一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器的制造方法
【專利摘要】一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，主要包括螺旋降壓倉(cāng)2、雙層環(huán)形篩孔阻水板3、集水集渣缸6、倒錐形切式自動(dòng)排渣出口7、自動(dòng)溢水出口8等組成。高壓煤氣水混合物進(jìn)入螺旋降壓倉(cāng)，在螺旋導(dǎo)流板作用下，大部分水、煤泥下沉流入集水集渣缸，再經(jīng)倒錐形切式自動(dòng)排渣出口排出，水量過大時(shí)自動(dòng)開啟溢水閥；螺旋降壓倉(cāng)上部與環(huán)形篩孔阻水板相連，分離水射流產(chǎn)生的水花和氣體，氣體經(jīng)集氣室接入抽采系統(tǒng)。是一種針對(duì)高壓水?dāng)y帶煤泥、瓦斯氣體的條件，快速降低煤氣水混合物壓力，有效實(shí)現(xiàn)煤、水、氣分離的自動(dòng)裝置；且可使缸體內(nèi)分離的氣體順利進(jìn)入井下抽采管路，保障抽采系統(tǒng)安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，避免有毒、有害物質(zhì)進(jìn)入井下工作面造成瓦斯超限等現(xiàn)象。
【專利說明】一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明新型涉及一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著井下瓦斯治理及地面煤層氣開發(fā)的力度進(jìn)一步強(qiáng)化，針對(duì)我國(guó)大部分煤體低滲、松軟的特點(diǎn)，水力化措施逐步被認(rèn)可并大規(guī)模使用。煤礦井下主要采用煤層高壓注水、水力割縫、水力壓裂等水力化措施，這些措施均以增加煤層透氣性為目的。井下鉆孔水力壓裂具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備小型、壓裂控制范圍大、抽采效果好等特點(diǎn)。受到生產(chǎn)工藝及采掘接替的影響，工作面采用水力措施后需盡快接入瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采。但若直接接入井下瓦斯抽采系統(tǒng)，鉆孔內(nèi)的煤泥、巖粉與水會(huì)在煤體積聚的高應(yīng)力、高水壓驅(qū)使下直接涌入瓦斯抽采系統(tǒng)，不僅嚴(yán)重威脅瓦斯抽采系統(tǒng)及井下生產(chǎn)安全，而且可能堵塞井下抽采管路，影響瓦斯抽采效果；同時(shí)，涌入瓦斯抽采設(shè)備的高壓煤氣水混合物會(huì)影響瓦斯抽采設(shè)備的正常運(yùn)行，造成極大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失；另外，涌出的煤、氣(CH4為主)、水混合物可能造成工作場(chǎng)所條件惡化和瓦斯超限等。安全期間，煤礦傳統(tǒng)的方法是在接入抽采系統(tǒng)前加裝一個(gè)普通的放水器。
[0003]目前，普通的放水器可分為人工放水器和自動(dòng)放水器，但對(duì)于人工放水器而言，由于鉆孔內(nèi)水量較大，放水時(shí)間間隔短，尤其是接入初期，一般容積的放水器無法滿足要求且極大的浪費(fèi)人力；對(duì)于自動(dòng)放水器而言，雖然可解決人力投入過大的問題，但由于大量的煤泥涌入，容易出現(xiàn)排水通路堵塞等現(xiàn)象。因此，一種可以在高壓條件下較好地把煤、氣、水分離的煤氣水卸壓分離器，對(duì)提高瓦斯抽采效果，保證安全生產(chǎn)具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有裝備的不足，提供一種高效煤氣水卸壓分離器。它是一種針對(duì)高壓水?dāng)y帶煤泥(巖渣)、瓦斯氣體的特殊對(duì)象和條件，有效降低鉆孔排出的混合物壓力，實(shí)現(xiàn)煤、水、氣安全分離的自動(dòng)裝置，是執(zhí)行煤孔、巖孔水力壓裂、高壓注水等水力化措施后與井下瓦斯抽采系統(tǒng)安全配套必不可少的工藝與裝備。具有安全高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用便捷、瓦斯抽采效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案通過以下述方式實(shí)現(xiàn):
[0006]一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，包括入口管(I)、螺旋卸壓倉(cāng)(2)、雙層環(huán)形篩孔阻水板(3)、集氣室(4)、氣體出口(5)、集水集渣缸(6)、倒錐形切式自動(dòng)排渣出口(7)、自動(dòng)溢水出口(8)、支架(9)等組成。高壓煤氣水混合通過氣體入口管進(jìn)入螺旋卸壓倉(cāng)，螺旋卸壓倉(cāng)上部與雙層環(huán)形篩孔阻水板相連再接上部集氣室，被分離的氣體自集氣室通過氣體出口接入井下瓦斯抽采系統(tǒng)；螺旋卸壓倉(cāng)下部連接集水集渣缸體，缸體下部設(shè)有倒錐形切式自動(dòng)排渣出口用于煤泥(巖渣)和大量水的排出；缸體中上部設(shè)有自動(dòng)溢水出口，水量大時(shí)可自動(dòng)打開排水。
[0007]高壓煤氣水混合物入口管與入口之間、抽排氣出口和抽采管口之間、倒錐形切式自動(dòng)排渣出口和自動(dòng)擋板之間均設(shè)有可靠的密封圈。
[0008]本發(fā)明新型的有益效果為:高壓煤氣水混合物自入口進(jìn)入煤氣水分離器，通過螺旋導(dǎo)流減速板的減阻作用，水和煤泥(巖渣)被阻隔在集水集渣缸內(nèi)，再經(jīng)缸體底部的倒錐形切式自動(dòng)排渣出口和缸體中上部的自動(dòng)溢水出口分別排出；氣體由于自身密度小于空氣且在瓦斯抽采的負(fù)壓作用下進(jìn)入集氣室內(nèi)，通過排氣出口進(jìn)入井下瓦斯抽采系統(tǒng)，達(dá)到煤氣水分離的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明煤氣水卸壓分離器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是螺旋卸壓倉(cāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是雙層環(huán)形篩孔阻水板示意圖。
[0012]圖4是集水集洛缸示意圖。
[0013]圖5是倒錐形切式自動(dòng)排洛出口內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖6是集氣室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖7是自動(dòng)溢水出口示意圖。
[0016]圖8是倒錐形切式自動(dòng)排渣出口和溢水孔同時(shí)運(yùn)行狀態(tài)示意圖。
[0017]圖9是倒錐形切式自動(dòng)排渣出口和溢水孔不運(yùn)行狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施步驟對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0019]一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器結(jié)構(gòu)示意圖(圖1)，主要包括高壓煤氣水混合物入口管(I)、螺旋卸壓倉(cāng)(2)、雙層環(huán)形篩孔阻水板(3)、集氣室(4)、氣體出口(5)、集水集渣缸(6)、倒錐形切式自動(dòng)排渣出口(7)、自動(dòng)溢水出口(8)、支架(9)等組成。水力措施孔注水完成后通過入口管(I)接入煤氣水卸壓分離器，煤泥(巖渣)、瓦斯氣體、水在高壓狀態(tài)下噴入煤氣水分離器，經(jīng)過螺旋卸壓倉(cāng)(2)時(shí)，由于螺旋導(dǎo)流減速板存在，使高壓直射流水首先逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)達(dá)到快速卸壓效果，再在螺旋導(dǎo)流減速板(上口小、下口大)和重力的作用下迅速下排，使得高壓水射流產(chǎn)生較小的水花，水與煤泥(巖渣)流入集水集渣缸，實(shí)現(xiàn)氣和煤、水的一級(jí)分離；產(chǎn)生少量的水花在雙層環(huán)形篩孔過濾下，水花受到阻檔后流入螺旋壓倉(cāng)，通過螺旋導(dǎo)流減速板進(jìn)入集水集渣缸，瓦斯氣體由于自身的密度小于空氣向上運(yùn)移進(jìn)入集氣室，實(shí)現(xiàn)氣、水兩級(jí)分離；加上氣體出口與抽采管路連接提供負(fù)壓，進(jìn)入螺旋卸壓倉(cāng)的瓦斯氣體從環(huán)形篩孔阻水板中心孔和周邊的篩孔進(jìn)入集氣室，從而實(shí)現(xiàn)氣與煤、水最終分離。進(jìn)入集水集渣缸的水煤混合物在重力作用下沉入錐形底座，下部為煤泥(巖渣)，上部為水，實(shí)現(xiàn)煤、水一級(jí)分離；底部安裝的浮球在水的浮力作用下，逐步打開切式自動(dòng)排渣閥門(設(shè)計(jì)為切式閥門的目的為減小開啟動(dòng)力)，這樣煤泥(巖渣)從下部的排渣出口排出，達(dá)到煤水兩級(jí)分離；考慮到缸體內(nèi)水位不能過高，以免影響和阻礙上部集氣、排氣效果，在集水集渣缸中上部設(shè)計(jì)自動(dòng)溢水出口，缸體內(nèi)水位超過控制高度時(shí)，溢水出口閥門自動(dòng)打開，加大排水能力，避免水位過高進(jìn)入集氣室，最終實(shí)現(xiàn)煤氣水的安全、有效分離。
[0020]本發(fā)明裝置具有安全高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用便捷、瓦斯抽采效率高等優(yōu)點(diǎn)。[0021]圖2所示螺旋卸壓倉(cāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。為了達(dá)到快速卸壓效果，在倉(cāng)壁上焊接螺旋導(dǎo)流減速板(10)，螺旋導(dǎo)流減速板與水平面呈80度夾角，在錐形倉(cāng)體內(nèi)呈上口小、下口大的螺旋形狀，這樣可以減小由于與壁面碰撞而上涌的水量，水煤混合物快速流入集水集渣缸；螺旋導(dǎo)流減速板與垂直面呈75度夾角，這樣可使進(jìn)入倉(cāng)體的水射流分流并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)下降，可達(dá)到減小水花和快速卸壓的效果。螺旋導(dǎo)流減速板呈環(huán)形均勻分布于倉(cāng)體內(nèi)壁，共9塊。
[0022]圖3所示雙層環(huán)形篩孔阻水板示意圖。它由于兩組環(huán)形篩網(wǎng)組成，對(duì)水射流所產(chǎn)生的水花進(jìn)行兩級(jí)過濾。由于水射流與倉(cāng)體內(nèi)壁的碰撞，在倉(cāng)壁周邊會(huì)產(chǎn)生一定量的水花，兩組(4層)篩網(wǎng)(11)，每個(gè)平面上的氣孔(12)都錯(cuò)開布置，使得水花沒有上升的動(dòng)力，在重力作用下流入缸體下部集水集渣缸:氣體則因密度小于空氣而上升至集氣室。其中，本結(jié)構(gòu)中心設(shè)計(jì)一個(gè)圓形大孔(13)，目的在于減小井下瓦斯抽采系統(tǒng)內(nèi)的沿程阻力，大量涌出瓦斯氣體時(shí)，能產(chǎn)生較好的瓦斯抽采效果。
[0023]圖4所示集水集渣缸示意圖。此結(jié)構(gòu)中上部設(shè)計(jì)一裝備溢水閥的溢水孔(14)。缸體內(nèi)存水量過大時(shí)，自動(dòng)打開溢水閥門，增大排水量，避免水量過大，向上涌入集氣室；下部采用錐形底座(15)設(shè)計(jì)，以便更好地進(jìn)行煤泥(巖渣)的沉淀與徹底排出，避免出現(xiàn)煤(巖)大量沉淀積聚于缸體下部、堵塞排渣口的現(xiàn)象。。
[0024]圖5所示倒錐形切式自動(dòng)排渣出口內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。排渣出口的閥門設(shè)在集水集渣缸下部錐形處，以浮球作為打開閥門動(dòng)力，當(dāng)集水集渣缸內(nèi)水位上升至控制高度時(shí)，浮球
(16)受到浮力的作用拉開閥門(17)，達(dá)到自動(dòng)排渣的功能。其中，閥門打開方式為切式打開，這樣可以避免大量煤泥(巖渣)沉淀后壓住閥門無法打開；閥門與缸體連接處采用把式連接(18)，閥門可在浮球的拉力下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，達(dá)到切式打開的目的。當(dāng)煤泥(巖渣)及水排出后，水位下降，浮球也下沉，閥門順時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉。如此循環(huán)作業(yè)，達(dá)到自動(dòng)排渣目的。
[0025]圖6所示集氣室結(jié)構(gòu)示意圖。此結(jié)構(gòu)通過法蘭(19)與抽采管路相連，為整個(gè)煤氣水卸壓分離器提供負(fù)壓，使缸體內(nèi)與煤水分離的瓦斯氣體順利地進(jìn)入井下瓦斯抽采管路，保障抽采系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，且避免有毒、有害的瓦斯氣體進(jìn)入井下巷道、工作面等作業(yè)空間造成瓦斯超限等現(xiàn)象。
[0026]圖7所示自動(dòng)溢水出口示意圖。此設(shè)計(jì)是為了滿足水量過大時(shí)，倒錐形切式自動(dòng)排渣出口排水能力不足的情況。溢水孔布置在集水集渣缸的中上部，為ΦΙΟΟπιπι開口，內(nèi)部由浮球(20)來控制開關(guān)，升降式浮球代替閥門，運(yùn)行原理與錐形自動(dòng)切式排渣出口中的浮球(16)開關(guān)原理相同。
[0027]圖8所示倒錐形切式自動(dòng)排渣出口和溢水孔同時(shí)運(yùn)行狀態(tài)示意圖。當(dāng)水量過大時(shí)，只有下部的排渣閥門打開無法滿足排水要求，集水集渣缸內(nèi)水位繼續(xù)上升,水位高過溢水孔時(shí)，溢水孔的溢水閥門打開，水同時(shí)在溢水孔排出，防止集水集渣缸內(nèi)水位一直上升，導(dǎo)致水流入集氣室，進(jìn)而倒流入井下瓦斯抽采管路，達(dá)不到煤氣水分離的效果、且對(duì)抽采系統(tǒng)造成損壞。整個(gè)排水、排渣過程保證僅有集氣室出氣孔可以通氣，保證抽采負(fù)壓，提高抽米效果。
[0028]圖9所示倒錐形切式自動(dòng)排渣出口和溢水孔不運(yùn)行狀態(tài)示意圖。當(dāng)下部排渣口打開能夠滿足排渣需要時(shí)，水位保持不變或緩慢下降，水位不會(huì)高過溢水孔，此時(shí)只有缸體下部排渣口工作，溢水孔保持關(guān)閉，保證缸體不漏氣和抽采負(fù)壓的有效作用，提高瓦斯抽采效果。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，包括高壓煤氣水混合物入口管(I)、螺旋卸壓倉(cāng)(2)、雙層環(huán)形篩孔阻水板(3)、集氣室(4)、氣體出口(5)、集水集渣缸(6)、倒錐形切式自動(dòng)排渣出口(7)、自動(dòng)溢水出口(8)、支架(9)組成，混合煤氣水通過入口管⑴進(jìn)入螺旋卸壓倉(cāng)(2)，螺旋卸壓倉(cāng)上部與雙層環(huán)形篩孔阻水板(3)相連再接上部集氣室(4)，被分離的氣體自集氣室通過氣體出口(5)接入外部井下瓦斯抽采系統(tǒng)；螺旋卸壓倉(cāng)下部連接集水集渣缸(6)，缸體下部設(shè)有倒錐形切式自動(dòng)排渣出口(7)用于煤渣或巖渣排出；缸體中下部設(shè)有自動(dòng)溢水出口(8)，可自動(dòng)打開完成水的分離與排出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，其特征在于:螺旋卸壓倉(cāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)加工螺旋導(dǎo)流減速板，用于對(duì)煤鉆孔或巖鉆孔內(nèi)排出高壓煤氣水混合物的快速、安全卸壓，導(dǎo)流減速板與水平面呈80度角度導(dǎo)流減速板與垂直面呈75度，導(dǎo)流減速板呈環(huán)形均勻分布于倉(cāng)體內(nèi)壁，共9塊。
3.如權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，其特征在于:雙層環(huán)形篩孔阻水板由兩組環(huán)形篩網(wǎng)組成，對(duì)水射流所產(chǎn)生的水花進(jìn)行兩級(jí)過濾與阻斷，兩組雙層網(wǎng)，每個(gè)平面上的氣孔都錯(cuò)開布置，環(huán)形篩孔阻水板中心設(shè)置一個(gè)圓形直徑為8寸的大孔。
4.如權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，其特征在于:集水集渣缸中部設(shè)計(jì)一自動(dòng)開關(guān)的溢水孔，為Φ100_開口 ；由可承載一定靜水壓力的溢水閥控制，當(dāng)缸內(nèi)存水量過大時(shí)，自動(dòng)打開溢水閥門排水；下部采用倒錐形設(shè)計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，其特征在于:倒錐形切式自動(dòng)排渣出口的閥門設(shè)在集水集渣缸下部，以浮球作為打開閥門動(dòng)力，當(dāng)集水集渣缸內(nèi)水位上升到控制高度時(shí)，浮球受到缸內(nèi)水的浮力作用拉開閥門，達(dá)到自動(dòng)排渣的功能；其中，閥門打開方式為切式開啟；閥門與缸體連接處采用柱形連接，可在浮球的拉力下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，達(dá)到切形打開的目的；當(dāng)煤渣或巖渣及水排出后，水位下降，浮球也下沉，閥門順時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下煤氣水卸壓分離器，其特征在于:混合氣體入口管與混合氣體入口之間、抽排氣出口和抽采管口之間、排水排渣出口和自動(dòng)擋板之間均設(shè)有密封圈。
【文檔編號(hào)】B01D19/00GK103920310SQ201410024854
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】張瑞林, 于紅, 王振江, 李賡, 田坤云, 劉曉, 宋東峰, 陳建偉, 任學(xué)清, 谷志鵬 申請(qǐng)人:河南工程學(xué)院