矿井钻孔施工的防护装置 【技术领域】
本发明用于矿井钻孔施工中的粉尘脱尘、 尘气分离， 着火信息监测， 瓦斯超限防治。 背景技术
矿井的钻孔施工中， 特别是突出煤层中施工钻孔， 钻孔中会放出大量瓦斯， 造成巷 道风流瓦斯超限和煤尘超限， 特别是在同一条巷道中多台钻机施工时， 更是如此。 巷道风流 瓦斯超限， 会使打钻工作停止， 影响打钻效率， 更为严重的是会引起瓦斯、 煤尘事故。 解决的 办法是边钻边抽放瓦斯， 因此在钻杆周围设有抽放套管， 并采用钻杆中心导入的压缩空气 在孔底吹尘， 使钻孔时产生的瓦斯、 煤 / 岩粉尘沿钻杆和抽放套管之间的间隙排出， 由于直 接通过瓦斯抽放装置的气道排放将会造成空气污染， 现有技术中对钻孔排出烟尘的处理方 式一般采用喷雾淋除尘后再通过瓦斯抽放装置排放， 但喷雾喷头易堵塞、 除尘效果不理想， 并且对于松软岩层还会导致顶底板膨胀， 喷出的水过多会破坏作业环境， 会淋湿工人服装。发明内容 本发明的目的在于提供一种结构简单、 对钻孔施工的尘气分离、 排出瓦斯得以有 效处理的矿井钻孔施工的防护装置。
本发明的技术方案是 ： 一种矿井钻孔施工的防护装置， 包括内部用于盛水的除尘 箱， 除尘箱上设有注水口， 除尘箱顶部设有与箱内部相通的用于与瓦斯抽放装置连接的出 气口， 除尘箱底部设有与箱内部相通的出渣口， 除尘箱上设有与箱内部相通的、 用于接收钻 孔施工中的抽放套管排出的气体入水进气口， 所述入水进气口设于除尘箱的靠近箱底处或 者连接有末端靠近除尘箱箱底处的入水管。
所述除尘箱上设有与箱内部相通的、 用于接收钻孔施工中的抽放套管排出的气体 水上进气口， 所述水上进气口设于除尘箱的靠近箱顶处或者连接有末端靠近除尘箱箱顶处 的透气管。
所述除尘箱中部设有用于维持箱内液面高度的与箱内部相通的溢水口。
所述防护装置还包括与除尘箱配套使用的抽放套管， 抽放套管远离钻孔施工的钻 头的一端设有与套管内部相通的排放口， 排放口通过连接管道与除尘箱上的入水进气口连 通。
所述防护装置还包括与除尘箱配套使用的抽放套管， 抽放套管远离钻孔施工的钻 头的一端设有与套管内部相通的两个排放口， 两个排放口通过两条连接管道分别与除尘箱 上的入水进气口和水上进气口连通。
所述的两个排放口分别设于抽放套管的顶部和底部， 顶部的排放口与入水进气口 连通， 底部的排放口与水上进气口连通。
所述出气口上或出气口连接的抽气通道或除尘箱的箱体安装有用于防火报警的 一氧化碳传感器和 / 或温度传感器。
所述注水口上或注水口连接的注水通道上安装有注水控制阀， 另设有与注水控制 阀控制连接的根据所述的用于防火报警的温度传感器和 / 或一氧化碳传感器发出的信号 来控制注水控制阀开闭的控制电路， 所述的一氧化碳传感器和 / 或温度传感器的信号输出 端与所述控制电路连接。
所述注水口上或注水口连接的注水通道上安装有注水控制阀， 所述出气口上或出 气口连接的抽气通道或除尘箱的箱体安装有温度传感器和 / 或一氧化碳传感器， 另设有与 注水控制阀控制连接的根据接收到温度传感器和 / 或一氧化碳传感器的信号来控制注水 控制阀开闭的控制电路， 温度传感器和 / 或一氧化碳传感器的信号输出端与控制电路连 接。
本发明的防护装置与瓦斯抽放套管配套使用， 使钻孔施工过程中钻孔排出的瓦斯 全部经过防护装置处理后再由相应的抽放装置抽走， 并可以回收利用， 不会造成巷道风流 中的瓦斯超限， 提高施工效率， 而钻孔中产生的煤 / 岩粉尘则沉入水中进行沉淀， 由出渣口 排出， 减少环境污染。
进一步的， 本发明的保护装置通过与抽放套管的两个排放口连接的两路通道分别 向除尘箱的入水进气口和水上进气口送气， 一个排放口用于排放瓦斯与煤尘的混合物， 另 一个排放口用于排放带有瓦斯气体的煤钻屑， 煤钻屑进入箱体后被箱内水淹没， 被水除尘 后瓦斯气体由水面上升然后由箱体的出气口进入抽放系统， 这部分瓦斯不再含有煤尘。套 管上的另一个排放口排出的瓦斯与煤尘的混合气体进入箱体后， 由于流速突然变小， 含于 其中的煤尘在重力作用下沉入水中， 然后由箱体的出气口进入抽放系统， 两路排放通道同 时工作可显著提高瓦斯抽排效率。两排放口对尘、 气的分配可通过上、 下的设置位置实现， 或者是采用管径的大小变化或者是管路的高低走向来实现。 进一步的， 本装置中设有具有报警功能的一氧化碳传感器和 / 或温度传感器， 钻 孔施工过程中的着火信息可由传感器及时感应到， 当钻头与煤炭摩擦形成煤的自燃时， 一 氧化碳传感器检测到一氧化碳， 立刻报警提示施工人员， 采取防范和灭火措施。
另外， 本装置的除尘箱设有注水控制阀， 并设有根据装置中相应的一氧化碳传感 器和 / 或温度传感器对注水控制阀进行注水灭火控制的控制电路， 可在除尘箱自动截断火 源， 避免火势蔓延 ； 传感器也可以采用具有报警功能的传感器或与报警装置连接， 实现除尘 箱灭火同时报警提示施工人员采取防范或灭火措施。
附图说明
图 1 是本发明的实施例 1 的结构示意图 ； 图 2 是本发明的实施例 2 的结构示意图 ； 图 3 是本发明的实施例 3 的结构示意图 ； 图 4 是本发明的实施例 4 的结构示意图。具体实施方式
如图 1 所示， 本发明的防护装置的实施例 1， 包括内部用于盛水的除尘箱 1， 除尘箱 1 顶部设有与箱内部相通的注水口 2 和出气口 3， 出气口 3 连接用于与抽放装置连接的瓦斯 抽放管， 除尘箱 1 底部设有与箱内部相通的出渣口 4， 出渣口 4 上装有用于排渣控制的法兰和法兰盘。 除尘箱 1 的中部设有用于维持箱内液面高度的与箱内部相通的溢水口 5， 溢水口 5 上装有自动放水装置 15， 自动放水装置 15 为单向阀， 其作用是控制箱内水位标高， 以保持 一定的空间位置， 以达到含尘气体进入后减缓流速的目的。除尘箱 1 上于靠近箱底的溢水 口 5 下方设有与箱内部相通的入水进气口 6， 入水进气口 6 上连接有用于接收抽放套管 10 排出的瓦斯气的入水进气接头 7。除尘箱 1 上于靠近箱顶的溢水口 5 上方设有与箱内部相 通的水上进气口 8， 水上进气口 8 上连接有用于接收抽放套管 10 排出的瓦斯气的水上进气 接头 9。
与除尘箱 1 配套使用的抽放套管 10 插设于矿层的对应开孔中并套设于钻杆周围， 钢制的抽放套管 10 装入矿层开孔内用水泥砂浆固定并用卡箍装配在钻杆上。抽放套管 10 远离钻头的一端设有与套管内部相通的两个排放口 11、 12， 两排放口 11、 12 分别通过弹簧 软管 13、 14 与除尘箱 1 上的入水进气接头 7、 水上进气接头 9 连通。两排放口 11、 12 分别设 于抽放套管 10 的顶部和底部， 大部分煤尘受重力作用将通过下方的排放口 11 排出， 而上方 的排放口 12 排出的主要是瓦斯气体， 其中含有少量煤尘。
上述实施例 1 中的注水口以及各进、 排气口上均可设置阀门以控制所连通道 / 管 道的其开闭， 可控制施工时除尘箱的密闭， 阀门当然也可以设置于各口上所连的通道 / 管 道上。
上述实施例 1 中的入水进气口、 水上进气口分别设于除尘箱的顶部和底部， 是为 了配合液面高度而便于瓦斯气直接进入水面以上或水面以下， 当然两进气口也可以不考虑 液面高度而设置在除尘箱的其它位置， 这时在入水进气口上连接末端靠近除尘箱箱底处的 入水管而通入水面以下、 在水上进气口连接末端靠近除尘箱箱顶处的透气管通入水面以上 即可。
本发明的实施例 1 在使用时， 将除尘箱顶部的注水口封闭， 从钻孔中排出的混合 气体的大部分煤尘通过入水进气口进入水中进行除尘处理， 从排放口 12 排出的主要是瓦 斯气体， 其中含有少量煤尘， 这些含尘气体进入水箱后， 由于流速变慢， 含尘气体中的煤尘 在重力作用下沉入水中， 达到除尘目的， 经过除尘后的气体再经出气口 3 被瓦斯抽放装置 的瓦斯抽放管抽走。 进入水中的混合气体中的瓦斯从水中溢出再从出气口被瓦斯抽放装置 的瓦斯抽放管抽走， 而煤尘则沉入水中进行沉淀， 最后由出渣口排出。
如图 2 所示， 本发明的防护装置的实施例 2， 包括支架 20 及安装于支架 20 上的内 部用于盛水的除尘箱 21， 除尘箱 21 顶部设有与箱内部相通的注水口 22 和出气口 23， 注水 口 22 上设有用于连接水管的阀门， 出气口 23 设有用于连接瓦斯抽放装置的瓦斯抽放管的 阀门， 除尘箱 21 底部为漏斗形并于最下端设有与箱内部相通的出渣口 24， 出渣口 24 上设有 用于排渣的阀门， 除尘箱 21 上部设有与箱内部相通的位置较高的入水进气口 26， 由于位置 较高， 入水进气口 26 上连接下端向除尘箱箱底延伸末端靠近除尘箱箱底处的入水管 27， 从 而便于将瓦斯气注入水中。入水管 27 上端伸出除尘箱外部设有用于接收抽放套管 10 排出 的瓦斯气的进气接头。
与除尘箱 1 配套使用的抽放套管 30 插设于矿层的对应开孔中并套设于钻杆周围， 钢制的抽放套管 30 装入矿层开孔内用水泥砂浆固定或用卡箍装配在钻杆上。抽放套管 30 远离钻头的一端设有与套管内部相通的排放口 31， 排放口 31 通过连接软管 32 与除尘箱 21 上的入水管 27 连通。本发明的实施例 2 在使用时， 将除尘箱顶部的注水口封闭， 从钻孔中排出的混合 气体的全部进入水中进行除尘处理， 进入水中的混合气体中的瓦斯从水中溢出再从出气口 被瓦斯抽放装置的瓦斯抽放管抽走， 而煤尘则沉入水中进行沉淀， 最后由出渣口排出。
如图 3 所示， 本发明的防护装置的实施例 3， 与实施例 1 的不同之处在于， 在出气口 3 上的抽气通道加装具有报警功能的一氧化碳传感器 19。一氧化碳传感器 19 或者安装于 除尘箱的箱体中。 当有煤炭自燃情况发生时， 由于燃烧会产生一氧化碳气体， 采用具有报警 功能的一氧化碳传感器可报警提示施工人员采取防护和灭火措施， 如在钻杆中心由送气改 为注水对钻头处灭火。
上述实施例 3 中的一氧化碳传感器也可以用温度传感器代替或者同时安装一氧 化碳传感器和温度传感器， 由于燃烧会释放热量， 采用具有报警功能温度传感器可报警提 示施工人员采取防护和灭火措施。
如图 4 所示， 本发明的处理装置的实施例 4， 与实施例 1 的不同之处在于， 在注水口 2 的注水管道上加装注水控制阀 16， 注水控制阀 16 或者安装在注水口 2 上， 在出气口 3 上 的抽气通道上加装传感器 17， 传感器 17 可选用温度传感器、 一氧化碳传感器中的一种或两 者都用， 传感器 17 或者安装于除尘箱的箱体中。另设有与注水控制阀 16 控制连接的根据 接收到温度传感器和 / 或一氧化碳传感器 17 的信号来控制注水控制阀 16 开闭的控制电路 18， 温度传感器和 / 或一氧化碳传感器 17 的信号输出端与控制电路连接。当有瓦斯燃烧的 情况发生时， 由于升温， 控制电路 18 将控制注水控制阀 16 向除尘箱内注水， 将燃烧源头的 火焰浇灭， 当火被扑灭时， 温度降低， 控制电路 18 将控制注水控制阀 16 关闭而停止向除尘 箱内注水。 上述实施例 4 中的温度传感器、 一氧化碳传感器也可以采用具有报警功能的传感 器或连接报警装置， 在控制除尘箱注水灭火的同时报警， 以提示施工人员采取防护和灭火 措施， 如在钻杆中心由送气改为注水对钻头处灭火。
上述实施例 1 ～ 4 中的抽放套管既可以作为防护装置的一部分， 也可以将现有的 抽放套管与仅有除尘箱的防护装置组合使用。上述实施例 1 ～ 4 中的注水口、 出气口、 进气 口、 溢水口、 出渣口均可设置一个或多个。