煤矿井下打钻密封降尘防喷装置的制作方法

1.本发明涉及煤矿设备技术领域，具体地，涉及一种煤矿井下打钻密封降尘防喷装置。


背景技术：

2.在突出煤层打钻过程中经常出现从钻孔中喷出煤与瓦斯的现象，这种现象在现场称为“喷孔”。喷孔时喷出的瓦斯常导致作业地点瓦斯超限，甚至达到爆炸极限。相关技术中提出了密封防喷装置以解决“喷孔”问题，但是在实际施工过程中，空心钻杆通过风排渣或水排渣形成高压“喷孔”，相关技术中的密封防喷装置在应对高压“喷孔”时，密封能力不足，且密封装置的密封圈与钻杆之间易产生高温火花，安全性低。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明的实施例提出一种煤矿井下打钻密封降尘防喷装置，所述煤矿井下打钻密封降尘防喷装置针对高压力“喷孔”的密封可靠性高，又可以避免因摩擦高温出现火花，提高施工安全性。
5.本发明实施例的煤矿井下打钻密封降尘防喷装置包括：集气罩，所述集气罩具有沿其长度方向延伸的空腔，所述空腔在所述集气罩的长度方向上具有相对的第一开口和第二开口，且所述集气罩的外壁上设有第一排放口，钻杆适于通过所述第一开口伸入所述空腔内并从所述第二开口伸出；排放组件，所述排放组件通过排放管路与所述第一排放口连通，所述排放组件适于将所述集气罩内的水和粉尘排放至外界；密封组件，所述密封组件包括隔套和两个密封圈，所述隔套空套在所述钻杆上并位于所述集气罩的第一开口侧，且所述隔套与所述集气罩连接，两个所述密封圈分别连接在所述隔套的两端，所述密封圈的内周面与所述钻杆的外周面密封配合，两个所述密封圈之间形成密封空腔，且邻近所述集气罩的所述密封圈可封堵所述第一开口，所述隔套的外壁设有注水口；供水组件，所述供水组件可通过水管与所述注水口连通以向所述密封空腔内注水。
6.本发明实施例的煤矿井下打钻密封降尘防喷装置，集气罩和密封组件均空套在钻杆上，集气罩可以收集钻探产生的瓦斯和水并通过集气罩上的排放孔转移至外界，密封组件包括具有注水口的隔套和连接在隔套两端的密封圈，两个密封圈之间形成密封腔室，密封组件位于集气罩的第一开口侧并与集气罩连接以利用密封圈封堵第一开口，供水组件通过注水口向密封腔室注水以平衡密封空腔和集气罩内的压力，由此，既可以克服高压力“喷孔”工况下，气体密封能力不足的问题，又可以利用水对钻杆和密封圈的接触面进行降温，避免因摩擦高温出现火花，提高施工安全性。
7.在一些实施例中，所述密封圈为刷式密封圈。
8.在一些实施例中，所述供水组件包括水压降压器，所述水压降压器的进水口与静压水管路连通，所述水压降压器的出水口与注水口连通。
9.在一些实施例中，所述排放组件包括负压放水器和瓦斯抽放管路，所述负压放水器包括第一进口，所述第一进口与所述第一排放口连通，所述负压放水器的出口与所述瓦斯抽放管路连通。
10.在一些实施例中，所述煤矿井下打钻密封降尘防喷装置还包括气水分离器，所述集气罩的外壁上设有第二排放口，所述气水分离器的进口与所述第二排放口连通，所述气水分离器的出口与所述瓦斯抽放管路连通。
11.在一些实施例中，所述负压放水器还包括第二进口，所述第二进口与所述气水分离器的出口连通。
12.在一些实施例中，所述集气罩包括相连的第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一开口，所述第二部分具有第二开口，所述第一部分和所述第二部分一体形成或通过法兰连接，所述第一排放口和所述第二排放口均形成在所述第一部分的外壁上。
13.在一些实施例中，所述第二部分的内周面为弧面，且所述第二部分的内周面包括引流段，所述引流段的截面积沿邻近所述第一部分的方向逐渐减小。
附图说明
14.图1是根据本发明实施例的煤矿井下打钻密封降尘防喷装置的结构示意图。
15.图2是根据本发明实施例的煤矿井下打钻密封降尘防喷装置的局部结构示意图。
16.附图标记：
17.集气罩1，第一部分11，第一排放口111，第二排放口112，第二部分12，排放组件2，负压放水器21，瓦斯抽放管路22，气液分离器3，供水组件4，水压降压器41，静压水管路42，钻机5，钻杆51，密封组件6，隔套61，注水口611，密封圈62。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.如图1和图2所示，根据本发明实施例的煤矿井下打钻密封降尘防喷装置包括集气罩1、排放组件2和密封组件6。
20.如图1和图2所示，集气罩1具有沿其长度方向延伸的空腔，空腔在集气罩1的长度方向上具有相对的第一开口和第二开口，且集气罩1的外壁上设有第一排放口111，钻杆51适于通过第一开口伸入空腔内并从第二开口伸出。换言之，集气罩1套设在钻杆51上，且第一开口罩在钻孔处，则钻杆51钻探产生的煤渣、水和瓦斯可沿着钻孔从第二开口喷入空腔内，完成对排放物的收集，而第一排放口111可以将集气罩1内的煤渣、水和瓦斯排至外界。
21.具体地，排放组件2通过排放管路与第一排放口111连通，排放组件2适于将所述集气罩1内的水、粉尘和瓦斯排放至外界。如图1所示，排放组件2包括负压放水器21和瓦斯抽放管路22，负压放水器21包括第一进口，第一进口与第一排放口111连通，负压放水器21的出口与瓦斯抽放管路22连通。由此，集气罩1可以收集水、煤渣和瓦斯，排放组件2可以将上述排放物送入瓦斯抽放管路22以将瓦斯等排放物转移出去，避免出现作业地点瓦斯超限甚至爆炸的现象。
22.进一步地，如图2所示，密封组件6包括隔套61和两个密封圈62，隔套61空套在钻杆
51上并位于集气罩1的第一开口侧，且隔套61与集气罩1连接，两个密封圈62分别连接在隔套61的两端，密封圈62的内周面与钻杆51的外周面密封配合，两个密封圈62之间形成密封空腔，且邻近集气罩1的密封圈62可封堵第一开口，隔套61的外壁设有注水口611，供水组件4可通过水管与注水口611连通以向密封空腔内注水。
23.可以理解的是，密封组件6可以封闭第一开口从而使集气罩1内的瓦斯、水等排放物不会从第一开口喷出，而瓦斯和水会朝向封堵在第一开口处的密封圈62施加压力，供水组件4通过向密封空腔内注水可以平衡密封圈62两侧的压力，从而使密封圈62保持与钻杆51的密封贴合状态，保证密封的可靠性。
24.另外，发明人发现，相关技术中采用气体密封的方式来控制密封圈的两侧平衡，但是，由于密封圈与钻杆密封接触，则伴随着钻杆的旋转，钻杆和密封圈之间容易产生摩擦并出现火花，极易引发瓦斯爆炸。
25.且在实际施工过程中，空心钻杆通过风排渣或水排渣，气体密封难以克服高压力，实际密封效果不理想。而本技术通过采用注水的方式可以对钻杆进行有效降温，防止密封圈和钻杆的接触面出现摩擦火花，且注水密封能够克服高压力“喷孔”问题，密封可靠性高，设备整体安全性高。
26.本发明实施例的煤矿井下打钻密封降尘防喷装置，集气罩和密封组件均空套在钻杆上，集气罩可以收集钻探产生的瓦斯和水并通过集气罩上的排放孔转移至外界，密封组件包括具有注水口的隔套和连接在隔套两端的密封圈，两个密封圈之间形成密封腔室，密封组件位于集气罩的第一开口侧并与集气罩连接以利用密封圈封堵第一开口，供水组件通过注水口向密封腔室注水以平衡密封空腔和集气罩内的压力，由此，既可以克服高压力“喷孔”工况下，气体密封能力不足的问题，又可以利用水对钻杆和密封圈的接触面进行降温，避免因摩擦高温出现火花，提高施工安全性。
27.可选地，密封圈62为刷式密封圈62，以降低密封圈62和钻杆51摩擦产生局部高温的概率。
28.进一步地，如图1和图2所示，供水组件4包括水压降压器41，水压降压器41的进水口与静压水管路2连通，水压降压器41的出水口与注水口611连通。
29.进一步地，如图1和图2所示，煤矿井下打钻密封降尘防喷装置还包括气水分离器，集气罩1的外壁上设有第二排放口112，气水分离器的进口与第二排放口112连通，气水分离器的出口与瓦斯抽放管路22连通。可以理解的是，多个排放口可以提高排放效率，避免因瓦斯、水等排放不及时导致安全隐患，且气水分离器可以快速抽取集气罩1内的瓦斯，提高瓦斯排放效率。
30.进一步地，如图1和图2所示，负压放水器21还包括第二进口，第二进口与气水分离器的出口连通。换言之，负压放水器21可作为气液分离器3与瓦斯抽放管路22连接的中转站，实现气水分离器和负压放水器21共用排放管道，优化管路布局。
31.在一些实施例中，如图2所示，集气罩1包括相连的第一部分11和第二部分12，第一部分11具有第一开口，第二部分12具有第二开口，第一部分11和第二部分12一体形成或通过法兰连接，第一排放口111和第二排放口112均形成在第一部分11的外壁上。可以理解的是，第二部分12插入煤壁中，第二开口与钻孔相对，水和瓦斯沿钻孔可从第二开口喷入集气罩1内。
32.进一步地，如图2所示，第二部分12的内周面为弧面，且第二部分12的内周面包括引流段，引流段的截面积沿邻近第一部分11的方向逐渐减小。换言之，引流段沿邻近第一部分11的方向逐渐收缩以使内周面呈流线形，引流效果好。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。