水力擴(kuò)孔卸壓增透擴(kuò)煤量的計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水力擴(kuò)孔卸壓增透擴(kuò)煤量的計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界上最大的原煤生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，同時(shí)也是煤礦災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家，瓦斯、煤塵、水、火、頂板事故時(shí)有發(fā)生。在各種煤礦災(zāi)害中，煤礦瓦斯災(zāi)害尤其嚴(yán)重，每年均有大量的瓦斯事故發(fā)生，且易造成瓦斯突出、瓦斯爆炸等群死群傷事故，給企業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和惡劣的社會(huì)影響。
[0003]我國(guó)大部分煤層瓦斯賦存具有透氣性低、瓦斯含量高、壓力高的特點(diǎn)。尤其是突出煤層，透氣性較低，抽采難度大，預(yù)抽時(shí)間長(zhǎng)，易導(dǎo)致煤巷掘進(jìn)速度緩慢，礦井抽、掘、采失調(diào)等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了煤礦產(chǎn)能的發(fā)揮。提高煤層透氣性、強(qiáng)化瓦斯抽采成為眾多煤礦亟待解決的問(wèn)題。
[0004]《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》等規(guī)定、規(guī)程要求對(duì)突出煤層采用保護(hù)層開(kāi)采和煤層瓦斯預(yù)抽兩種區(qū)域防突措施，并要求“區(qū)域防突措施先行，局部措施補(bǔ)充”。但由于我國(guó)大部分煤層為單煤層開(kāi)采，不具備保護(hù)層開(kāi)采的條件，只能采用預(yù)抽煤層瓦斯的防突措施。在各種煤層瓦斯預(yù)抽措施中，底板巖巷穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯是一種廣泛采用煤巷條帶瓦斯抽采方法。該預(yù)抽方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、安全性高、施工方便、鉆孔成孔率高等優(yōu)點(diǎn)，在很多煤礦得到了應(yīng)用；但該方法同時(shí)又存在消突費(fèi)用高(巖巷掘進(jìn)及打鉆費(fèi)用高)、鉆孔有效利用率低、單孔瓦斯流量小等缺點(diǎn)，使得該方法在同等條件下抽采效果有限，也在一定程度上限制了該方法的推廣。
[0005]針對(duì)底板巖巷穿層鉆孔瓦斯抽采的弊端及礦井在瓦斯抽采方面所面臨的透氣性低等難題，各煤礦企業(yè)廣泛采用水力擴(kuò)孔等煤層卸壓措施強(qiáng)化煤層瓦斯預(yù)抽工作，可實(shí)現(xiàn)增加煤層透氣性，強(qiáng)化瓦斯抽采效果，快速降低瓦斯含量和瓦斯壓力、消除煤層突出危險(xiǎn)性，提高煤巷掘進(jìn)速度等目的。由于水力擴(kuò)孔上述的種種優(yōu)點(diǎn)，使得該卸壓增透措施得到廣泛應(yīng)用。
[0006]水力擴(kuò)孔擴(kuò)煤量是考察水力擴(kuò)孔卸壓增透效果的重要參數(shù)。但目前在進(jìn)行擴(kuò)煤量計(jì)量時(shí)，一般采用防噴裝置、水倉(cāng)或編織袋收集擴(kuò)孔剝落水煤漿、用礦車進(jìn)行計(jì)量的方法進(jìn)行計(jì)量。這些方法操作流程復(fù)雜且需要預(yù)先在施工鉆孔的孔口安裝防噴裝置等，無(wú)法實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔水體與擴(kuò)孔剝落煤體的快速、自動(dòng)分離，使得作業(yè)場(chǎng)所布滿水煤漿，作業(yè)環(huán)境惡劣，不利于安全生產(chǎn)；同時(shí)，該方法計(jì)量速度慢、測(cè)值誤差大，不能精確考察擴(kuò)煤量;且該方法無(wú)法收集擴(kuò)孔過(guò)程中所產(chǎn)生的大量粉煤，也使得計(jì)量精度大大降低。
[0007]為了克服上述水力擴(kuò)孔擴(kuò)煤量計(jì)量設(shè)備與方法存在的缺陷，亟需尋求新的設(shè)備和方法，改善水力擴(kuò)孔作業(yè)環(huán)境，準(zhǔn)確計(jì)量擴(kuò)煤量，確保擴(kuò)孔卸壓增透效果，保證煤礦安全生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種設(shè)計(jì)合理、安全可靠、能夠準(zhǔn)確、快速計(jì)量水力擴(kuò)孔擴(kuò)煤量的水力擴(kuò)孔卸壓增透擴(kuò)煤量的計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:水力擴(kuò)孔卸壓增透擴(kuò)煤量的計(jì)量系統(tǒng)，包括鋪設(shè)在巷道內(nèi)的道軌、沿道軌行進(jìn)的礦車和設(shè)在巷道內(nèi)的鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)，鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)傳動(dòng)連接有擴(kuò)孔鉆桿，擴(kuò)孔鉆桿端部設(shè)有鉆頭，鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)擴(kuò)孔鉆桿和鉆頭傾斜向上鉆孔，還包括集漿桶和設(shè)在集漿桶一側(cè)的過(guò)濾桶，集漿桶和過(guò)濾桶均頂部敞□，集漿桶位于鉆孔的孔□正下方，集漿桶和過(guò)濾桶位于道軌的一側(cè)，鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)位于道軌的另一側(cè)，集漿桶一側(cè)上部設(shè)有抽水栗，抽水栗的進(jìn)水口外部套設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，集漿桶內(nèi)傾斜設(shè)有手動(dòng)運(yùn)煤裝置，手動(dòng)運(yùn)煤裝置的下端位于集漿桶底部，手動(dòng)運(yùn)煤裝置的上端伸出集漿桶并位于過(guò)濾桶的正上方，過(guò)濾桶側(cè)部均勻設(shè)有過(guò)濾孔，過(guò)濾桶外包裹有紗網(wǎng)，紗網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑小于過(guò)濾孔的直徑。
[0010]手動(dòng)運(yùn)煤裝置包括傾斜設(shè)置的矩形框架，矩形框架通過(guò)安裝架固定在集漿桶的內(nèi)側(cè)壁上，矩形框架下端水平轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有從動(dòng)輥，矩形框架上端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有與從動(dòng)輥平行的主動(dòng)輥，主動(dòng)輥和從動(dòng)輥直徑通過(guò)環(huán)形的運(yùn)煤膠帶傳動(dòng)連接，運(yùn)煤膠帶外表面上水平設(shè)有一圈刮條，主動(dòng)棍的中心軸的兩端分別設(shè)有一個(gè)搖把。
[0011]集漿桶外側(cè)部設(shè)有用于搬運(yùn)集漿桶的第一手柄，過(guò)濾桶外側(cè)部設(shè)有用于搬運(yùn)過(guò)濾桶的第二手柄。
[0012]水力擴(kuò)孔卸壓增透擴(kuò)煤量的計(jì)量方法，包括以下步驟:
(1)、加工制作兩個(gè)過(guò)濾桶
采用厚度為2mm的鋼質(zhì)材料圓筒進(jìn)行加工，圓筒高度1000mm，直徑800mm，在圓筒側(cè)部開(kāi)設(shè)直徑為5mm的過(guò)濾孔，相鄰過(guò)濾孔的間距為50mmX50mm，然后將紗網(wǎng)包裹并固定到過(guò)濾桶外部；
(2 )、收集并沉淀水煤漿，并排出集漿桶內(nèi)的
在巷道內(nèi)布置鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)、擴(kuò)孔鉆桿和鉆頭，并將礦車停放到鄰近鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)附近，將集漿桶置于所擴(kuò)鉆孔的孔口正下方，保證水力擴(kuò)孔過(guò)程中所產(chǎn)生的水煤漿全部進(jìn)入集漿桶內(nèi)，在集漿桶內(nèi)上部布置抽水栗，在集漿桶內(nèi)安裝固定手動(dòng)運(yùn)煤裝置，過(guò)濾桶緊挨集漿桶布置，手動(dòng)運(yùn)煤裝置最上端的運(yùn)煤膠帶位于過(guò)濾桶正上方，然后進(jìn)行水力擴(kuò)孔作業(yè)，從孔口排出的水煤漿落到集漿桶內(nèi)；
(3)、沉淀顆粒煤及排出水體
①由于水、煤的密度不同，在自重應(yīng)力的作用下，擴(kuò)孔所產(chǎn)生水煤漿中較大的顆粒煤會(huì)自動(dòng)沉淀在集漿桶中下部，粉煤會(huì)漂浮在水煤漿的上部；
②水力擴(kuò)孔的同時(shí)啟動(dòng)抽水栗，即可將初步沉淀過(guò)的水煤漿中的廢水排出集漿桶，并送入水倉(cāng)，凈化作業(yè)環(huán)境，并可進(jìn)行循環(huán)利用，變廢為寶；
(4)、采集煤泥及粉煤
①搖動(dòng)主動(dòng)輥中心軸兩端的搖把，帶動(dòng)運(yùn)煤膠帶旋轉(zhuǎn)，利用運(yùn)煤膠帶上的刮條，將沉積在集漿桶中下部的煤泥采集到刮條及運(yùn)煤膠帶上；
②在運(yùn)煤膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，會(huì)將漂浮在水煤漿上部的粉煤直接帶走，確保了擴(kuò)煤量的計(jì)量準(zhǔn)確；
(5)、水煤分離
通過(guò)搖動(dòng)搖把，使煤泥及粉煤連續(xù)的從集漿桶中被運(yùn)煤膠帶采集出來(lái)，從膠帶底部運(yùn)到頂部，在運(yùn)煤膠帶旋轉(zhuǎn)離心力及煤體自重應(yīng)力的作用下，煤泥及粉煤自動(dòng)落入過(guò)濾桶中；過(guò)濾桶的桶壁上布滿過(guò)濾孔并纏繞包裹有紗網(wǎng)，在煤泥及粉煤的自重應(yīng)力作用下，將其中的水體通過(guò)過(guò)濾孔和紗網(wǎng)濾除，實(shí)現(xiàn)水煤快速分離；
(6)、計(jì)量擴(kuò)孔煤量
在過(guò)濾桶上設(shè)置刻度線，并預(yù)先根據(jù)煤體容重確定不同高度煤體的重量，根據(jù)水煤分離后過(guò)濾桶內(nèi)煤體高度的刻度線，即可快速確定水力擴(kuò)孔擴(kuò)煤量;兩個(gè)以上的工人手持第二手柄將過(guò)濾桶內(nèi)的煤體倒入礦車，同時(shí)，用另一個(gè)空的過(guò)濾桶放到原處繼續(xù)接煤，兩個(gè)過(guò)濾桶循環(huán)使用，記錄倒入礦車的次數(shù)，計(jì)量總的擴(kuò)煤量。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的工藝原理是:在集漿桶內(nèi)收集水力擴(kuò)孔產(chǎn)生的水煤漿，采用運(yùn)煤膠帶收集初步沉淀的水煤漿并運(yùn)送至過(guò)濾桶的上方，利用水煤漿自重使附著在運(yùn)煤膠帶上面的水煤漿自動(dòng)落入過(guò)濾桶，在過(guò)濾桶中對(duì)水煤漿進(jìn)行過(guò)濾，然后根據(jù)過(guò)濾后過(guò)濾桶內(nèi)煤體的高度，準(zhǔn)確、快速的計(jì)量擴(kuò)煤量。針對(duì)集漿桶中水煤漿過(guò)濾后產(chǎn)生的廢水，采用排水栗排出過(guò)濾后的水體，實(shí)現(xiàn)水煤分離，并可將栗出的廢水進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速采集煤泥、水煤分離及快速、準(zhǔn)確計(jì)量擴(kuò)煤量，改善作業(yè)環(huán)境，提高計(jì)量精度，提高水力擴(kuò)孔擴(kuò)煤量的精確考察，保證擴(kuò)孔卸壓增透效果及瓦斯預(yù)抽效果，確保煤礦安全生產(chǎn)。
[0015]采用本發(fā)明的水力擴(kuò)孔擴(kuò)煤量計(jì)量裝置與方法的意義為:在采取水力擴(kuò)孔過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)快速采集煤泥及粉煤，排出水體，準(zhǔn)確計(jì)量擴(kuò)煤量，改善作業(yè)環(huán)境，提高擴(kuò)煤量的計(jì)量精度，提升礦井安全水平，確保煤礦安全生產(chǎn)，并利于煤礦瓦斯治理新技術(shù)的推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中集漿桶、過(guò)濾桶和手動(dòng)運(yùn)煤裝置的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的水力擴(kuò)孔卸壓增透擴(kuò)煤量的計(jì)量系統(tǒng)，包括鋪設(shè)在巷道1內(nèi)的道軌2、沿道軌2行進(jìn)的礦車23和設(shè)在巷道1內(nèi)的鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)3，鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)3傳動(dòng)連接有擴(kuò)孔鉆桿4，擴(kuò)孔鉆桿4端部設(shè)有鉆頭5，鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)3驅(qū)動(dòng)擴(kuò)孔鉆桿4和鉆頭5傾斜向上鉆孔，還包括集漿桶6和設(shè)在集漿桶6—側(cè)的過(guò)濾桶7，集漿桶6和過(guò)濾桶7均頂部敞口，集漿桶6位于鉆孔的孔口正下方，集漿桶6和過(guò)濾桶7位于道軌2的一側(cè)，鉆機(jī)及高壓栗系統(tǒng)3位于道軌2的另一側(cè)，集漿桶6—側(cè)上部設(shè)有抽水栗8，抽水栗8的進(jìn)水口外部套設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)9，集漿桶6內(nèi)傾斜設(shè)有手動(dòng)運(yùn)