一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置，包括布設(shè)在煤礦采空區(qū)鉆孔內(nèi)依次連接的第一、第二、第三管段。所述的第一管段的首端封閉并設(shè)有取氣孔，其尾端設(shè)有密封段，第二管段的尾端設(shè)有密封段，第三管段首端設(shè)有取氣孔，其尾端設(shè)有密封段。第一管段和第三管段的取氣孔設(shè)置有濾芯。第一管段與第二管段螺紋連接，第二管段與第三管段螺紋連接，第三管段螺紋連接第四管段，第四管段與彎管相連，彎管與第五管段相連，第五管段與負(fù)壓取氣裝置連接。所述第一、第二、第三、第四管段、彎管、第五管段內(nèi)設(shè)置有數(shù)根與負(fù)壓取氣裝置相連的束管，束管另一端延伸至第一及第三管段設(shè)置的濾芯內(nèi)。本實(shí)用新型可在井下狹小空間安裝使用，并可進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)連續(xù)的氣體采集。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及氣體采集裝置，特別是涉及一種煤礦采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采空區(qū)是指在煤礦作業(yè)過(guò)程中，將地下煤炭或煤矸石等開(kāi)采完成后留下的空洞或空腔。由于在煤礦開(kāi)采過(guò)程中采空區(qū)遺留了大量的破碎煤炭，這些煤炭接觸空氣后，氧化生熱，當(dāng)熱量集聚溫度升高、超過(guò)臨界溫度時(shí)，最終導(dǎo)致煤炭自然發(fā)火。采空區(qū)煤炭自燃嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)。
[0003]煤礦利用采空區(qū)預(yù)埋束管取氣監(jiān)控采空區(qū)內(nèi)氣體成分，根據(jù)分析氣體成分監(jiān)測(cè)煤炭自燃的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)采空區(qū)煤炭自燃的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，此種方法已經(jīng)在煤礦中廣泛應(yīng)用。同時(shí)煤礦井下采空區(qū)預(yù)埋束管取氣分析也是研究采空區(qū)遺煤氧化分布規(guī)律，確定工作面采空區(qū)遺煤自燃“三帶”分布的主要手段。
[0004]目前，采空區(qū)預(yù)埋束管都是布置在工作面上下順槽，束管取氣點(diǎn)均在順槽下部，隨著工作面的推進(jìn)，束管被埋入采空區(qū)，束管取氣點(diǎn)位置較低。但對(duì)于特厚煤層以及近距離煤層群開(kāi)采的情況，采空區(qū)冒落高度大，遺煤呈立體分布，采空區(qū)自燃“三帶”不僅在平面上分布，而且在垂直方向也有一定的分布規(guī)律，米空區(qū)上部氣體成分與下部氣體成分有很大不同。此時(shí)只在采空區(qū)底部布置氣體采集點(diǎn)，已經(jīng)不能反映應(yīng)采空區(qū)氣體成分在垂直方向上情況。
[0005]綜上所述，目前煤礦缺乏一種能夠采集采空區(qū)垂直方向氣體的裝置，此裝置應(yīng)能夠進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)取氣，能夠抵抗采空區(qū)冒落的破壞，且能夠在井下狹小工作環(huán)境中安裝使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置，解決目前采空區(qū)氣體取樣無(wú)法采集采空區(qū)垂直方向氣體的問(wèn)題，能夠在井下狹小空間安裝使用，并能夠進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)的氣體采集。
[0007]采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置，包括布設(shè)在煤礦采空區(qū)鉆孔內(nèi)依次連接的第一管段、第二管段、第三管段、第四管段、彎管及第五管段。所述的第一管段的首端封閉并接近封閉端設(shè)有取氣孔，在其尾端設(shè)有密封段，所述第二管段的尾端設(shè)有密封段，所述第三管段首端設(shè)有取氣孔，其尾端設(shè)有密封段。所述第一管段和第三管段的取氣孔對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有濾芯。所述第一管段尾端通過(guò)所設(shè)內(nèi)螺紋與第二管段首端所設(shè)外螺紋連接，第二管段尾端通過(guò)所設(shè)內(nèi)螺紋與第三管段首端所設(shè)外螺紋連接，第三管段尾端螺紋連接第四管段，第四管段與鉆孔外的彎管相連，彎管與第五管段相連，第五管段與負(fù)壓取氣裝置連接。所述第一管段、第二管段、第三管段、第四管段、彎管、第五管段內(nèi)設(shè)置有數(shù)根與負(fù)壓取氣裝置相連的束管，所述束管另一端延伸至第一管段及第三管段設(shè)置的濾芯內(nèi)。
[0009]上述的第四管段與彎管相連、彎管與第五管段相連均采用法蘭連接。
[0010]上述的第二管段和第三管段為多個(gè)，可根據(jù)采空區(qū)實(shí)際高度分別采用不同數(shù)量和連接關(guān)系來(lái)調(diào)整各取氣孔間距及取氣孔數(shù)量。
[0011]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0012](I)實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)垂直方向的氣體采集。
[0013](2)各管段采用高強(qiáng)度耐壓鐵管，能夠防止采空區(qū)冒落巖石損壞管路，又能夠承受一定的形變。
[0014](3)取氣孔內(nèi)部設(shè)置濾芯能夠過(guò)濾氣體，防止采空區(qū)雜質(zhì)堵塞束管。
[0015](4)密封段的設(shè)置確保了束管能夠采集到采空區(qū)內(nèi)特定高度的氣體。
[0016](5)各管段采用螺紋連接，便于在井下狹小空間安裝，同時(shí)減少管段進(jìn)入鉆孔內(nèi)的阻力。
[0017](6)該裝置可根據(jù)采空區(qū)實(shí)際高度，通過(guò)改變第二管段及第三管段的數(shù)量和連接關(guān)系來(lái)調(diào)整各取氣點(diǎn)間距及取氣點(diǎn)數(shù)量。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的布置示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型的管路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型的第一管段結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖4是本實(shí)用新型的第二管段結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖5是本實(shí)用新型的第三管段結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例
[0023]參看圖1，本【具體實(shí)施方式】是采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，包括布置在鉆孔內(nèi)的第一管段I及兩個(gè)第二管段2、第三管段3，各管段采用外絲螺紋8、內(nèi)絲螺紋9首尾相接，所述第一管段I首端封閉，靠近封閉端設(shè)有取氣孔5，第一管段I與第二管段2螺紋相連接，十個(gè)第二管段2與四個(gè)第三管段3依次螺紋連接，所述第三管段3—端開(kāi)有取氣孔5，其取氣孔與所述第一管段I的、取氣孔5內(nèi)部設(shè)置有濾芯7。所述第二管段2和第三管段3通過(guò)第四管段10與鉆孔工作面16外的彎管11法蘭連接，彎管11與第五管段12法蘭連接。所述各管段均采用耐壓鐵管，能夠防止采空區(qū)冒落巖石損壞管路，又能夠承受一定的形變。所述第一管段1、第二管段2、第三管段3、第四管段10、彎管11、第五管段12內(nèi)設(shè)置有數(shù)根與負(fù)壓取氣裝置14相連的束管6，所述束管6另一端延伸至第一管段I及第三管段3設(shè)置的濾芯7內(nèi)。所述密封段4可選用聚氨酯膠或硅酮結(jié)構(gòu)膠等，目前的密封材料在市場(chǎng)上可選用種類(lèi)較多，密封段4起到固定束管6的作用，且保證其各管段的氣體不相互干擾，確保束管能夠取到采空區(qū)15垂直方向特定高度的氣體。所述負(fù)壓取氣裝置14可以是礦井束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也可以是人工取氣裝置。所述的束管6通過(guò)編號(hào)或顏色區(qū)分其測(cè)點(diǎn)位置，并對(duì)抽出的氣體組分進(jìn)行檢測(cè)，以確定煤體自燃狀況。
[0024]以某礦采空區(qū)為例對(duì)取氣實(shí)施方法進(jìn)一步說(shuō)明:
[0025]以寧夏某礦3131工作面為例，進(jìn)行工作面測(cè)點(diǎn)布置，工作面煤層厚度8，采高3m，采用綜采放頂煤方法開(kāi)采，上分層已回采完畢，上、下層間距平均為11m。根據(jù)實(shí)際情況施工鉆孔角度為45°。為了該裝置的能夠適應(yīng)巷道內(nèi)安裝，第一管段、第二管段及第三管段均設(shè)置為1.5m?？變?nèi)共使用一節(jié)第一管段、十節(jié)第二管段及四節(jié)第三管段，鉆孔內(nèi)均勻布置五個(gè)測(cè)點(diǎn)，連接順序如圖一所示。
[0026]本實(shí)用新型安裝過(guò)程如下:
[0027]1、在回風(fēng)順槽17選定鉆孔位置，傾斜向上施工鉆孔，仰角45°，終孔位于上層煤底板；
[0028]2、提前將束管6按照順序穿入各部分管段中，套管之間先不連接;3、將束管6的一段調(diào)整到第一管段I的濾芯內(nèi)，用聚氨酯等密封第一管段I尾部；
[0029]4、待密封段4粘接牢固后將第一管段I管推入鉆孔；
[0030]5、將第一管段I與第二管段2的螺紋連接首尾相接，密封第二管段2尾部；
[0031]6、將第二管段2推入鉆孔；
[0032]7、將第兩節(jié)第二管段2與上一節(jié)管段相連，密封尾部，推入鉆孔內(nèi)；
[0033]8、將第三管段3與第兩節(jié)第二管段2連接，將另一根束管6調(diào)整到第三管段3的濾芯內(nèi)；
[0034]9、用聚氨酯密封第三管段3尾部，將第三管段推入鉆孔內(nèi)；
[0035]10、重復(fù)上述過(guò)程，依次將各個(gè)測(cè)點(diǎn)位置調(diào)整至通氣孔段，各節(jié)套管按照順序首尾相連推入鉆孔內(nèi)；
[0036]11、管路組裝完畢后檢查各測(cè)點(diǎn)管路是否通暢，并將束管與地面束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連。
[0037]隨著工作面16的推進(jìn)，鉆孔13內(nèi)的預(yù)埋束管6將進(jìn)入采空區(qū)15，通過(guò)記錄工作面的推進(jìn)速度，可判斷各個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位置。負(fù)壓取氣裝置14可以是礦井束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，也可以是人工取氣裝置。通過(guò)取氣分析采空區(qū)15回風(fēng)順槽17—側(cè)不同位置、不同高度的氣體成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)垂直方向煤炭自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及采空區(qū)15立體“三帶”觀測(cè)。
[0038]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置，包括布設(shè)在煤礦采空區(qū)鉆孔內(nèi)依次連接的第一管段(1)、第二管段(2)、第三管段(3)、第四管段(10)、彎管(11)及第五管段(12)，其特征在于所述的第一管段(I)的首端封閉并接近封閉端設(shè)有取氣孔(5)，在其尾端設(shè)有密封段(4)，所述第二管段(2)的尾端設(shè)有密封段(4)，所述第三管段(3)首端設(shè)有取氣孔(5)，其尾端設(shè)有密封段(4)，所述第一管段(I)和第三管段(3)的取氣孔(5)對(duì)應(yīng)位置設(shè)置有濾芯(7)，所述第一管段(I)尾端通過(guò)所設(shè)內(nèi)螺紋(9)與第二管段首端所設(shè)外螺紋(8)連接，第二管段(2)尾端通過(guò)所設(shè)內(nèi)螺紋(9)與第三管段(3)首端所設(shè)外螺紋(8)連接，第三管段(3)尾端螺紋連接第四管段(10)，第四管段(10)與鉆孔(13)外的彎管(11)相連，彎管(11)與第五管段(12)相連，第五管段(12)與負(fù)壓取氣裝置(14)連接，所述第一管段(1)、第二管段(2)、第三管段(3)、第四管段(10)、彎管(11)、第五管段(12)內(nèi)設(shè)置有數(shù)根與負(fù)壓取氣裝置(14)相連的束管(6)，所述束管(6)另一端延伸至第一管段(I)及第三管段(3)設(shè)置的濾芯(7)內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置，其特征在于所述的第四管段(10)與彎管(11)相連、彎管(11)與第五管段(12)相連均采用法蘭連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)垂直方向氣體采集裝置，其特征在于所述的第二管段(2)和第三管段(3)為多個(gè)，可根據(jù)采空區(qū)實(shí)際高度分別采用不同數(shù)量和連接關(guān)系來(lái)調(diào)整各取氣孔(5)間距及取氣孔數(shù)量。
【文檔編號(hào)】E21B49/08GK205558900SQ201620134751
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年2月23日
【發(fā)明人】李 東, 艾興, 張光德, 劉志忠, 周勇, 王銀輝
【申請(qǐng)人】煤科集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司, 中國(guó)神華能源股份有限公司