本發(fā)明涉及煤礦施鉆技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置。

背景技術(shù)：

目前煤礦井下施工過程中主要采用水、壓風、機械三種排渣類型。壓風排渣，粉塵大、工作環(huán)境差、易引發(fā)孔內(nèi)著火；機械排渣，粉塵相對較低、排渣能力受多種因素制約，易引發(fā)孔內(nèi)著火；水排渣，粉塵小，不會產(chǎn)生孔內(nèi)著火，但是在突出煤層中鉆進中噴孔加劇。突出煤層采用水排渣噴孔加劇原因主要有三個方因素共同作用所導(dǎo)致，一方面是水降低了孔壁煤體強度，易使孔壁失穩(wěn)塌陷，使噴孔幾率上升；另一方面，水與煤渣受鉆具的擾動透氣性低，容易堵塞鉆孔，使孔內(nèi)形成承壓瓦斯包，當承壓瓦斯足以克服阻礙時，噴孔也就發(fā)生了；再一方面，噴孔前孔壁煤體受壓，噴孔期間孔壁煤體卸壓，孔壁煤體頻繁地受壓、卸壓使煤體穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致噴孔頻次增多，噴孔強度增強。

噴孔會引發(fā)一系列的安全問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是大量煤屑噴出后堆積在巷道中，影響作業(yè)與衛(wèi)生條件；二是高速噴出的煤屑與瓦斯容易傷及作業(yè)人員，尤其是在更換、拆卸安裝鉆桿的過程中，噴孔更易傷及作業(yè)人員；三是高強度噴孔，易使防噴裝置失效，甚至使防噴孔裝置整體推移傷及作業(yè)人員、抱死或掩埋鉆機、堵塞施鉆人員安全退路；四是噴煤同時伴有大量瓦斯快速噴出，易導(dǎo)致作業(yè)地點及回風系統(tǒng)風流瓦斯超限，嚴重時導(dǎo)致施工地點風流逆轉(zhuǎn)、人員窒息；五是當作業(yè)點及回風流瓦斯?jié)舛冗_到爆炸濃度范圍，遇火會發(fā)生瓦斯爆炸。

機械排渣方式，排渣能力低，鉆孔施工深度受限；壓風排渣、壓風與機械混合排渣方式排渣能力強，但是粉塵濃度高，環(huán)境污染嚴重，易出現(xiàn)孔內(nèi)著火事故；水排渣方式排渣能力強，但是噴孔頻次明顯增加、噴孔強度顯著增強，亟需研發(fā)一種新的裝置，既能減少噴孔頻次、降低噴孔強度，也能減少產(chǎn)塵量、改善作業(yè)環(huán)境，還能降低鉆頭溫度、防止鉆頭摩擦產(chǎn)生高溫引發(fā)孔內(nèi)著火風險的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，能減小噴孔強度以及起到防火降塵作用的裝置，可以實現(xiàn)打鉆自動配水，停鉆自動停止配水，配水量依據(jù)煤層含水率的大小，實現(xiàn)可控可調(diào)。鉆孔施工期間，在壓風管道中自動配加少量水形成水霧，使水霧與噴出的煤均勻混合形成合理配比的煤渣保證施鉆順暢，且能降低粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，同時提高鉆具降溫效果，降低鉆頭高溫磨損程度、降低燒鉆或孔內(nèi)著火風險。本裝置適用于壓風排渣、壓風與機械混合排渣鉆進。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是：它包含穩(wěn)壓水箱給水閥、穩(wěn)壓水箱水位計、穩(wěn)壓水箱水位觀測閥、凈化過濾裝置、針形微量液體閥門、配水開關(guān)、壓風系統(tǒng)配水噴頭、壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)、水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)、微量液體流量計、壓風系統(tǒng)風壓表、供水系統(tǒng)水壓表、鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥、止回閥、穩(wěn)壓儲水箱，所述的穩(wěn)壓儲水箱連接有壓風管道與供水管道并帶有穩(wěn)壓水箱水位計，所述的穩(wěn)壓儲水箱下端設(shè)置有與壓風管道相連接的壓風系統(tǒng)配水噴頭，從而形成水霧壓入鉆孔內(nèi)，所述的供水管道與穩(wěn)壓儲水箱之間的連接處設(shè)置有穩(wěn)壓水箱給水閥，所述的穩(wěn)壓儲水箱上設(shè)置有穩(wěn)壓水箱水位觀測閥，所述的壓風管道與穩(wěn)壓儲水箱之間的連接處設(shè)置有凈化過濾裝置、針形微量液體閥門、配水開關(guān)，所述的壓風管道底部靠近配水開關(guān)的位置設(shè)置有壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)，所述的供水管道底部靠近壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)的位置設(shè)置有水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)，所述的針形微量液體閥門與配水開關(guān)之間設(shè)置有微量液體流量計，所述的壓風管道上靠近壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)的上端設(shè)置有壓風系統(tǒng)風壓表，所述的供水管道上靠近水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)的上端設(shè)置有供水系統(tǒng)水壓表，所述的壓風管道與供水管道外部連接有鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥，所述的壓風管道連接鉆機處設(shè)置有止回閥。

所述的壓風管道輸入端設(shè)置有壓風閥門，所述的供水管道輸入端設(shè)置有水源閥門。

所述的壓風系統(tǒng)配水噴頭與壓風管道二者間的合理配比是利用測試儀表和閥門的操作臺控制的。

所述的穩(wěn)壓儲水箱可保持配給水壓穩(wěn)定，壓風系統(tǒng)配水噴頭可提高霧化效果。

所述的鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥與各類管道可應(yīng)用軟管連接，軟管長度以方便施工為宜；通過鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥可實現(xiàn)合理風水配比與風水連動。

所述的穩(wěn)壓儲水箱、針形微量液體閥門、配水開關(guān)、微量液體流量計可實現(xiàn)向壓風管道中的配給水量可知、可調(diào)、可控，結(jié)合現(xiàn)場條件通過壓風系統(tǒng)配水噴頭實現(xiàn)最佳排渣、降溫、防塵效果。

所述的壓風系統(tǒng)風壓表可實現(xiàn)間接判斷孔內(nèi)排渣通暢情況，當風壓增大時預(yù)示排渣不暢，應(yīng)采用迂回鉆進；當風壓接近或等于供風系統(tǒng)壓力時，預(yù)示已發(fā)生或正在發(fā)生噴孔，應(yīng)及時采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施。

所述的供水系統(tǒng)水壓表通過水壓表的讀數(shù)來判斷供水系統(tǒng)是否正常，實現(xiàn)無水停止鉆進。

所述的止回閥可阻止水進入壓風系統(tǒng)污染壓風配水裝置。

本發(fā)明的工作原理：一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，施工前，根據(jù)現(xiàn)場煤層含水率及單位時間產(chǎn)渣量計算合理配水量調(diào)節(jié)針形液體閥門，通過微量液體流量計顯示確定針形流量計開啟狀態(tài)，以保障向壓風系統(tǒng)中合理穩(wěn)定的配給水量，鉆具在施工巖石段時，打開水源閥門，采用水力排渣，此時由于止回閥的作用可避免水進入壓風系統(tǒng)，此時采用水力排渣和降溫降塵與常規(guī)鉆孔施工無異，依據(jù)鉆孔施工參數(shù)設(shè)計，當鉆孔施工將要達到煤層層位時關(guān)閉水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)，同時打開配水閥門、壓風閥門實現(xiàn)風力排渣，當加、卸鉆桿需要停風時，同時關(guān)閉壓風閥門和配水閥門，在鉆進穿煤過程中，觀測孔內(nèi)排出鉆渣情況，保持孔內(nèi)排出的鉆渣抓起成團，松手成沙，當抓起鉆渣握緊不能成團時，應(yīng)調(diào)整針型閥適當加大配給水量，當松開手掌鉆渣較濕不能成沙時，應(yīng)調(diào)整針型閥適當減少配給水量，當風壓增大時預(yù)示排渣不暢，應(yīng)采用迂回鉆進，保持鉆屑與壓風、瓦斯涌出通暢；當風壓接近或大于供風系統(tǒng)靜態(tài)風壓力時，預(yù)示將要發(fā)生或已發(fā)生噴孔抱鉆事故，應(yīng)及時采取相應(yīng)的安全措施處置，當孔內(nèi)發(fā)生著火風險時，應(yīng)及時關(guān)閉供風閥門，開啟供水閥門。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明有益效果為：以該發(fā)明一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，能減小噴孔強度以及起到防火降塵作用的裝置，可以實現(xiàn)打鉆自動配水，停鉆自動停止配水，配水量依據(jù)煤層含水率的大小，實現(xiàn)可控可調(diào)。鉆孔施工期間，在壓風管道中自動配加少量水形成水霧，使水霧與噴出的煤均勻混合形成合理配比的煤渣保證施鉆順暢，且能降低粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，同時提高鉆具降溫效果，降低鉆頭高溫磨損程度、降低燒鉆或孔內(nèi)著火風險。本裝置適用于壓風排渣、壓風與機械混合排渣鉆進。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：穩(wěn)壓水箱給水閥1、穩(wěn)壓水箱水位計2、穩(wěn)壓水箱水位觀測閥3、凈化過濾裝置4、針形微量液體閥門5、配水開關(guān)6、壓風系統(tǒng)配水噴頭7、壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)8、水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)9、微量液體流量計10、壓風系統(tǒng)風壓表11、供水系統(tǒng)水壓表12、鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥13、止回閥14、穩(wěn)壓儲水箱15、壓風管道16、供水管道17、壓風閥門18、水源閥門19。

具體實施方式

參看圖1所示，本具體實施方式采用的技術(shù)方案是：它包含穩(wěn)壓水箱給水閥1、穩(wěn)壓水箱水位計2、穩(wěn)壓水箱水位觀測閥3、凈化過濾裝置4、針形微量液體閥門5、配水開關(guān)6、壓風系統(tǒng)配水噴頭7、壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)8、水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)9、微量液體流量計10、壓風系統(tǒng)風壓表11、供水系統(tǒng)水壓表12、鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥13、止回閥14、穩(wěn)壓儲水箱15，所述的穩(wěn)壓儲水箱15連接有壓風管道16與供水管道17并帶有穩(wěn)壓水箱水位計2，所述的穩(wěn)壓儲水箱15下端設(shè)置有與壓風管道16相連接的壓風系統(tǒng)配水噴頭7，從而形成水霧壓入鉆孔內(nèi)，所述的供水管道17與穩(wěn)壓儲水箱15之間的連接處設(shè)置有穩(wěn)壓水箱給水閥1，所述的穩(wěn)壓儲水箱15上設(shè)置有穩(wěn)壓水箱水位觀測閥3，所述的壓風管道16與穩(wěn)壓儲水箱15之間的連接處設(shè)置有凈化過濾裝置4、針形微量液體閥門5、配水開關(guān)6，所述的壓風管道16底部靠近配水開關(guān)6的位置設(shè)置有壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)8，所述的供水管道17底部靠近壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)8的位置設(shè)置有水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)9，所述的針形微量液體閥門5與配水開關(guān)6之間設(shè)置有微量液體流量計10，所述的壓風管道16上靠近壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)8的上端設(shè)置有壓風系統(tǒng)風壓表11，所述的供水管道17上靠近水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)9的上端設(shè)置有供水系統(tǒng)水壓表12，所述的壓風管道16與供水管道17外部連接有鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥13，所述的壓風管道16連接鉆機處設(shè)置有止回閥14。

進一步的，所述的壓風管道16輸入端設(shè)置有壓風閥門18，所述的供水管道17輸入端設(shè)置有水源閥門19。

進一步的，所述的壓風系統(tǒng)配水噴頭7與壓風管道16二者間的合理配比是利用測試儀表和閥門的操作臺控制的。

進一步的，所述的穩(wěn)壓儲水箱15可保持配給水壓穩(wěn)定，壓風系統(tǒng)配水噴頭7可提高霧化效果。

進一步的，所述的鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥13與各類管道可應(yīng)用軟管連接，軟管長度以方便施工為宜；通過鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥13可實現(xiàn)合理風水配比與風水連動。

進一步的，所述的穩(wěn)壓儲水箱15、針形微量液體閥門5、配水開關(guān)6、微量液體流量計10可實現(xiàn)向壓風管道16中的配給水量可知、可調(diào)、可控，結(jié)合現(xiàn)場條件通過壓風系統(tǒng)配水噴頭7實現(xiàn)最佳排渣、降溫、防塵效果。

進一步的，所述的壓風系統(tǒng)風壓表11可實現(xiàn)間接判斷孔內(nèi)排渣通暢情況，當風壓增大時預(yù)示排渣不暢，應(yīng)采用迂回鉆進；當風壓接近或等于供風系統(tǒng)壓力時，預(yù)示已發(fā)生或正在發(fā)生噴孔，應(yīng)及時采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施。

進一步的，所述的供水系統(tǒng)水壓表12通過水壓表的讀數(shù)來判斷供水系統(tǒng)是否正常，實現(xiàn)無水停止鉆進。

進一步的，所述的止回閥14可阻止水進入壓風系統(tǒng)污染壓風配水裝置。

本發(fā)明的工作原理：一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，施工前，根據(jù)現(xiàn)場煤層含水率及單位時間產(chǎn)渣量計算合理配水量調(diào)節(jié)針形液體閥門，通過微量液體流量計顯示確定針形流量計開啟狀態(tài)，以保障向壓風系統(tǒng)中合理穩(wěn)定的配給水量，鉆具在施工巖石段時，打開水源閥門，采用水力排渣，此時由于止回閥的作用可避免水進入壓風系統(tǒng)，此時采用水力排渣和降溫降塵與常規(guī)鉆孔施工無異，依據(jù)鉆孔施工參數(shù)設(shè)計，當鉆孔施工將要達到煤層層位時關(guān)閉水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)，同時打開配水閥門、壓風閥門實現(xiàn)風力排渣，當加、卸鉆桿需要停風時，同時關(guān)閉壓風閥門和配水閥門，在鉆進穿煤過程中，觀測孔內(nèi)排出鉆渣情況，保持孔內(nèi)排出的鉆渣抓起成團，松手成沙，當抓起鉆渣握緊不能成團時，應(yīng)調(diào)整針型閥適當加大配給水量，當松開手掌鉆渣較濕不能成沙時，應(yīng)調(diào)整針型閥適當減少配給水量，當風壓增大時預(yù)示排渣不暢，應(yīng)采用迂回鉆進，保持鉆屑與壓風、瓦斯涌出通暢；當風壓接近或大于供風系統(tǒng)靜態(tài)風壓力時，預(yù)示將要發(fā)生或已發(fā)生噴孔抱鉆事故，應(yīng)及時采取相應(yīng)的安全措施處置，當孔內(nèi)發(fā)生著火風險時，應(yīng)及時關(guān)閉供風閥門，開啟供水閥門。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明有益效果為：以該發(fā)明一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，能減小噴孔強度以及起到防火降塵作用的裝置，可以實現(xiàn)打鉆自動配水，停鉆自動停止配水，配水量依據(jù)煤層含水率的大小，實現(xiàn)可控可調(diào)。鉆孔施工期間，在壓風管道中自動配加少量水形成水霧，使水霧與噴出的煤均勻混合形成合理配比的煤渣保證施鉆順暢，且能降低粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，同時提高鉆具降溫效果，降低鉆頭高溫磨損程度、降低燒鉆或孔內(nèi)著火風險。本裝置適用于壓風排渣、壓風與機械混合排渣鉆進。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，其特征在于：它包含穩(wěn)壓水箱給水閥(1)、穩(wěn)壓水箱水位計(2)、穩(wěn)壓水箱水位觀測閥(3)、凈化過濾裝置(4)、針形微量液體閥門(5)、配水開關(guān)(6)、壓風系統(tǒng)配水噴頭(7)、壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(8)、水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(9)、微量液體流量計(10)、壓風系統(tǒng)風壓表(11)、供水系統(tǒng)水壓表(12)、鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥(13)、止回閥(14)、穩(wěn)壓儲水箱(15)，所述的穩(wěn)壓儲水箱(15)連接有壓風管道(16)與供水管道(17)并帶有穩(wěn)壓水箱水位計(2)，所述的穩(wěn)壓儲水箱(15)下端設(shè)置有與壓風管道(16)相連接的壓風系統(tǒng)配水噴頭(7)，所述的供水管道(17)與穩(wěn)壓儲水箱(15)之間的連接處設(shè)置有穩(wěn)壓水箱給水閥(1)，所述的穩(wěn)壓儲水箱(15)上設(shè)置有穩(wěn)壓水箱水位觀測閥(3)，所述的壓風管道(16)與穩(wěn)壓儲水箱(15)之間的連接處設(shè)置有凈化過濾裝置(4)、針形微量液體閥門(5)、配水開關(guān)(6)，所述的壓風管道(16)底部靠近配水開關(guān)(6)的位置設(shè)置有壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(8)，所述的供水管道(17)底部靠近壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(8)的位置設(shè)置有水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(9)，所述的針形微量液體閥門(5)與配水開關(guān)(6)之間設(shè)置有微量液體流量計(10)，所述的壓風管道(16)上靠近壓風排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(8)的上端設(shè)置有壓風系統(tǒng)風壓表(11)，所述的供水管道(17)上靠近水力排渣系統(tǒng)控制開關(guān)(9)的上端設(shè)置有供水系統(tǒng)水壓表(12)，所述的壓風管道(16)與供水管道(17)外部連接有鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥(13)，所述的壓風管道(16)連接鉆機處設(shè)置有止回閥(14)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，其特征在于：所述的壓風管道(16)輸入端設(shè)置有壓風閥門(18)，所述的供水管道(17)輸入端設(shè)置有水源閥門(19)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，其特征在于：所述的鉆機操作系統(tǒng)儀表及控制閥(13)與各類管道可應(yīng)用軟管連接。

技術(shù)總結(jié)

一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，它涉及煤礦施鉆技術(shù)領(lǐng)域。以該發(fā)明一種煤礦井下施鉆的風水聯(lián)動裝置，能減小噴孔強度以及起到防火降塵作用的裝置，可以實現(xiàn)打鉆自動配水，停鉆自動停止配水，配水量依據(jù)煤層含水率的大小，實現(xiàn)可控可調(diào)。鉆孔施工期間，在壓風管道中自動配加少量水形成水霧，使水霧與噴出的煤均勻混合形成合理配比的煤渣保證施鉆順暢，且能降低粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，同時提高鉆具降溫效果，降低鉆頭高溫磨損程度、降低燒鉆或孔內(nèi)著火風險。本裝置適用于壓風排渣、壓風與機械混合排渣鉆進。

技術(shù)研發(fā)人員：趙鵬濤;徐東方;連昌寶;魏佳男;陳滔;覃佐亞;馬合意;王壯麗

受保護的技術(shù)使用者：湖南省煤炭科學研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.05.29

技術(shù)公布日：2020.08.07