CN204804841U - 一种采空区煤自燃指标气体采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采空区煤自燃指标气体采集装置，它包含沿采空区氧化升温带内及回风巷道方向布置的高压管(1)，所述的高压管(1)之间通过连接套管(4)轴向连接固定，每个高压管(1)的中部设置有与其内部相连通的探头管(2)，所述的高压管(1)内设置有数根与抽气泵相连的束管(3)，该束管(3)的另一端延伸至各个探头管(2)中，所述束管(3)的端部通过固定卡(7)固定在探头管(2)的端部附近。本实用新型抗高压、强度大，不仅能防止采空区煤岩体冒落压裂管路，更能在一定半径内弯曲满足实际布置需求；高压管为橡胶管，耐高温防老化、延长寿命，能防止在高温烟气和水蒸汽的作用下氧化和腐蚀，持久强度，并具有良好的组织稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种束管取气装置及方法，尤其涉及一种采空区煤自燃指标气体采集装置。
背景技术
矿井下采空区预埋束管取气分析是研究采空区遗煤氧化分布规律，确定工作面采空区遗煤自燃“三带”分布范围的主要手段。目前，我国绝大部分矿井采空区利用真空抽气泵将采样气体通过预埋束管抽至地面，利用色谱分析气体组份的变化情况。以期对采空区自燃火灾的早期预测及火灾危险程度识别。然而，实践中发现，气体束管监测***的束管管路部分及测点处管路设计成为了整个***出现故障最多的部分。由于束管外为钢管保护，其管路数较多、线路长，束管分路箱及快速接头较多、为塑料材质且管径较小，束管管路易积水、积尘导致束管管路堵塞故障，甚至出现堵死；更常见的是煤岩体冒落或机械碰撞使钢管破坏，导致束管管路出现漏气，甚至造成管路压裂断路，目前经实践测试和相似模拟实验数据可得出，采空区煤岩体冒落应力约在5Mpa左右，最大可达到7Mpa。目前，对此状况还没有较为有效的报警机制及维护措施，导致矿井气体束管监测***检测结果不准确，影响矿井气体束管监测***的实用性及可靠性。目前，在采空区布点大多在上下顺槽布点，采空区内部还是一个盲区，导致部分内部高温点无法探测形成隐患，致使监测没有形成全方位多角度化。综上，不足可概括为：
(1)钢管保护其强度较差且无柔韧性，维护困难，矿压及采空区冒落煤岩体易压裂束管导致漏气，或直接砸断管路导致短路；
(2)测点探头处管路设计不合理，易积水、煤岩体粉尘易进入，进入后难以清除；影响气体传输检测。
(3)采空区监测点布置不合理，没有实现采空区全方位立体多角度监测。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种采空区煤自燃指标气体采集装置，它能有效地解决背景技术中所存在的问题。
为了解决背景技术中所存在的问题，它包含沿采空区氧化升温带内及回风巷道方向布置的高压管1，所述的高压管1之间通过连接套管4轴向连接固定，每个高压管1的中部设置有与其内部相连通的探头管2，所述的高压管1内设置有数根与负压取气装置相连的束管3，该束管3的另一端延伸至各个探头管2中，所述束管3的端部通过固定卡7固定在探头管2的端部附近。
所述的探头管2通过三通5或者二通管8与高压管1相连，所述的三通5或者二通管8分别通过加固锚杆6固定在采空区的内壁上，其中，二通管8位于高压管1的最外端。
所述高压管1的一端为平顶锥形结构，其锥面上设置有数圈等距排列的外部卡槽10，所述高压管1的另一端设置有内部卡槽9，所述高压管1设置有外部卡槽10的一端穿过连接套管4与上一节高压管1的内部卡槽9卡接配合，所述连接套管4的内部设置有内螺纹，所述高压管1位于靠近外部卡槽10的一端附近设置有与接套管4中内螺纹旋接配合的外螺纹11。
所述探头管2整体为U型结构。
所述的负压取气装置为自动负压抽气泵或手动负压抽气气囊中的至少一种。
由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：
(1)抗高压、强度大，不仅能防止采空区煤岩体冒落压裂管路，更能在一定半径内弯曲满足实际布置需求；
(2)高压管为橡胶管，耐高温防老化、延长寿命，能防止在高温烟气和水蒸汽的作用下氧化和腐蚀，持久强度，并具有良好的组织稳定性；
(3)测点管头为U型设计，不仅能防止采空区煤岩体冒落而导致堵塞管口，还能防水防尘保障气体获取；
(4)高压管连接采用内嵌式螺纹加固方式，不仅能密封加固连接，更能起保护高压管端头作用；
(5)高压管与测点管头连接三通底部设计为平板并加固锚杆，且四周用绳索拉直为固定测点探头及高压管路提供了保障，并为精确测定实际采空区预先规划区域气体增加了可靠性；
(6)负压取气装置为内置电源，本安型设计，适用于矿井下气体实时自动采集，安全高效；
(7)根据采空区尺寸进行网状布点，能准确判别采空区“三带”范围，为煤自燃防治提供科学依据。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型中监测点的布置示意图；
图2是本实用新型的管路结构图；
图3是高压管的放大图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参看图1-3，本具体实施方式是采用以下技术方案予以实现，它包含沿采空区氧化升温带内及回风巷道方向布置的高压管1，所述的高压管1之间通过连接套管4轴向连接固定，每个高压管1的中部设置有与其内部相连通的探头管2，所述的高压管1内设置有数根与负压取气装置相连的束管3，该束管3的另一端延伸至各个探头管2中，所述束管3的端部通过固定卡7固定在探头管2的端部附近。
所述的探头管2通过三通5或者二通管8与高压管1相连，所述的三通5或者二通管8分别通过加固锚杆6固定在采空区的内壁上，使探头管2能在采空区沿空侧一定高度，且不被冒落煤岩体及其他障碍物所碰撞移位，其中，二通管8位于高压管1的最外端。
所述高压管1的一端为平顶锥形结构，其锥面上设置有数圈等距排列的外部卡槽10，所述高压管1的另一端设置有内部卡槽9，所述高压管1设置有外部卡槽10的一端穿过连接套管4与上一节高压管1的内部卡槽9卡接配合，所述连接套管4的内部设置有内螺纹，所述高压管1位于靠近外部卡槽10的一端附近设置有与接套管4中内螺纹旋接配合的外螺纹11。
所述探头管2整体为U型结构。
所述的负压取气装置为自动负压抽气泵或手动负压抽气气囊中的至少一种。
所述的束管3通过对其进行编号及颜色处理来确定其所抽气体所属的采空区位置，并对抽出的气体进行CO、CO2、C2H2、C2H4、C2H6等气体进行实时检测，以确定采空区内温度及煤体自燃状况。
所述的高压胶管1，可根据实际采空区煤岩体冒落压力，设计为可弯曲耐高压为10～20Mpa，孔径为30～200mm胶管。单根长度为5m～50m。目前的高压管在市场上分类较多已成熟应用于复杂的地下岩层结构、地下水、石油、天然气等矿产资源的提取，主要包括岩芯外管、岩芯内管、套管、等，材料也各不相同。
所述探头管2的设计根据采空区遗煤厚度、区域漏风强度及温度和周围环境等参数来确定尺寸L1和L2，材料选用高压钢管，为获取气体可增大端口面积，呈到漏斗状。
以某矿采空区为例对取气实施方法进一步说明：
采空区遗煤自燃大体可划分为三个带，即散热带、氧化升温带和窒息带。这三个带在生产工作面呈动态变化，主要受工作面推进速度、采空区最小浮煤厚度、采空区极限漏风强度、采空区极限氧浓度四个因素影响。然而，松散煤体的堆积状态及厚度是提供煤体自燃的物质基础。根据以往的采掘经验可知，采空区内部浮煤较多的区域为上下顺槽。由于综采工艺在两道不放顶煤，在采掘过程中，受到地压的作用，煤体跨落，容易形成松散状态，堆积在顺槽内，随着工作面的推进，这部分浮煤进入采空区深部，达到浮煤自燃所需的蓄热环境及漏风条件，容易引起自然发火。
以山东某矿2302N工作面为例，进行工作面测点布置，工作面走向长950m，倾向长300m，采用单一长壁后退式采煤法。图1为采掘面工作及测点布置示意图，从切眼开始，采空区内以上下顺槽为主线，整个布点如网状均匀安置。在工作面推进过程中进行管路预埋，实现实时观测整个采空区的气体变化，最后根据监测点的气体浓度等值线图来划分采空区三带。随着工作面的推进，逐步增加监测点，根据工作面宽度，图中Lm为横向监测点间距，设置为50m，Ln为纵向监测点间距，设置为100m。横向每200m进行抽气监测，在此范围内即可确定一个“三带”区域，随着工作面的推进，“三带”也随之移动，呈现一定的相关性。最终得出氧化升温带宽度及区域，从而为煤自燃防控提供科学依据
由于采用了以上技术方案，本具体实施方式具有以下有益效果：
(1)抗高压、强度大，不仅能防止采空区煤岩体冒落压裂管路，更能在一定半径内弯曲满足实际布置需求；
(2)高压管为橡胶管，耐高温防老化、延长寿命，能防止在高温烟气和水蒸汽的作用下氧化和腐蚀，持久强度，并具有良好的组织稳定性；
(3)测点管头为U型设计，不仅能防止采空区煤岩体冒落而导致堵塞管口，还能防水防尘保障气体获取；
(4)高压管连接采用内嵌式螺纹加固方式，不仅能密封加固连接，更能起保护高压管端头作用；
(5)高压管与测点管头连接三通底部设计为平板并加固锚杆，为固定测点探头及高压管路提供了保障，并为精确测定实际采空区预先规划区域气体增加了可靠性；
(6)负压取气装置为内置电源，本安型设计，适用于矿井下气体实时自动采集，安全高效；
(7)根据采空区尺寸进行网状布点，能准确判别采空区“三带”范围，为煤自燃防治提供科学依据。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种采空区煤自燃指标气体采集装置，其特征在于它包含沿采空区氧化升温带内及回风巷道方向布置的高压管(1)，所述的高压管(1)之间通过连接套管(4)轴向连接固定，每个高压管(1)的中部设置有与其内部相连通的探头管(2)，所述的高压管(1)内设置有数根与负压取气装置相连的束管(3)，该束管(3)的另一端延伸至各个探头管(2)中，所述束管(3)的端部通过固定卡(7)固定在探头管(2)的端部附近。
2.根据权利要求1所述一种采空区煤自燃指标气体采集装置，其特征在于所述的探头管(2)通过三通(5)或者二通管(8)与高压管(1)相连，所述的三通(5)或者二通管(8)分别通过加固锚杆(6)固定在采空区的内壁上，其中，二通管(8)位于高压管(1)的最外端。
3.根据权利要求1所述的一种采空区煤自燃指标气体采集装置，其特征在于所述高压管(1)的一端为平顶锥形结构，其锥面上设置有数圈等距排列的外部卡槽(10)，所述高压管(1)的另一端设置有内部卡槽(9)，所述高压管(1)设置有外部卡槽(10)的一端穿过连接套管(4)与上一节高压管(1)的内部卡槽(9)卡接配合，所述连接套管(4)的内部设置有内螺纹，所述高压管(1)位于靠近外部卡槽(10)的一端附近设置有与接套管(4)中内螺纹旋接配合的外螺纹(11)。
4.根据权利要求1所述的一种采空区煤自燃指标气体采集装置，其特征在于所述探头管(2)整体为U型结构。
5.根据权利要求1所述的一种采空区煤自燃指标气体采集装置，其特征在于所述的负压取气装置为自动负压抽气泵或手动负压抽气气囊中的至少一种。
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