[发明专利]一种具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置及方法

权利要求书

1.一种具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，包括三通管、防喷主体、甲烷浓度检测器、防爆型控制器、除尘袋和煤渣收集器；

所述三通管为两端开口的空心管，且在靠近一端的空心管侧部开设排渣口；

所述防喷主体固定在支架上，其由箱体和排渣漏斗组成，排渣漏斗固定在箱体下部，且排渣漏斗上端口与箱体内部连通；所述箱体的上端开设箱体出口一、其两侧分别设有箱体进口和箱体出口二，排渣漏斗下端口装有排渣阀门，排渣漏斗下端口与煤渣收集器的进口密封连接，煤渣收集器的出口通过袋子束口封堵；所述箱体进口通过柔性密封软管与三通管的排渣口密封连接；所述箱体出口二与除尘袋的进口密封连接，除尘袋的出口通过袋子束口封堵；所述除尘袋上装有挂环，挂环通过钢丝与直接顶板的支护锚杆连接，从而使除尘袋处于悬挂状态，所述箱体出口一与瓦斯抽采软管的一端密封连接，瓦斯抽采软管的另一端与瓦斯抽采总管路密封连接；

所述箱体出口一与瓦斯抽采软管的连接处和箱体出口二与除尘袋的连接处，分别装有电磁阀一和电磁阀二，所述甲烷浓度检测器固定在箱体上端，甲烷浓度检测器的检测探头伸入箱体内，用于采集箱体内的实时瓦斯浓度；

所述防爆型控制器与电磁阀一、电磁阀二和甲烷浓度检测器均通过连接线连接，用于接收甲烷浓度检测器反馈的实时瓦斯浓度值，并根据实时瓦斯浓度值对电磁阀一和电磁阀二各自的开闭状态进行控制，所述防爆型控制器内设有声光报警器，用于进行报警提示。

2.根据权利要求1所述的具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，还包括过滤器，过滤器装在箱体出口一处，其为三层滤芯结构，从箱体到电磁阀一的方向依次为大孔滤芯、中孔滤芯以及小孔滤芯。

3.根据权利要求1所述的具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，所述箱体进口和箱体出口二在箱体两侧对称设置。

4.根据权利要求1所述的具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，所述防爆型控制器为PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，还包括过滤网，过滤网设置在箱体内并罩在检测探头外部，使箱体内的气体经过过滤网过滤后被检测探头采集。

6.根据权利要求1所述的具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，所述排渣口外侧装有法兰盘，排渣口通过法兰盘与柔性密封软管密封连接。

7.根据权利要求1所述的具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置，其特征在于，所述防爆型控制器通过防爆型电源供电。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述具有排渣、除尘、抽采一体化的防喷孔装置的工作方法，其特征在于，具体步骤为：

A、安装三通管及打钻防喷孔装置的组装：根据高瓦斯及突出煤层瓦斯预抽钻孔设计方案，先使用钻机将三通管一端按照瓦斯预抽钻孔设计的角度和方向顶入煤层中，三通管另一端和排渣口处于钻孔外部，将防喷孔装置在待打钻区域旁边完成组装，并使其箱体出口一与瓦斯抽采总管路连接，所述瓦斯抽采总管路中持续保持负压在10～30KPa；

B、启动防喷孔装置：先在防爆型控制器内设定瓦斯浓度阈值，接着通过防爆型控制器控制电磁阀一处于关闭状态、电磁阀二处于打开状态，同时控制甲烷浓度检测器实时采集箱体内的瓦斯浓度值并反馈给防爆型控制器；

C、施工瓦斯预抽钻孔：开动钻机调整钻杆的角度和方向，使钻杆穿过三通管两端向煤层中钻进；

D、钻孔施工过程中的排渣、除尘：瓦斯预抽钻孔正常钻进过程产生的钻屑、煤渣和粉尘通过三通管的排渣口排出，然后经过防喷主体的箱体进口进入到箱体内，其中粉尘漂浮在箱体内并随着气流从箱体出口二进入到除尘袋中，钻屑及煤渣在箱体内沉降并堆积到排渣漏斗内，工作人员根据除尘袋中粉尘的积累量，定期解开除尘袋出口的袋子束口，清理粉尘；同时在瓦斯预抽钻孔每钻进2小时，工作人员打开一次排渣阀门将钻屑及煤渣从排渣漏斗内排出至煤渣收集器中，根据煤渣的排量，定期解开煤渣收集器出口的袋子束口来清理煤渣；

E、抽采瓦斯并排渣：在钻孔过程中若发生喷孔情况，此时瓦斯和煤粉快速大量的从排渣口经过柔性密封软管进入箱体内，使得箱体内的瓦斯浓度持续快速升高，其中煤粉沉降至排渣漏斗内堆积，甲烷浓度检测器的检测探头实时采集箱体内的瓦斯浓度并反馈给防爆型控制器，防爆型控制器将采集的实时浓度值与阈值比较，若实时浓度值超过设定的阈值，此时防爆型控制器控制其声光报警器发出声光警报信号，工作人员能及时知晓停止施工，同时防爆型控制器控制电磁阀一处于打开状态、电磁阀二处于关闭状态，此时瓦斯抽采总管路与箱体内部连通，除尘袋与箱体内部切断连接；由于瓦斯抽采总管路为负压状态，处于箱体内大量喷出的瓦斯经过过滤器的三层过滤后进入瓦斯抽采总管路内，从而防止瓦斯大量涌入巷道造成瓦斯超限，在瓦斯抽采过程中工作人员间隔性的打开排渣阀门将喷出的煤粉排出至煤渣收集器中；

F、密封钻杆：在钻孔停止施工进行瓦斯抽采时，使用密封胶带将三通管和钻杆之间的空隙密封，防止空气被抽进瓦斯抽采总管路稀释瓦斯浓度；

G、退钻：当喷孔结束后，防爆型控制器接收的实时浓度值低于设定的阈值，此时防爆型控制器使电磁阀一处于关闭状态、电磁阀二处于打开状态，此时瓦斯抽采总管路与箱体内部切断连接，除尘袋与箱体内部恢复连接；进而能操作钻机退出钻杆，并在退钻过程中重复步骤D实现排渣及除尘的作用，退钻后将三通管从瓦斯预抽钻孔内取出，并对瓦斯预抽钻孔进行封孔后接入到瓦斯抽采分支管路继续进行瓦斯抽采，从而完成该瓦斯预抽钻孔的施工防喷孔工作；

H、继续打钻孔防喷孔：再选择一处，并重复执行步骤A至G，再完成一个瓦斯预抽钻孔的施工防喷孔工作，如此重复，从而将设计的瓦斯预抽钻孔全部施工完成。