一种俯孔排渣除水装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿作业施工技术领域，尤其涉及一种俯孔排渣除水装置。


背景技术：

2.煤矿生产中，煤与瓦斯突出是一种严重的安全威胁之一，因此煤与瓦斯突出矿井或煤层在煤炭开采之前需要进行钻孔抽采瓦斯，多数情况下瓦斯抽采孔为水平孔或上向孔，排渣排水较为顺畅。煤矿很多情况下需要选择俯孔瓦斯抽采，施工俯孔瓦斯抽采孔时因为重力因素造成排渣困难，为解决这一问题多采用水力排渣。水力排渣在施工结束后，孔内会积留大量的煤渣和积水，当孔内含有积水时，瓦斯通道堵塞不畅，瓦斯无法采出或瓦斯抽采浓度不高，瓦斯抽采效率极低。并且在用水利增透方式进行俯孔施工，钻孔下部也存在积水情况，也会极大地降低瓦斯抽采效率。
3.适用于地面的双壁钻杆、反循环排水排渣工艺受煤矿井下作业空间和作业环境限制，无法达到理想的排水效果，且无法解决积水问题。俯孔瓦斯抽采孔和小角度水力化措施孔瓦斯浓度不高、抽采效率低下，不仅可能导致瓦斯抽采空白带的产生，甚至增加了煤与瓦斯突出概率，严重威胁到煤矿生产安全。因此，亟待一种适用于俯孔瓦斯抽采孔的、能够方便地将抽采孔内积存的煤渣﹑积水排出的排渣储水装置。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种俯孔排渣除水装置。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种俯孔排渣除水装置，包括排渣除水腔，所述排渣除水腔上设有上管、下管和排渣管，所述上管的顶端设有上密封组件，所述下管和上管同轴设置，下管通过下密封组件连接有胶囊封孔器，所述胶囊封孔器上设有注水口和连接管，所述连接管的外侧壁上设有外螺纹一，连接管的顶端设有内径逐渐减小的下收缩部一；
6.所述下密封组件包括下密封套筒和下密封圈，下管的下部伸入下密封套筒内且其外侧设有环形密封槽，所述下密封套筒的顶端设有环形内挡沿一，所述环形内挡沿一的内径与下管的外径相匹配，连接管的上部伸入下密封套筒内，下密封套筒的内壁上设有用于与连接管连接的内螺纹一，所述下密封圈设于下管和连接管之间且位于下密封套筒内，下密封圈的外径与下密封套筒的内径相匹配，下密封圈上设有与环形内挡沿一相匹配的环形内凸台和与下收缩部一相匹配的下收缩部二，所述排渣管设于排渣除水腔的侧部。
7.优选的，所述排渣除水腔为球形。
8.优选的，所述上密封组件包括上密封套筒和上密封圈，所述上密封套筒的顶端设有环形内挡沿二，上密封套筒的内壁上设有内螺纹二，所述上管的上部伸入上密封套筒内且设有与上密封套筒连接的外螺纹二，上管的顶端设有内径逐渐减小的上收缩部一，所述上密封圈设于环形内挡沿二和上管之间且位于上密封套筒内，上密封圈上设有与上收缩部一相匹配的上收缩部二。
9.优选的，所述上密封圈为弹性密封圈。
10.优选的，下管的下部依次设有环形外挡沿一和环形外挡沿二，其中环形外挡沿一的外径与下密封套筒的内径相匹配，环形外挡沿二的外径小于环形外挡沿一，环形外挡沿一和环形外挡沿二之间形成环形密封槽。
11.优选的，所述排渣管上设有外螺纹三或内螺纹三。
12.优选的，所述排渣管连接有渣水分离装置或瓦斯防喷装置。
13.优选的，所述排渣管上设有阀门。
14.优选的，排渣除水腔、上管、下管、排渣管、连接管均采用具有耐压强度的塑料材质。
15.本实用新型还包括能够使一种俯孔排渣除水装置正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。
16.本实用新型能够将钻孔底部的残余煤渣快速排出，排渣结束后再通过钻杆注气可将钻孔内积水排出，大大提高了钻孔透气性显著提高和瓦斯抽采效率。
17.上密封组件和下密封组件结构简单，能在更换钻杆后形成良好的密封，防止注气时漏压。
18.本实用新型在钻孔孔口处进行密封能够加强除水效果，注水排渣时，排渣管上的阀门一直打开，渣水从排渣管流出；注气排水步骤中憋压排水时，关闭排渣管上的阀门，排渣除水腔及排渣管内的压力不断上升，排渣管与大气压压差增大，此时打开排渣管上的阀门，气体携水快速喷出，能提高排水流速，加强气体对水的携带能力，打开阀门后排渣出水腔内压力迅速下降，此时再次关闭阀门，排渣除水腔内压力再次升高与外界形成较高压力梯度，再次打开阀门进行排水，以此循环，从而提高排水效果。
19.本实用新型实现了下向俯孔瓦斯抽采孔和小角度水力化措施孔的排渣、排水，能够较为彻底的排出孔内积水，消除水封效应，降低孔内水分﹐从根本上打通瓦斯流动通道，显著提高透气性。本实用新型在排渣除水后可将连接管部分留在钻孔直接接入瓦斯抽采管路进行抽采。
附图说明
20.图1是本实施例的结构示意图。
21.图2是图1的爆炸示意图。
22.图3是本实施例使用时的结构示意图。
23.图中：1排渣除水腔、2上管、3下管、4排渣管、5胶囊封孔器、6注水口、7连接管、8下密封套筒、9下密封圈、10环形内挡沿一、11内螺纹一、12环形内凸台、13下收缩部二、14钻杆、15上密封套筒、16上密封圈、17环形内挡沿二、18外螺纹二、19上收缩部二、20环形外挡沿一、21环形外挡沿二、22阀门。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例
28.参见图1-3，一种俯孔排渣除水装置，包括排渣除水腔1，所述排渣除水腔1上设有上管2、下管3和排渣管4，所述上管2的顶端设有上密封组件，所述下管3和上管2同轴设置，下管3通过下密封组件连接有胶囊封孔器5，所述胶囊封孔器5上设有注水口6和连接管7，所述连接管7的外侧壁上设有外螺纹一，连接管7的顶端设有内径逐渐减小的下收缩部一。
29.所述下密封组件包括下密封套筒8和下密封圈9，下管3的下部伸入下密封套筒8内且其外侧设有环形密封槽，所述下密封套筒8的顶端设有环形内挡沿一10，所述环形内挡沿一10的内径与下管3的外径相匹配，连接管7的上部伸入下密封套筒8内，下密封套筒8的内壁上设有用于与连接管7连接的内螺纹一11，所述下密封圈9设于下管3和连接管7之间且位于下密封套筒8内，下密封圈9的外径与下密封套筒8的内径相匹配，下密封圈9上设有与环形内挡沿一10相匹配的环形内凸台12和与下收缩部一相匹配的下收缩部二13，所述排渣管4设于排渣除水腔1的侧部。本实施例中，上管2内穿入钻杆14，钻杆14为中空设置且用于接入注水管或注气管，钻杆14贯穿本装置到达钻孔底部，钻杆14与连接管7之间形成环形排渣空间。下管3与胶囊封孔器5通过下密封组件连接并密封，具体为：胶囊封孔器5上的连接管7与下密封套筒8通过螺纹连接，下管3伸入下密封套筒8内并与下密封圈9通过环形密封槽、环形内凸台12卡接，同时下密封套筒8上的环形内挡沿一10及下管3压紧下密封圈9形成密封。下密封圈9可选用橡胶密封圈。下收缩部一和下收缩部二13的设置能在下密封圈9挤压后形成更好的密封效果。
30.所述排渣除水腔1为球形。这种设置能形成较大的排渣除水空间，在注气排水步骤中关闭阀门进行憋压排水时排渣除水腔内能与外界形成较大的压力梯度，从而可以瞬间释放并携水快速喷出，产生较好的排水效果。
31.所述上密封组件包括上密封套筒15和上密封圈16，所述上密封套筒15的顶端设有环形内挡沿二17，上密封套筒15的内壁上设有内螺纹二，所述上管2的上部伸入上密封套筒15内且设有与上密封套筒15连接的外螺纹二18，上管2的顶端设有内径逐渐减小的上收缩部一，所述上密封圈16设于环形内挡沿二17和上管2之间且位于上密封套筒15内，上密封圈16上设有与上收缩部一相匹配的上收缩部二19。上密封组件对钻杆14和上管2进行密封，具体为：上管2伸入上密封套筒15内并与上密封套筒15螺纹连接，上密封圈16设于钻杆14外且
设于环形内挡沿二17和上管2之间，上密封圈16对钻杆14外壁形成挤压，与此同时环形内挡沿二17压紧上密封圈16，从而对上管2和钻杆14的衔接处进行密封。上收缩部一和上收缩部二19的设置能在上密封圈16挤压后形成更好的密封效果。
32.所述上密封圈16为弹性密封圈。
33.下管3的下部依次设有环形外挡沿一20和环形外挡沿二21，其中环形外挡沿一20的外径与下密封套筒8的内径相匹配，环形外挡沿二21的外径小于环形外挡沿一20，环形外挡沿一20和环形外挡沿二21之间形成环形密封槽。环形外挡沿一和环形外挡沿二的设置能在下管和连接管之间形成双重卡接结构，并形成迷宫密封，不仅提高了下管与下密封圈、下密封套管、胶囊封孔器连接的稳定性，而且密封效果较好。
34.所述排渣管4上设有外螺纹三或内螺纹三。这种设置便于排渣管4与渣水分离装置或瓦斯防喷装置连接。
35.所述排渣管4连接有渣水分离装置或瓦斯防喷装置。渣水分离装置能对从排渣管4排出的渣水混合物进行分离；瓦斯防喷装置能防止瓦斯超限从排渣口涌出。渣水分离装置、瓦斯防喷装置均为现有技术，不再详述。
36.所述排渣管上设有阀门22。
37.排渣除水腔、上管、下管、排渣管、连接管均采用具有耐压强度的塑料材质。
38.使用本实用新型公开的装置进行排渣除水时，按以下步骤进行：
39.(1)扩孔和安装
40.在钻孔作业前，使用扩孔工具对钻孔位置进行扩孔并扩孔至略大于封孔器的直径，钻孔完成后将钻杆14伸入钻孔底部，将本装置的胶囊封孔器从钻杆14顶端套在钻杆14外，然后将胶囊封孔器送入扩孔后的钻孔内，在钻孔外将胶囊封孔器5的连接管7通过下密封组件与排渣除水腔1的下管3连接，利用上密封组件对排渣除水腔1的上管2和钻杆14之间进行挤压密封，通过增压泵从注水口6向胶囊封孔器5注水，使胶囊封孔器5膨胀对钻孔孔口进行密封。
41.(2)注水排渣
42.打开排渣管4上的阀门22，通过钻杆14(此时钻杆14连接注水管，注水管上设有增压泵)向钻孔的底部通入高压水，在水压作用下，钻孔下部的煤水混合物经过环形排渣空间向上进入排渣除水腔，而后通过排渣管4排出，当观测到排渣管4排出的煤水混合物中的煤渣基本消失时结束注水排渣，进行下一步骤。
43.(3)注气排水
44.关闭增压泵，将钻杆14上的注水管卸下，并将钻杆14通过压风管路与压风设备连接，通过钻杆14向钻孔的底部通入高压气体；在气压作用下，钻孔下部的积水经过环形排渣空间向上进入排渣除水腔，而后通过排渣管4排出，当排渣管4有空气排出并出现“噗噗”声、排水量明显减少时，关闭排渣管4上的阀门22，过一段时间再迅速打开阀门22，空气会携水快速喷出，重复上述操作直至排渣管4处喷水很少或只有气体喷出时结束。
45.(4)拆卸
46.重复上述操作直至排渣管4处喷水很少或只有气体喷出时，关闭压风设备，排出胶囊封孔器5内的水使胶囊封孔器5收缩，将本装置拆下，退出钻孔内钻具，封孔并网带抽即可。
47.本实用新型使用时通过胶囊封孔器5和上密封组件固定，并且无需退出钻杆14，可以直接在钻孔孔口处安装，能减少作业时间；利用钻孔作业中的中空的钻杆14作为注水注气通道，无需重新下放注水注气管道；通过胶囊封孔器5密封，密封效果好，可重复利用，拆卸方便。
48.本实用新型适用于俯孔抽采孔，便于将钻孔内积存的煤渣、积水排出，消除水封效应，降低孔内水分，增加抽采管周边煤体的透气性，提高瓦斯抽采效率。
49.以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。