[发明专利]一种纯机械式采空区束管取气装置及方法

说明书

本发明公布了一种分析采空区遗煤自燃危险区域时采空区束管取气装置及方法，本发明的装置包括：五通管、进气管、气缸、活塞头、活塞杆、两个三角支座、连接杆、两个定子、转杆、转环、齿轮、齿条、四个束管接头、六个闸阀、排水管、取气管、两个固定块、四根束管，本发明通过转动转环推动活塞头在气缸中的滑动来提供抽气动力，以此将束管中残留气体和积水排出后，抽取采空区不同位置的气体进行气相色谱分析，分析得出采空区内遗煤自燃危险区域的位置及范围，该装置无需外界提供任何抽气动力，且装置简便、易于搬运，适用范围广，不受工作面外界生产条件的影响，解决了目前煤矿现场工作面在无任何抽气动力情况下，分析采空区遗煤自燃危险区域时采空区束管取气困难的问题。

技术领域

本发明涉及矿井采空区取气领域，尤其涉及煤矿工作面无其它任何抽气动力条件下的采空区束管取样装置及方法。

背景技术

抽取采空区内不同位置的气体并进行气相色谱分析，根据气样中各组分的含量分析采空区内不同位置遗煤的氧化情况，进而得到采空区遗煤自燃“三带”的分布，这是目前判定采空区遗煤自燃危险区域的主要方法之一，对矿井采空区防治火灾至关重要。

目前，煤矿普遍采用的采空区束管取气方法为：通过专用的抽气泵进行气体抽取，这种方法存在以下缺陷：

1.矿井对于电器设备的使用有严格的限制，专用的防爆抽气泵价格昂贵，投资成本高，并且防爆抽采泵也无法达到绝对的安全；

2.矿井内地形环境复杂，导致搬运抽气泵十分困难，同时因工作面现场取电困难，其抽气泵用电需要布置几百甚至上千米的专用电缆，不仅电缆投资大，而且存在用电安全隐患。

针对采空区无抽采泵束管取气装置有一种简便式采空区束管取气装置及方法(CN201410633078.7)，该发明用工作面的瓦斯抽采管路来代替专用抽气泵为取气提供动力，将预埋束管与瓦斯抽采管路相连，通过六分球阀控制各束管与瓦斯管道的联通。虽然该发明能够避免使用专用抽气泵的缺点，但需要使用瓦斯抽采管路提供动力。因此，当矿井为低瓦斯矿井，工作面无瓦斯抽采管路时，该发明则还是无法从根本上解决采空区束管取气的问题。

由于束管气路较长，气体阻力大，故采用常用的矿用唧筒或者注射器取气方法无法满足要求。采空区预埋束管的总长度约在150～200m范围内，以最长200m的束管阻力计算，计算得到圆环的拉力为5.7N，计算依据如表1所示，所以人力转动完全能够满足要求，由此分析得出，采用这种纯机械式束管取气装置是完全可行的。

表1圆环拉力计算表

发明内容

本发明目的是从根本上取缔抽气泵进行采空区束管取气，降低矿井因取气而造成的事故，提供一种适应于任何矿井、经济实用、操作简便的采空区取气装置及方法。

本发明所采用的技术方案：本发明的装置包括：五通管、进气管、气缸、活塞头、活塞杆、一号三角支座、二号三角支座、固定三角支座的连接杆、两个定子、转杆、转环、齿轮、齿条、两个固定块、四个束管接头、六个闸阀、排水管、取气管、四根束管，所述气缸为圆柱型，其沿中轴线水平放置，由一号三角支座支撑，其一端底面封闭且中央安装有进气管，另一端底面开口；所述进气管与五通管相连；所述五通管分别与四个束管接头相连；所述四个束管接头分别与四根束管相连，所述四根束管分别通向采空区内的抽采点，四根束管接头上分别装有闸阀；所述活塞头与活塞杆相连，置于气缸内且密封其截面；所述连接杆连接一号三角支座和二号三角支座，固定一号三角支座与二号三角支座间的距离，从而确保活塞头在气缸内滑动；所述排水管安装于气缸的最下部，排水管上装有闸阀；所述取气管安装于气缸的最上部，取气管上装有闸阀；所述齿条一端与活塞杆相连，且限定在二号三角支座上的两个固定块之间滑动；所述齿轮与齿条之间相互啮合；所述转环中心的转杆通过两个定子固定在二号三角支座上且与齿轮相连，可通过转动转环带动齿轮转动，进而拉动齿条带动活塞杆推动活塞头在气缸内滑动。

本发明的装置实施方法如下：