[发明专利]煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置及工艺

说明书

煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置及工艺，包括瓦斯封堵装置、瓦斯抽排装置、液压装置和配套的技术流程；其中封堵装置通过尼龙橡胶包裹体、底盘、骨架体、可弯曲体以及连接部件将尼龙橡胶包裹体沿工作面长度方向展布支撑；在将采空区瓦斯封堵的同时，瓦斯抽排装置通过局部通风机、刚性风筒和瓦斯检测仪等装置，将采空区瓦斯集中安全化处理后随回风巷污风排出；本发明公开了一种装置及工艺可以在及时、高效、自动、无人化的前提下，将采空区瓦斯与工作面隔离开来，与此同时还可在有效时间内将采空区后方瓦斯抽排并稀释至安全浓度之下，本装置及其工艺基于安全与科学的目标下，可实现对采空区瓦斯安全、高效的治理。

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，尤其涉及一种煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置及工艺。

背景技术

近年来，我国煤矿开采技术、装备的快速发展和更新，尤其是综采技术装备的大力推广和应用显著提高了采煤速度。随着采煤速度的加快，单位时间内的瓦斯涌出速度明显增加，暴露在采空区的瓦斯量也成倍增加。同时，随着采煤的进行，采空区面积会不断增大，采空区在受到煤矿采掘影响以后，孔裂隙大量发育，导致围岩以及临近层瓦斯大量涌入采空区。若采空区与工作面密封不严，在采煤工作面的上下隅角容易积聚大量瓦斯，采空区存在的游离瓦斯在回采面通风压力作用下不断涌入回采工作面，增加了回采面通风难度，同时增加了风流瓦斯浓度，使瓦斯超限的危险性增加。采空区暴露面积的增加，抽采浓度降低，使瓦斯利用更加困难。

为了对采空区瓦斯进行封堵便于抽放，垒造封闭墙是目前最常用的方式之一。但垒砌封闭墙是在采空区后方进行施工，施工时间相对较长，所需物资相对较多。同时，随着采煤工作面的推进，垒砌的封闭墙不能移动，会造成采空区内的瓦斯浓度不断增加，极易造成工作面上下隅角瓦斯积聚。现代化采煤设备的实施，使垒砌墙封闭的缺点更加暴露。因此，迫切需要一种装置可以对采煤后方落煤瓦斯进行快速、高效的封堵并实时抽放瓦斯既增加抽放瓦斯浓度，又减少瓦斯向巷道运移扩散量，减轻通风压力。

发明内容

针对目前采煤后方落煤瓦斯涌出量大，采用传统垒砌封闭墙容易瓦斯超限、耗时、废力、使用率低等缺陷，设计出一种附着于液压支架后端的快速随堵随抽瓦斯装置。该装置可以实现对采煤后方落煤瓦斯的及时高效封堵和抽排，降低永久性封堵墙形成之前采空区瓦斯对回采工作面的影响，对实现采空区安全、高效治理具有极大推进作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：煤矿采空区自移式快速随堵随抽瓦斯装置主要包括瓦斯封堵装置、瓦斯抽排装置以及连接装置。

所述的瓦斯封堵系统包括尼龙橡胶包裹体12、可弯曲体8、骨架体9、桁架底托盘17以及相关连接装置。

所述的瓦斯封堵装置底部的桁架底托盘17与液压支架4之间通过牵引杆18连接。

所述的封堵装置中的尼龙橡胶包裹体12与桁架底盘17之间通过U形钢骨架9和可伸缩式弹簧杆10以及小型液压立柱20组成。

所述的瓦斯抽排装置包括瓦斯管理系统36、轴流抽出式局部通风机37、安全开关38、刚性风筒以及瓦斯监测系仪40。

所述连接装置中横杆体22与横杆体之间通过双开螺母23连接，横杆22与橡胶包裹体体12之间采用尼龙套扣13固定连接。

采用上述技术方案，封堵装置主要是将附着于液压支架后方支撑骨架上的尼龙橡胶芯实体，通过密封拉锁连接并依次展布于采空区且延横截面方向进行固定的一套装置系统，为保证密封性能，尼龙橡胶芯实体展布高度略大于采煤工作面采高约10-20公分，橡胶封堵体在自身硬度下使它可以和顶板紧密贴合，保证了密封效果；由于采空区顶板易变形，且顶板面粗糙程度较大，故封堵体与顶板接触处采用未包裹的橡胶封堵以减小摩擦且不会影响密封性能。为减小装置负荷，故橡胶芯实体的厚度在3cm到8cm之间，厚度在应用时可根据实际情况进行调整。其中尼龙橡胶实体的剖面图如图5所示。为了避免橡胶芯被落石划破，故其由防水防静电涂层尼龙布包裹，用固定装置34阻止尼龙布与橡胶芯之间滑移。