一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤礦火災防治的【技術領域】，具體是一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法。地面滅火鉆孔孔底采樣方法通過法蘭連接鉆孔套管和彎管，彎管一端連接旋片式真空泵的泵入口端，開啟旋片式真空泵對鉆孔內氣體進行抽氣，待鉆孔內氣體抽取完畢后，打開旋片式真空泵負壓端的彎管上的取樣口用無油真空泵進行取樣，在無油真空泵的出口用氣袋進行收集氣體，然后送氣相色譜分析。本發(fā)明采用旋片式真空泵和無油真空泵進行抽氣、采樣，避免了水環(huán)式真空泵抽氣時需要水箱和氣水分離器，簡少了所需要設施和裝置，簡化了操作工藝，節(jié)省了成本。
【專利說明】一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦火災防治的【技術領域】，具體是一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法。

【背景技術】
[0002]在煤礦生產過程中，煤炭自燃嚴重威脅著井下人員的生命安全和礦井安全生產。據統(tǒng)計，我國煤炭自燃約占井下火災的70%，自然發(fā)火嚴重的礦區(qū)達80% — 90%。隨著煤田的大規(guī)模開發(fā)，煤炭自燃火災已成為煤礦生產程的一大突出災害。由于煤炭自燃火災發(fā)生在人員和設備無法達到的煤礦采空區(qū)，在煤層埋藏較淺的礦區(qū)普遍采用地表施工鉆孔，然后灌注黃泥漿、凝膠、三相泡沫等各種防滅火介質進行治理。地面鉆孔灌注防滅火材料治理煤炭自燃火災的關鍵是自燃火源位置的精確探測和火區(qū)孔底信息(孔底溫度和孔底氣體)的動態(tài)監(jiān)測，在火區(qū)信息檢測的基礎上、對每個鉆孔孔底檢測信息進行分析，根據所處的區(qū)域及功能，選擇不同的灌(注)漿材料和配比，并在施工過程中根據火區(qū)信息的動態(tài)檢測結果對滅火參數進行動態(tài)調整。目前，常用的鉆孔孔底氣體采集都采用單芯的束管(Φ8πιπι)伸入鉆孔孔底，在地面將束管連接水環(huán)式真空泵進行抽取采樣。這種方法在實際施工過程中存在以下問題:(I) 一般煤礦地面滅火鉆孔深度在100?600m之間，單芯束管伸入鉆孔內由于自重作用對束管進行拉伸，導致束管斷裂或管徑變小，抽氣阻力增加；(2)特別是鉆孔較深時，需要束管連接頭對束管進行連接，在束管阻力較大的情況下，束管連接頭往往容易成為漏氣的地方，因此，很難采用這種方法很難采集到鉆孔孔底的氣體信息；(3)把單芯束管放入鉆孔內和從鉆孔孔底回收束管的過程勞動強度大，耗費時間長，且這一過程鉆孔孔口不能封閉，容易導致地面空氣進行鉆孔內進而進入火區(qū)對自燃火災治理十分不利；(4)煤礦滅火鉆孔位置一般在距礦井工業(yè)場地較遠的野外，地面抽氣采用水環(huán)式真空泵需要氣水分離器，水箱，在野外操作十分不方便；(5)地面抽氣用水環(huán)式真空泵一般采用填料密封或機械密封，這種密封工藝不能杜絕泵體周圍漏氣稀釋采樣的氣體，因此，這種方法往往不能采集到真實的鉆孔孔底氣樣，給防滅火方案制定帶來了困難。當前，在煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法還沒有一種操作簡單、使用方便、氣樣采集準確率高的工藝。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是:如何提供一種操作簡單、采樣速度快、氣樣采集準確率高的煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法，按照如下步驟進行:
步驟一、煤礦地面滅火鉆孔時最后一根套管使用頂部焊接有連接法蘭上法蘭盤的套管，制作首部有與連接法蘭上法蘭盤配合的連接法蘭下法蘭盤的變徑彎管，變徑彎管尾部通過第二連接軟管連接第一真空泵，變徑彎管上有一取氣口，變徑彎管上取氣口通過第一軟管連接到第二真空泵，第二真空泵取氣口連接取氣袋，變徑彎管上取氣口上有閥門，用于控制取氣；
步驟二、在煤礦地面滅火鉆孔完成后，鉆孔孔口地表以下Im處套圓環(huán)形木楔，并用水泥砂漿封堵木楔以上孔壁和套管之間的空隙裂隙；
步驟三、把上法蘭盤與下法蘭盤通過螺栓固定，并在上下法蘭盤之間加墊圈，關閉變徑彎管上取氣口上閥門，啟動第一真空泵開始工作，同時打開第一真空泵排氣口，待第一真空泵開啟10-15分鐘后，打開變徑彎管上取氣口上閥門，啟動第二真空泵，取氣袋取氣完成后保存好，便于后期的色譜分析以確定氣體的種類和濃度。
[0005]作為一種優(yōu)選方式:第一真空泵是旋片式真空泵，第二真空泵是無油真空泵。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:第一真空泵用于對鉆孔內氣體進行充分置換，以便抽取鉆孔孔底的氣樣，第二真空泵是無油真空泵用于在第一真空泵的負壓端取氣，以減少泵體漏氣稀釋鉆孔孔底氣樣濃度，提高鉆孔孔底采樣的準確性。本發(fā)明根據煤礦地面滅火鉆孔的特點，滅火效果的要求而設計的煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法，通過第一真空泵對鉆孔內氣體進行充分快速置換后，用第二真空泵在第一真空泵的負壓端進行氣樣采集，可及時采集到鉆孔孔底的氣樣進行色譜分析，為制定地面鉆孔滅火灌注材料和配比方案提供準確的科學依據。此方法設計合理，操作簡單，使用方便，鉆孔孔底氣樣采集準確率高，采樣速度快，是十分理想的煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法。其次本發(fā)明不需要將單芯束管伸入鉆孔內，而是利用套管進行采氣，節(jié)省了鉆孔孔底氣樣采集的成本，本發(fā)明簡化了采樣的工序，減輕了現場勞動強度，節(jié)省了采樣時間，提高了滅火效率；簡化了管路連接，減少了抽氣過程中的接頭漏氣導致的氣體濃度受到稀釋而影響采樣準確性；本發(fā)明采用抽氣負壓較大、抽氣流量較大的旋片式真空泵對鉆孔內氣體進行置換，置換氣體時間短，提高了采樣的速度；本發(fā)明采用抽氣負壓大、抽氣流量較小的無油真空泵在旋片式真空泵的負壓端進行取氣采樣，避免了旋片式真空泵由于密封不好而產生的泵體漏氣，提高了采樣的準確性；本發(fā)明采用旋片式真空泵和無油真空泵進行抽氣、采樣，避免了水環(huán)式真空泵抽氣時需要水箱和氣水分離器，簡少了所需要設施和裝置，簡化了操作工藝，節(jié)省了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0008]其中，1、鉆孔壁，2、套管壁，3、煤層采空區(qū)，4、巖層，5、木楔，6、水泥砂漿封孔段，7、表土層，8、旋片式真空泵，9、旋片式真空泵排氣口，10、第一連接軟管，11、無油真空泵，12、無油真空泵取氣口，13、第二連接軟管，14、閥門，15、變徑彎管上取氣管，16、氣流方向，17、變徑彎管，18、連接法蘭，19、墊圈。

【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法，按照如下步驟進行: 步驟一、煤礦地面滅火鉆孔時最后一根套管使用頂部焊接有連接法蘭上法蘭盤的套管，制作首部有與連接法蘭上法蘭盤配合的連接法蘭下法蘭盤的變徑彎管，變徑彎管尾部通過第二連接軟管連接第一真空泵(旋片式真空泵的型號可以采用2X-30，抽氣流量:30L/min，功率:3kW，極限壓力彡6X 10_2Pa)，變徑彎管上有一取氣口，變徑彎管上取氣口通過第一軟管連接到第二真空泵，第二真空泵取氣口連接取氣袋，變徑彎管上取氣口上有閥門，用于控制取氣；
步驟二、在煤礦地面滅火鉆孔完成后，鉆孔孔口地表以下Im處套圓環(huán)形木楔，并用水泥砂漿封堵木楔以上孔壁和套管之間的空隙裂隙，防止鉆孔周邊空隙裂隙漏風；
步驟三、把用于連接套管和變徑彎管的上下法蘭盤通過螺栓固定，并在法蘭之間加墊圈，關閉變徑彎管上取氣口上閥門，啟動第一真空泵開始工作，同時打開第一真空泵排氣口，待第一真空泵開啟10-15分鐘后，打開變徑彎管上取氣口上閥門，啟動第二真空泵，取氣袋取氣完成后保存好，便于后期的色譜分析以確定氣體的種類和濃度。
[0010]本發(fā)明主要結構包括:鉆孔、套管、環(huán)形木楔、法蘭連接、變徑彎管、取氣口、連接軟管、無油真空泵、旋片式真空泵、導管。
[0011]本方法通過法蘭連接鉆孔套管和變徑彎管，變徑彎管一端連接旋片式真空泵的泵入口端，開啟旋片式真空泵對鉆孔內氣體進行抽氣，待鉆孔內氣體抽取完畢后，打開旋片式真空泵負壓端的彎管上的取樣口用無油真空泵進行取樣，在無油真空泵的出口用氣袋進行收集氣體，然后送氣相色譜分析。為了減少地表和鉆孔之間的漏氣，在鉆孔距地表Irn處放置一個隔離器(環(huán)形木楔)，對鉆孔和套管之間的縫隙填充水泥砂漿進行封堵。鉆孔套管和變徑彎管之間用法蘭連接，并加墊圈，減少外部空氣進入稀釋孔底氣體。無油真空泵通過彎管上取氣口進行取樣，是在旋片式真空泵的負壓端取氣，完全杜絕了旋片式真空泵泵體漏氣的影響。由于旋片式真空泵和鉆孔連接進行抽氣，鉆孔孔徑大，阻力小，抽氣量大，置換鉆孔內所需時間短，采樣速度快。旋片式真空泵和無油真空泵均無需水箱和氣水分離器，在野外操作簡單，使用方便。
【權利要求】
1.一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法，其特征在于按照如下步驟進行: 步驟一、煤礦地面滅火鉆孔時最后一根套管使用頂部焊接有連接法蘭上法蘭盤的套管，制作首部有與連接法蘭上法蘭盤配合的連接法蘭下法蘭盤的變徑彎管，變徑彎管尾部通過第二連接軟管連接第一真空泵，變徑彎管上有一取氣口，變徑彎管上取氣口通過第一軟管連接到第二真空泵，第二真空泵取氣口連接取氣袋，變徑彎管上取氣口上有閥門，用于控制取氣； 步驟二、在煤礦地面滅火鉆孔完成后，鉆孔孔口地表以下lm處套圓環(huán)形木楔，并用水泥砂漿封堵木楔以上孔壁和套管之間的空隙裂隙； 步驟三、把上法蘭盤與下法蘭盤通過螺栓固定，并在上下法蘭盤之間加墊圈，關閉變徑彎管上取氣口上閥門，啟動第一真空泵開始工作，同時打開第一真空泵排氣口，待第一真空泵開啟10-15分鐘后，打開變徑彎管上取氣口上閥門，啟動第二真空泵，取氣袋取氣完成后保存好，便于后期的色譜分析以確定氣體的種類和濃度。
2.根據權利要求1所述的一種煤礦地面滅火鉆孔孔底氣樣采集方法，其特征在于:第一真空泵是旋片式真空泵，第二真空泵是無油真空泵。
【文檔編號】E21B49/08GK104265283SQ201410366415
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】吳玉國, 鄔劍明, 王俊峰, 周春山 申請人:太原理工大學