[发明专利]水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯灾害防治领域，涉及一种水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法，防止水力冲孔时瓦斯喷出导致的局部瓦斯聚集。

背景技术

水力冲孔技术是应用最广泛的卸压增透、强化防突技术措施之一，在松软低透气性煤层取得了较好的瓦斯灾害防治效果。在水力冲孔的过程中，由于突出煤层通常具有自喷的性质，当高压水冲击煤体时，将诱导小型可控制的煤与瓦斯突出。当出现强烈的喷孔时，大量的瓦斯直接涌进巷道，有时甚至造成冲孔钻场附近瓦斯浓度超限，对煤矿安全生产造成威胁，故急需解决一旦出现强烈喷孔时造成瓦斯超限的问题。采用水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置能有效捕集水力冲孔时喷出的瓦斯气体。

发明内容

本发明为了解决水力冲孔过程中瓦斯喷出造成的巷道内局部瓦斯超限，提出一种水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置及方法，采用该装置及方法，能够及时有效的捕集水力冲孔时喷出的瓦斯，防止巷道内局部瓦斯聚集，避免安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置，包括位于巷道内的瓦斯传感器、信号处理控制装置、瓦斯捕集罩和连接用的抽采软管，瓦斯捕集罩固定在巷道的侧壁或顶部，瓦斯传感器设置在钻孔的孔口处，瓦斯捕集罩的捕集口邻近并朝向钻孔的孔口，矿井抽采管路上固定连通有连接支管，瓦斯捕集罩与连接支管通过抽采软管连接，连接支管上设置有电磁阀，电磁阀与信号处理控制装置连接，瓦斯传感器内置有红外发射器，信号处理控制装置内置有红外接收器；所述瓦斯捕集罩的材质采用铝合金，抽采软管的直径大于或等于140mm。

瓦斯传感器外设置有保护罩，保护罩朝向钻孔孔口的一侧开设有透气网孔，保护罩的两侧固定设置有第三安装板，第三安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上。

所述的瓦斯捕集罩外形呈长方体形状，长方体形状的瓦斯捕集罩简称方体捕集罩，方体捕集罩为六块铝合金板围成的空心立方体结构，捕集口开设在方体捕集罩的一侧，方体捕集罩与捕集口所在一侧相对的另一侧与抽采软管的抽气口连接，方体捕集罩在捕集口的外侧连接有喇叭口形状的聚气罩，方体捕集罩的侧部固定设置有第一安装板，第一安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上。

所述的瓦斯捕集罩外形呈圆筒形状，圆筒形状的瓦斯捕集罩简称筒状捕集罩，筒状捕集罩为一块铝合金板首尾相接围成的环状结构，筒状捕集罩的直径大于钻孔的直径，筒状捕集罩的两端敞口，筒状捕集罩的一端口为捕集口，钻孔的孔口位于捕集口内，筒状捕集罩的一端沿周向固定设置有若干第二安装板，各第二安装板通过膨胀螺栓固定安装到巷道的内壁上，抽采软管的抽气口连接在筒状捕集罩的侧面。

打钻角度记为α，打钻角度即为钻孔中心线与巷道底板之间的夹角，α小于50°时，使用方体捕集罩，方体捕集罩的第一安装板固定安装在邻近钻孔的孔口上方0.2m处的巷道内壁上，方体捕集罩上的聚气罩朝向钻孔的孔口。

α大于或等于50°时，使用筒状捕集罩，筒状捕集罩上的各第二安装板固定安装在钻孔的孔口周圈的巷道内壁上，瓦斯传感器位于筒状捕集罩的内部。

使用水力冲孔喷出瓦斯自动捕集装置的水力冲孔喷出瓦斯自动捕集方法，包括以下步骤：

（1）布置瓦斯捕集罩和瓦斯传感器：

在进行水力冲孔之前，根据不同的打钻角度选取合适的瓦斯捕集罩，

在实际打钻角度小于50°时采用方体捕集罩，将方体捕集罩的第一安装板固定安装在邻近钻孔的孔口上方0.2m处的巷道内壁上，方体捕集罩上的聚气罩朝向钻孔的孔口，将瓦斯传感器安装在钻孔的孔口与方体捕集罩之间；

在实际打钻角度大于或等于50°时采用筒状捕集罩，将筒状捕集罩上的各第二安装板固定安装在钻孔的孔口周圈的巷道内壁上，将瓦斯传感器安装在钻孔的孔口处；

（2）连接抽采软管：

通过抽采软管将瓦斯捕集罩与矿井抽采管路上的连接支管连接，在连接支管上安装一个电磁阀，电磁阀连接信号处理控制装置，瓦斯传感器的信号通过无线红外方式传入信号处理控制装置；

（3）设置预警值：

将瓦斯传感器的瓦斯浓度预设报警值设置为2.0% CH4，即在瓦斯浓度小于2.0% CH4时， 瓦斯传感器不报警，在瓦斯浓度等于或大于2.0% CH4时，瓦斯传感器报警；

（4）瓦斯捕集：

在进行水力冲孔之前，瓦斯传感器检测到的瓦斯浓度小于2.0% CH4，瓦斯传感器不报警，电磁阀处于关闭状态；