本實用新型屬于瓦斯抽采及防治煤與瓦斯突出方面的煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及富水煤層瓦斯抽采鉆孔自動放水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤層瓦斯預(yù)抽是瓦斯治理領(lǐng)域的一項普遍應(yīng)用且很有效的技術(shù)手段，煤層瓦斯預(yù)抽的效果受很多因素的影響，主要可以概括為：煤體自身特性因素、地質(zhì)因素、抽采工藝，諸如煤體的透氣性、含水率大小、煤層原始瓦斯壓力、地應(yīng)力、局部地質(zhì)構(gòu)造、抽采鉆孔孔徑大小、抽采負壓、抽采時間等。其中抽采負壓大小是抽采工藝中一項重要參數(shù)，研究表明，在煤體實施泄壓增透后的較短一段時間內(nèi)，煤體透氣性最大，是瓦斯抽采的最佳時期，因此，瓦斯抽采負壓大小在前期抽采過程中起著關(guān)鍵作用。富水煤層瓦斯抽放過程中，由于煤層含水率較高，加上鉆孔施工過程中產(chǎn)生的煤粉，以及孔壁垮塌產(chǎn)生的煤粉煤屑，很容易在瓦斯抽放管路中形成積水或堵塞現(xiàn)象，阻礙了瓦斯在管路中的流動過程；另一方面，若克服抽采管道內(nèi)的水以及煤巖雜質(zhì)的運移抽采負壓損失較大，促進瓦斯流動方面所做的功很小，煤層的瓦斯抽采效果差。因此，富水煤層瓦斯抽放過程中的排水技術(shù)對于提高瓦斯抽采率意義重大。

針對礦井瓦斯抽采系統(tǒng)中的排水技術(shù)的研究，最早的排水裝置是基于重力作用將水排至儲水容器內(nèi)，定期進行人工放水，這種裝置的最大缺陷在于無法實現(xiàn)自動放水，其排水能力很有限，排水口容易被雜質(zhì)堵塞，不容易清理。隨著排水技術(shù)的不斷改進，出現(xiàn)了一些可以實現(xiàn)自動放水的技術(shù)與裝置，但這些裝置仍舊未能克服排水量小，且在水與煤粉的共同作用下很容易堵塞的缺陷。有文獻報道，近些年采用壓風(fēng)式排水裝置，但這一裝置主要應(yīng)用于下向鉆孔內(nèi)的排水，且對鉆孔的成孔率，封孔效果要求高，鉆孔內(nèi)部需下設(shè)套管，同時需要增設(shè)一套鼓風(fēng)系統(tǒng)，整套裝置成本投入高，維修復(fù)雜，適用面較小，使用壽命短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種排水能力大、煤和水可分離、排水自動化、雜質(zhì)清理過程簡便快捷且可重復(fù)使用的富水煤層瓦斯抽采鉆孔自動放水系統(tǒng)，該系統(tǒng)在富水煤層以及具有一定坡度的煤/巖巷應(yīng)用效果最佳。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：富水煤層瓦斯抽采鉆孔自動放水系統(tǒng)，包括煤水煤泥排放干管、煤水分離支管、煤渣沉積管和柔性放水管，煤水煤泥排放干管的進水口通過三通管接頭分別與瓦斯抽采管路和瓦斯抽采聯(lián)管連接，煤水煤泥排放干管的出水口與柔性放水管的進水口連接，煤水煤泥排放干管的出水口的高度低于煤水煤泥排放干管的進水口的高度，煤水分離支管設(shè)有兩根，兩根煤水分離支管的上端分別連接在煤水煤泥排放干管的底部，煤渣沉積管平行于煤水煤泥排放干管設(shè)置并位于煤水煤泥排放干管下方，兩根煤水分離支管的下端分別連接在煤渣沉積管的頂部，煤水煤泥排放干管和柔性放水管分別通過若干組安裝卡環(huán)和防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)固定設(shè)置在巷道側(cè)壁上，煤渣沉積管的兩端分別設(shè)置有一個蝶形閥；煤水煤泥排放干管內(nèi)設(shè)置有第一過濾網(wǎng)和第二過濾網(wǎng)，第一過濾網(wǎng)位于兩根煤水分離支管之間的位置，第二過濾網(wǎng)位于位置較低的煤水分離支管與煤水煤泥排放干管的出水口之間的位置；第一過濾網(wǎng)的孔徑為2mm，第二過濾網(wǎng)的孔徑為0.5mm；柔性放水管的出水端呈U型結(jié)構(gòu)折彎設(shè)置，柔性放水管的進水口的高度高于柔性放水管的出水口的高度。

每組防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)均包括螺桿、防護帽、墊圈和圓環(huán)形的彈性嵌件，螺桿設(shè)有兩根，兩根螺桿分別位于煤水煤泥排放干管和柔性放水管的上方及下方，兩根螺桿均沿水平方向預(yù)埋在巷道側(cè)壁內(nèi)，安裝卡環(huán)上端套在螺桿上并卡住煤水煤泥排放干管和柔性放水管，螺桿的外端部螺紋連接有將安裝卡環(huán)緊固的兩個螺母，所述的墊圈套設(shè)在螺桿上，螺母內(nèi)側(cè)表面通過墊圈與彈性嵌件壓接配合；

墊圈在圓周表面上開設(shè)有第一圓環(huán)槽，防護帽為內(nèi)端開口的圓筒狀結(jié)構(gòu)，防護帽的內(nèi)壁敞口處沿圓周方向設(shè)置有第一定位環(huán)和第二定位環(huán)，防護帽內(nèi)壁在第一定位環(huán)和第二定位環(huán)之間形成第二圓環(huán)槽，第二定位環(huán)內(nèi)端面與防護帽內(nèi)端面齊平，第一圓環(huán)槽與第二圓環(huán)槽對應(yīng)連通形成圓環(huán)形的安裝腔，所述的彈性嵌件裝配在安裝腔內(nèi)。

彈性嵌件包括四個半徑均相同、圓心角均為90°的圓弧形結(jié)構(gòu)的限位條，每個限位條的外圓周表面均沿圓周方向開設(shè)有兩道安裝槽，每個限位條的一端沿垂直方向開設(shè)有一個安裝孔，第二定位環(huán)自內(nèi)而外通過四個定位螺釘對應(yīng)穿過一個安裝孔與第一定位環(huán)螺紋連接，每個限位條的中部外側(cè)開設(shè)有與兩道安裝槽均連通的且橫截面呈L型的卡槽，卡槽內(nèi)設(shè)有U型彈簧，U型彈簧的兩根簧臂對應(yīng)裝配在兩道安裝槽內(nèi)并與防護帽內(nèi)壁頂壓配合，U型彈簧的兩根簧臂均指向相鄰一個限位條穿設(shè)有定位螺釘?shù)囊欢恕?/p>

墊圈外圓周在第一圓環(huán)槽外側(cè)的部分呈外細內(nèi)粗的圓錐狀結(jié)構(gòu)，每個限位條沿徑向方向的厚度均外厚內(nèi)薄。

柔性放水管的進水口高于柔性放水管的出水口的高度h₁≥1.3m，柔性放水管的U型結(jié)構(gòu)底部與柔性放水管出水口的高差h₂≧0.65m。

煤水煤泥排放干管上設(shè)置有鄰近三通管接頭的控制閥。

采用上述技術(shù)方案，在具有一定坡度的巷道內(nèi)部，安裝好本實用新型，確保在不需要施加外部作用力的情況下，僅利用重力作用通第一過濾網(wǎng)和第二過濾網(wǎng)的過濾即可將煤、水分離。根據(jù)抽采負壓大小計算確定柔性放水管的出水口與進水口的水平高差，保證h₁≧h_H2O（h_H2O為瓦斯抽采負壓下對應(yīng)的水柱高度，h_H2O≥1.3m）即gh₁≧p（p為抽采負壓，p≥13KPa），此處高差用于避免在抽采負壓影響下，本實用新型中的水被倒抽回瓦斯抽放管路中，從而使整個系統(tǒng)失效；柔性放水管的U型結(jié)構(gòu)底部與其出水口的高差h₂也應(yīng)該大于1/2h_H2O即：h₂≧0.65m，避免在本實用新型裝置維修或檢查后，啟泵的短時間內(nèi)，柔性放水管的U型結(jié)構(gòu)內(nèi)存儲的水被倒抽回抽放管路中，以此便保證了整套系統(tǒng)安全可靠的自動放水的功能。

本系統(tǒng)與瓦斯抽采管路和瓦斯抽采聯(lián)管的三通管接頭連接，也可在抽采管路易出現(xiàn)積水的地方安裝。瓦斯抽放過程中，打開控制閥，瓦斯抽采管路和瓦斯抽采聯(lián)管中的水、煤泥等混合物質(zhì)在重力作用下經(jīng)三通管接頭進入煤水煤泥排放干管內(nèi)，經(jīng)過第一過濾網(wǎng)（孔徑為2mm）過濾篩分，顆粒小的煤泥、水繼續(xù)沿煤水煤泥排放干管繼續(xù)向下流動，顆粒較大的煤粉、煤泥沿煤水分離支管進入煤渣沉積管逐漸沉淀累積，為防止煤水分離不夠充分，煤水煤泥排放干管中的流體會經(jīng)過第二過濾網(wǎng)（孔徑為0.5mm）再次過濾，含有極少雜質(zhì)的水最終經(jīng)進入柔性放水管后排出。

本實用新型中防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)的具體安裝方法和使用原理為：先把四個U型彈簧對應(yīng)安裝到四個限位條的卡槽和定位槽內(nèi)，再把一個限位條放置到第二圓環(huán)槽內(nèi)，使用一個定位螺釘將這個限位條固定，接著依次把另三個限位條使用定位螺釘固定到第二圓環(huán)槽內(nèi)，四個定位螺釘均為沉頭結(jié)構(gòu)，由于U型彈簧的作用，四個限位條的活動端均凸出第一定位環(huán)內(nèi)壁和第二定位環(huán)內(nèi)壁；然后把螺母擰到螺桿上，操作者手持防護帽，套到螺母和螺桿外部沿軸向方向朝向第二墻體方向用力按壓，由于墊圈外圓周在第一圓環(huán)槽外側(cè)的部分呈外細內(nèi)粗的圓錐狀結(jié)構(gòu)，每個限位條沿徑向方向的厚度均外厚內(nèi)薄的結(jié)構(gòu)，即四個限位條的內(nèi)壁與墊圈外壁之間的圓錐狀配合結(jié)構(gòu)很容易將四個限位條按壓到墊圈外圓周的第一圓環(huán)槽內(nèi)，在U型彈簧的作用下，四個限位條內(nèi)壁緊緊地頂壓在第一圓環(huán)槽的圓周壁上，防護帽被牢牢地與螺栓一體固定，起到良好的防松和防潮作用。由于巷道內(nèi)濕熱，在螺桿上設(shè)置獨特結(jié)構(gòu)的防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)，即使用防護帽將螺母和螺桿端頭罩住，防護帽與墊圈通過活動嵌件鎖死不會脫出，從而將起到對螺桿和螺母密封，起到良好的防潮、防銹蝕的作用，并可保證螺母不會脫離螺桿。

本實用新型在整個放水過程中，煤渣沉積管中會逐漸累積有大量的煤粉煤渣，一般保證每周進行一次清理疏通工作，該操作可通過關(guān)閉控制閥（平時處于常開狀態(tài)，）后，打開煤渣沉積管兩端設(shè)置的蝶形閥（平時處于關(guān)閉狀態(tài)），使用直徑略小于煤渣沉積管的工具進行疏通，該過程操作簡單，清理效果顯著。煤泥煤粉沉積管內(nèi)無沉積死角，克服了現(xiàn)有裝置易堵塞、難清理的弊端。

本實用新型裝置的排水管徑可根據(jù)排水量的大小，煤粉、煤泥量等雜質(zhì)量大小，確定裝置中主要管路的合適管徑尺寸大小。整套系統(tǒng)無易損元件，主要管路煤水煤泥排放干管、煤水分離支管、煤渣沉積管的材質(zhì)均選用鍍鋅鋼管，提高了裝置的耐久性；煤渣煤泥等雜質(zhì)的清理過程簡單容易，管路無沉積死角，清理效果明顯，因此可以重復(fù)使用。本實用新型操作使用簡單，依靠自身重力放水自動化，可有效解決富水煤層瓦斯抽采系統(tǒng)中的排水難題。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A處的放大圖；

圖3是圖2中防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中墊圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3中活動嵌件的俯視圖；

圖6是圖5中U型彈簧的側(cè)視圖。

具體實施方式

如圖1-圖6所示，本實用新型的富水煤層瓦斯抽采鉆孔自動放水系統(tǒng)，包括煤水煤泥排放干管1、煤水分離支管2、煤渣沉積管3和柔性放水管4，煤水煤泥排放干管1的進水口通過三通管接頭5分別與瓦斯抽采管路6和瓦斯抽采聯(lián)管7連接，煤水煤泥排放干管1的出水口與柔性放水管4的進水口連接，煤水煤泥排放干管1的出水口的高度低于煤水煤泥排放干管1的進水口的高度，煤水分離支管2設(shè)有兩根，兩根煤水分離支管2的上端分別連接在煤水煤泥排放干管1的底部，煤渣沉積管3平行于煤水煤泥排放干管1設(shè)置并位于煤水煤泥排放干管1下方，兩根煤水分離支管2的下端分別連接在煤渣沉積管3的頂部，煤水煤泥排放干管1和柔性放水管4分別通過若干組安裝卡環(huán)8和防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)9固定設(shè)置在巷道側(cè)壁10上，煤渣沉積管3的兩端分別設(shè)置有一個蝶形閥11；煤水煤泥排放干管1內(nèi)設(shè)置有第一過濾網(wǎng)12和第二過濾網(wǎng)，第一過濾網(wǎng)12位于兩根煤水分離支管2之間的位置，第二過濾網(wǎng)13位于位置較低的煤水分離支管2與煤水煤泥排放干管1的出水口之間的位置；第一過濾網(wǎng)12的孔徑為2mm，第二過濾網(wǎng)13的孔徑為0.5mm；柔性放水管4的出水端呈U型結(jié)構(gòu)14折彎設(shè)置，柔性放水管4的進水口的高度高于柔性放水管4的出水口的高度。

每組防銹防松螺桿緊固連接結(jié)構(gòu)9均包括螺桿15、防護帽16、墊圈17和圓環(huán)形的彈性嵌件，螺桿15設(shè)有兩根，兩根螺桿15分別位于煤水煤泥排放干管1和柔性放水管4的上方及下方，兩根螺桿15均沿水平方向預(yù)埋在巷道側(cè)壁10內(nèi)，安裝卡環(huán)8上端套在螺桿15上并卡住煤水煤泥排放干管1和柔性放水管4，螺桿15的外端部螺紋連接有將安裝卡環(huán)8緊固的兩個螺母18，所述的墊圈17套設(shè)在螺桿15上，螺母18內(nèi)側(cè)表面通過墊圈17與彈性嵌件壓接配合。

墊圈17在圓周表面上開設(shè)有第一圓環(huán)槽19，防護帽16為內(nèi)端開口的圓筒狀結(jié)構(gòu)，防護帽16的內(nèi)壁敞口處沿圓周方向設(shè)置有第一定位環(huán)20和第二定位環(huán)21，防護帽16內(nèi)壁在第一定位環(huán)20和第二定位環(huán)21之間形成第二圓環(huán)槽，第二定位環(huán)21內(nèi)端面與防護帽16內(nèi)端面齊平，第一圓環(huán)槽19與第二圓環(huán)槽對應(yīng)連通形成圓環(huán)形的安裝腔，所述的彈性嵌件裝配在安裝腔內(nèi)。

彈性嵌件包括四個半徑均相同、圓心角均為90°的圓弧形結(jié)構(gòu)的限位條22，每個限位條22的外圓周表面均沿圓周方向開設(shè)有兩道安裝槽23，每個限位條22的一端沿垂直方向開設(shè)有一個安裝孔24，第二定位環(huán)21自內(nèi)而外通過四個定位螺釘27對應(yīng)穿過一個安裝孔24與第一定位環(huán)20螺紋連接，每個限位條22的中部外側(cè)開設(shè)有與兩道安裝槽23均連通的且橫截面呈L型的卡槽25，卡槽25內(nèi)設(shè)有U型彈簧26，U型彈簧26的兩根簧臂對應(yīng)裝配在兩道安裝槽23內(nèi)并與防護帽16內(nèi)壁頂壓配合，U型彈簧26的兩根簧臂均指向相鄰一個限位條22穿設(shè)有定位螺釘27的一端。

墊圈17外圓周在第一圓環(huán)槽19外側(cè)的部分28呈外細內(nèi)粗的圓錐狀結(jié)構(gòu)，每個限位條22沿徑向方向的厚度均外厚內(nèi)薄。

柔性放水管4的進水口高于柔性放水管4的出水口的高度h₁≥1.3m，柔性放水管4的U型結(jié)構(gòu)14底部與柔性放水管4出水口的高差h₂≧0.65m。

煤水煤泥排放干管1上設(shè)置有鄰近三通管接頭5的控制閥29。

在具有一定坡度的巷道內(nèi)部，安裝好本實用新型，確保在不需要施加外部作用力的情況下，僅利用重力作用通第一過濾網(wǎng)12和第二過濾網(wǎng)13的過濾即可將煤、水分離。根據(jù)抽采負壓大小計算確定柔性放水管4的出水口與進水口的水平高差，保證h₁≧h_H2O（h_H2O為瓦斯抽采負壓下對應(yīng)的水柱高度，h_H2O≥1.3m）即gh₁≧p（p為抽采負壓，p≥13KPa），此處高差用于避免在抽采負壓影響下，本實用新型中的水被倒抽回瓦斯抽放管路中，從而使整個系統(tǒng)失效；柔性放水管4的U型結(jié)構(gòu)14底部與其出水口的高差h₂也應(yīng)該大于1/2h_H2O即：h₂≧0.65m，避免在本實用新型裝置維修或檢查后，啟泵的短時間內(nèi)，柔性放水管4的U型結(jié)構(gòu)14內(nèi)存儲的水被倒抽回抽放管路中，以此便保證了整套系統(tǒng)安全可靠的自動放水的功能。

本系統(tǒng)與瓦斯抽采管路6和瓦斯抽采聯(lián)管7的三通管接頭5連接，也可在抽采管路易出現(xiàn)積水的地方安裝。瓦斯抽放過程中，打開控制閥29，瓦斯抽采管路6和瓦斯抽采聯(lián)管7中的水、煤泥等混合物質(zhì)在重力作用下經(jīng)三通管接頭5進入煤水煤泥排放干管1內(nèi)，經(jīng)過第一過濾網(wǎng)12（孔徑為2mm）過濾篩分，顆粒小的煤泥、水繼續(xù)沿煤水煤泥排放干管1繼續(xù)向下流動，顆粒較大的煤粉、煤泥沿煤水分離支管2進入煤渣沉積管3逐漸沉淀累積，為防止煤水分離不夠充分，煤水煤泥排放干管1中的流體會經(jīng)過第二過濾網(wǎng)13（孔徑為0.5mm）再次過濾，含有極少雜質(zhì)的水最終經(jīng)進入柔性放水管4后排出。

本實用新型中防銹防松螺桿15緊固連接結(jié)構(gòu)9的具體安裝方法和使用原理為：先把四個U型彈簧26對應(yīng)安裝到四個限位條22的卡槽25和定位槽內(nèi)，再把一個限位條22放置到第二圓環(huán)槽內(nèi)，使用一個定位螺釘27將這個限位條22固定，接著依次把另三個限位條22使用定位螺釘27固定到第二圓環(huán)槽內(nèi)，四個定位螺釘27均為沉頭結(jié)構(gòu)，由于U型彈簧26的作用，四個限位條22的活動端均凸出第一定位環(huán)20內(nèi)壁和第二定位環(huán)21內(nèi)壁；然后把螺母18擰到螺桿15上，操作者手持防護帽16，套到螺母18和螺桿15外部沿軸向方向朝向第二墻體方向用力按壓，由于墊圈17外圓周在第一圓環(huán)槽19外側(cè)的部分28呈外細內(nèi)粗的圓錐狀結(jié)構(gòu)，每個限位條22沿徑向方向的厚度均外厚內(nèi)薄的結(jié)構(gòu)，即四個限位條22的內(nèi)壁與墊圈17外壁之間的圓錐狀配合結(jié)構(gòu)很容易將四個限位條22按壓到墊圈17外圓周的第一圓環(huán)槽19內(nèi)，在U型彈簧26的作用下，四個限位條22內(nèi)壁緊緊地頂壓在第一圓環(huán)槽19的圓周壁上，防護帽16被牢牢地與螺栓一體固定，起到良好的防松和防潮作用。由于巷道內(nèi)濕熱，在螺桿15上設(shè)置獨特結(jié)構(gòu)的防銹防松螺桿15緊固連接結(jié)構(gòu)9，即使用防護帽16將螺母18和螺桿15端頭罩住，防護帽16與墊圈17通過活動嵌件鎖死不會脫出，從而將起到對螺桿15和螺母18密封，起到良好的防潮、防銹蝕的作用，并可保證螺母18不會脫離螺桿15。

本實用新型在整個放水過程中，煤渣沉積管3中會逐漸累積有大量的煤粉煤渣，一般保證每周進行一次清理疏通工作，該操作可通過關(guān)閉控制閥29（平時處于常開狀態(tài)，）后，打開煤渣沉積管3兩端設(shè)置的蝶形閥11（平時處于關(guān)閉狀態(tài)），使用直徑略小于煤渣沉積管3的工具進行疏通，該過程操作簡單，清理效果顯著。煤泥煤粉沉積管內(nèi)無沉積死角，克服了現(xiàn)有裝置易堵塞、難清理的弊端。

本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。