为桶状结构，溢水口设于盛水容器侧壁偏上位置，溢水口可正对下部巷道的排水沟使得溢出的水流直接流到排水沟内，或者溢水口可外接排水管将水流排至相应的位置，盛水容器内初设应盛有一定量的水，导水管下端没于水面下，对导水管密封，用于隔绝外部气体向抽采管路内摄入，通过盛水容器与导水管简单的配合即可实现放水装置的密封，其密封性能可靠，保证瓦斯管内的负压恒定，保证瓦斯抽采效率。
本实施例中，所述上部巷道内抽采管路上设有放水口4，所述放水口距离溢水口3的高度所产生的水柱压力不小于放水口处抽采管路内的最大抽采负压绝对值。结合图2所示，利用上下巷道的高差自动克服抽采管路内的负压，可保证随时排水，放水口距离溢水口3的高度为h，h高度水柱压力不小于抽采管路内的最大抽采负压绝对值，该结构可避免盛水容器内水被倒吸至抽采管路内，并保证能够自动、连续放水。
本实施例中，所述抽采管路上设有用于清理抽采管路内部颗粒物的除渣装置5。除渣装置用于对抽采管路内部除渣，以保证正常的放水，避免放水口堵塞。
本实施例中，所述除渣装置设有可开启或密闭的除渣口6，所述放水口设于除渣装置底部。除渣口通过闸阀11实现开启或密闭，通过闸阀的起闭定时通过除渣口对除渣装置内的废渣进行清理，其维护方便，放水口设于除渣装置底部，利于抽采管路内部颗粒物随水流流动再次聚集，便于对颗粒物的集中清理。
本实施例中，所述放水口处设有用于过滤杂质的滤网。放水口设置于除渣装置底部，并通过滤网过滤废渣，以免堵塞放水口致使放水不畅通。
本实施例中，所述导水管为软管。导水软管具有一定的柔性和抗压强度，利于导水管的布置，提高导水管布置的灵活性。
本实施例中，所述上部巷道向下钻有连通于下部巷道的桥接钻孔8，所述导水管经桥接钻孔连接于盛水容器和抽采管路上。在放水口4附近向煤岩层7中施工桥接钻孔，连通上部巷道和下部巷道，钻孔直径大于导水管外径，钻孔直径一般为75～108mm；桥接钻孔中全程安设导水管，导水管上下端应留有一定长度，桥接钻孔与导水管间应进行密封，用于隔绝上、下巷道之间的气体联通并防止上部巷道内水体渗漏；盛水容器应就近安装于下部巷道桥接钻孔揭露点附近，通过桥接钻孔的方式便于导水管短距离布置并利于放水。
本实施例中，所述抽采管路上设有三通9，所述三通一支路向下连接于除渣装置上。三通设于抽采管路低洼处，三通向下的支路通过蝶阀12与除渣装置相连；正常放水过程中应保持蝶阀开启，闸阀关闭。需要检修维护时，关闭蝶阀，打开闸阀，对除渣装置中积聚的煤渣及杂物进行清除，以防杂物堵塞放水口以至导水管放水不畅。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：包括安装于下部巷道的盛水容器以及连接于位于上部巷道内的抽采管路上并将抽采管路内积水引流至盛水容器的导水管。
2.根据权利要求1所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述盛水容器上设置有溢水口，所述导水管下端伸至盛水容器内液面下。
3.根据权利要求2所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述上部巷道内抽采管路上设有放水口，所述放水口距离溢水口的高度所产生的水柱压力不小于放水口处抽采管路内的最大抽采负压绝对值。
4.根据权利要求3所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述抽采管路上设有用于清理抽采管路内部颗粒物的除渣装置。
5.根据权利要求4所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述除渣装置设有可开启或密闭的除渣口，所述放水口设于除渣装置底部。
6.根据权利要求3所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述放水口处设有用于过滤杂质的滤网。
7.根据权利要求1述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述导水管为软管。
8.根据权利要求1所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述上部巷道向下钻有连通于下部巷道的桥接钻孔，所述导水管经桥接钻孔连接于盛水容器和抽采管路上。
9.根据权利要求4所述的基于急倾斜特厚煤层水平分段开采自动负压放水装置，其特征在于：所述抽采管路上设有三通，所述三通一支路向下连接于除渣装置上。
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