[发明专利]煤矿用积水抽排孔底泵

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下瓦斯抽采近水平长钻孔积水抽排的技术领域，尤其涉及能提高瓦斯抽采效果、避免钻孔积水严重影响瓦斯解吸与运移缺陷的一种煤矿用积水抽排孔底泵。

背景技术

对于一些采用水力排渣的低渗透性煤层瓦斯抽采下斜钻孔，在钻孔施工完毕后的相当一段时间内孔内水散发不掉，如孔内液柱压力较大会阻碍煤层瓦斯的解析与释放，严重影响瓦斯抽采效果。

在瓦斯抽放钻孔施工完毕后，使用某种方法抽出孔内水可减少对地层的压力损害，同时能够使瓦斯抽放负压直接发挥作用，减小负压的压力损失，有利于煤层瓦斯的解析与释放，能够提高抽采效果。

目前实现孔内排水可通过以下三种方案实现：

1、孔口抽水

使用孔口抽水装置从孔口抽出孔内水，孔内水往孔口流动的压差来自于大气压差，1个大气压大小为10m高度水柱压力，当孔内水位低于孔口10m时则不能排水。

2、气举反循环抽水

往钻杆与孔壁的环状间隙中供入高压气，孔内液体在风压的作用下沿着钻杆内孔排出，目前矿井的压风在0.3MPa～0.8MPa之间，且易受其它用风设备的影响，压力不稳定；对于定向长钻孔，高压气在孔内压力衰减快，影响了孔内排水的深度。

如果要使“气举反循环”能够顺利安全的排出孔内液体，则需配备压力较高、性能稳定的空气压缩机，在煤矿井下为孔内排水专门配备空压机，成本太高，推广性不强。

3、井底泵抽水

目前水井抽水，油井抽油使用的方式都是井底动力泵，常见的有有杆泵、电潜泵。

有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。有杆泵采油具有结构简单、适应性强、维修管理方便、和寿命长的特点，是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。使用有杆泵排水时，对于上下起伏的近水平定向钻孔下至孔底非常困难，还需连接泵杆和轴向驱动装置，系统复杂，造价大。

电潜泵是由多级叶导轮串接起来的一种电动离心泵，当潜油电机带动泵轴上的叶导轮高速旋转时，处于叶轮内的液体在离心力的作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮的四周，由于液体受到叶片的作用，其压力和速度同时增加，在导轮的进一步作用下速度能又转变成压能，同时流向下一级叶轮入口。如此逐次地通过多级叶导轮的作用，流体压能逐次增高而在获得足以克服泵出口以后管路阻力的能量时而流至地面。使用电潜泵排水时，也存在下至孔底困难的问题，还存在电缆连接问题，电机必须做成防爆电机，孔口需配备供电装置。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿用积水抽排孔底泵，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种简单易行、且无需外部动力，能有效实现“吸水”和“排水”过程以提高瓦斯抽采效果、避免钻孔积水严重影响瓦斯解吸与运移缺陷的一种煤矿用积水抽排孔底泵。

为解决上述问题，本发明公开了一种煤矿用积水抽排孔底泵，至少包含固定组件、传动组件、驱动组件和活塞组件，其特征在于：

所述固定组件至少包含外管、内套管、弹性层和端盖，所述外管为中空管，其后端内周缘设有内键槽以连接驱动，所述内套管活动套合于所述外管内，所述端盖盖合于所述内套管的前开口，所述弹性层的外径大于所述外管的外径，内径大于所述内套管的外径以活动套在内套管外；

所述传动组件包括传动轴，所述传动轴的后端固结于所述外管的后端内缘，前端插入所述内套管内且设有内花键套；

所述驱动组件包括驱动轴、推拉杆和传动小球，所述驱动轴的后端开有能嵌入所述传动轴的内花键套的花键轴，所述驱动轴的前端开有供所述推拉杆滑动伸入的内凹孔，所述内凹孔上铣有引导传动小球运动的螺旋形状的半圆形的轨道槽，所述推拉杆的外缘设有容置所述传动小球的半圆球凹槽，所述驱动轴的轨道槽的前端设有安装孔和安装孔堵头；

所述活塞组件包括上单向阀、下单向阀、内缸、外缸和推杆，所述外缸固定于所述内套管内，所述内缸滑动套合于所述外缸内，所述内缸的前端内缘固定有所述下单向阀，后端固结于所述推杆的前端，所述推杆的后端连接所述推拉杆的前端，所述上单向阀位于所述下单向阀的后侧且相对所述外缸轴向固定，由此，当推拉杆连接带动推杆轴向往复运动，内缸也随之往复运动，所述下单向阀相对上单向阀往复运动，从而两个单向阀往复打开关闭，实现吸水和排水两个过程。

其中：所述推拉杆的前端设有销子，所述推杆的后端套合于所述销子，从而实现了推拉杆和推杆的连接，并提供一定的间隙，避免刚性冲击。