一种矿下抽采消突装置及其作业方法

摘要

本发明涉及煤矿消突技术领域，具体是一种矿下抽采消突装置及其作业方法，包括机架，所述机架上设置有处理厢，所述处理厢的前侧外置安装有地基支架，所述地基支架上安装有主支架，所述主支架的底端设置有转向盘，所述转向盘上安装有作业架，所述作业架的底端通过锁合安装套安装有抽采机构，所述抽采机构的主体为管状外固框，所述管状外固框上设置有抽水通道和采气通道，所述采气通道上设置有气流端，所述气流端呈倾斜式安装在管状外固框外壁位置，所述气流端呈向上倾斜并与旋转钻土架形成90°夹角；本申请进行一体化分离式处理采用相互独立的作业系统，从而使得抽水与抽气之间不存在干涉。

权利要求

1.一种矿下抽采消突装置，包括机架(1)，所述机架(1)上设置有处理厢(11)，所述处理厢(11)的前侧外置安装有地基支架(12)，所述地基支架(12)上安装有主支架(13)，所述主支架(13)的底端设置有转向盘(14)，所述转向盘(14)上安装有作业架(15)，其特征在于，所述作业架(15)的底端通过锁合安装套(16)安装有抽采机构(17)，所述抽采机构(17)的主体为管状外固框(21)，所述管状外固框(21)上设置有抽水通道(22)和采气通道(23)，所述抽水通道(22)的底端通过连轴器(25)安装有旋转钻土架(26)，所述旋转钻土架(26)的底端安装抽水端(27)，所述抽水端(27)的底部设置有锥形头(28)，所述抽水端(27)主体为抽水筒(41)，所述抽水筒(41)的侧边设置有入水区域(42)，所述抽水筒(41)内腔再安装有曲面挡水板(43)，所述曲面挡水板(43)通过转向轴(44)安装在抽水筒(41)内，所述抽水筒(41)的顶部外接有输水通道(46)，所述旋转钻土架(26)的主轴为内中空结构，所述输水通道(46)与抽水通道(22)相连通，所述采气通道(23)上设置有气流端(34)，所述气流端(34)呈倾斜式安装在管状外固框(21)外壁位置，所述气流端(34)呈向上倾斜并与旋转钻土架(26)形成

90°夹角，所述气流端(34)上设置有二级机泵(35)，所述二级机泵(35)上分别安装有采气头(37)和冲击气头(36)，所述采气通道(23)内设置有若干固定卡板(31)，所述采气通道(23)通过固定卡板(31)定位安装有采气管道(33)和增压管道(32)，所述采气管道(33)与采气头(37)相连接，所述增压管道(32)与冲击气头(36)相连接。

2.根据权利要求1所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述入水区域(42)设计为网孔状结构。

3.根据权利要求1所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述抽水筒(41)的外侧设置有电控微型马达(45)，所述电控微型马达(45)为转向轴(44)的驱动端。

4.根据权利要求1所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述采气管道(33)上安装有流量计(38)。

5.根据权利要求1所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述采气通道(23)的顶部设置有衔接系统(39)，所述采气管道(33)外接有瓦斯收集管道，增压管道(32)外接有供气管道。

6.根据权利要求1所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述作业架(15)的输料端与处理厢(11)对应连接。

7.根据权利要求1所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述主支架(13)的底端安装有夹持座(69)，所述转向盘(14)通过支撑轴安装在夹持座(69)之间，所述主支架(13)的侧边还安装有传动架(61)，所述传动架(61)的侧边设置有滑动轨道(62)，所述滑动轨道(62)上安装有位移座(63)，所述位移座(63)外接安装有调节支杆(64)，所述调节支杆(64)的底端通过下置安装架(65)与作业架(15)安装固定。

8.根据权利要求7所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述传动架(61)的内腔设置有传输丝杆(67)，所述传输丝杆(67)上安装有内置螺套(66)，所述内置螺套(66)再与位移座(63)相连接。

9.根据权利要求7所述的矿下抽采消突装置，其特征在于，所述主支架(13)与夹持座(69)之间还安装有锁定架(68)，所述锁定架(68)上安装有若干道横向锁合插栓(60)。

10.根据权利要求1‑9任一所述的矿下抽采消突装置的作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据需要的煤矿下向穿层的具体位置，确定有相应的地底坐标，设计相关数控程序；

步骤二、根据拟定的数控程序，启动设备，先调节作业架(15)的转向角度，确认转向角度无误后，再启动传动机构带动旋转钻土架(26)运动，带动抽采机构(17)向地底位置延伸；

步骤三、对下向穿层孔进行护孔、封孔操作，使封孔管和通气管与下向穿层孔的孔壁之间处于密封状态；

步骤四、先通过抽水通道(22)对煤矿穿层区域进行抽水工序，排出该区域的水浆，水浆输入至处理厢(11)内的水处理系统；

步骤五、启动增压机构，通过惰性气体对二级机泵(35)的外侧进行气压冲击，防止采气口堵塞，再启动采气管道(33)进行瓦斯抽取采集。

说明书

一种矿下抽采消突装置及其作业方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿消突技术领域，具体是一种矿下抽采消突装置及其作业方法。

背景技术

[0002] 目前，在煤矿生产企业中，采用下向穿层孔来消突，是防治煤与瓦斯突出的重要手段之一。但是，下向穿层孔存在以下不足：1、下向穿层孔施工难度大、成孔差；2、下向穿层孔
封孔难，封孔时容易导致已开凿好的孔堵塞；3、下向穿层孔的底部大多存在积水，积水会淹
没设置在下向穿层孔底部的护壁花管，使瓦斯无法进入到护壁花管内，导致瓦斯不能被抽
出。由于下向穿层孔存在上述不足，导致抽采效果差，不能很好的解决煤与瓦斯突出这一困
扰煤矿安全生产的难题。

[0003] 中国专利(授权公告号：CN102606190A)公布了一种煤矿下向穿层孔抽采消突方法及其装置，该专利煤矿下向穿层孔抽采消突方法，单孔抽采瓦斯浓度可达80％以上，纯量长
时间稳定在0.1m3/min以上。但是其整体设计较为繁琐，该专利需要先对水气进行分离，并
且还存在气流堵塞的风险，整体设计成本较高，但是实际存在的风险相对较高，因此，需要
从抽气以及抽水的角度进行优化处理。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种矿下抽采消突装置及其作业方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 一种矿下抽采消突装置，包括机架，所述机架上设置有处理厢，所述处理厢的前侧外置安装有地基支架，所述地基支架上安装有主支架，所述主支架的底端设置有转向盘，所
述转向盘上安装有作业架，所述作业架的底端通过锁合安装套安装有抽采机构，所述抽采
机构的主体为管状外固框，所述管状外固框上设置有抽水通道和采气通道，所述抽水通道
的底端通过连轴器安装有旋转钻土架，所述旋转钻土架的底端安装抽水端，所述抽水端的
底部设置有锥形头，所述抽水端主体为抽水筒，所述抽水筒的侧边设置有入水区域，所述抽
水筒内腔再安装有曲面挡水板，所述曲面挡水板通过转向轴安装在抽水筒内，所述抽水筒
的顶部外接有输水通道，所述旋转钻土架的主轴为内中空结构，所述输水通道与抽水通道
相连通，所述采气通道上设置有气流端，所述气流端呈倾斜式安装在管状外固框外壁位置，
所述气流端呈向上倾斜并与旋转钻土架形成90°夹角，所述气流端上设置有二级机泵，所述
二级机泵上分别安装有采气头和冲击气头，所述采气通道内设置有若干固定卡板，所述采
气通道通过固定卡板定位安装有采气管道和增压管道，所述采气管道与采气头相连接，所
述增压管道与冲击气头相连接。

[0007] 作为本发明进一步的方案：所述入水区域设计为网孔状结构，

[0008] 作为本发明进一步的方案：所述抽水筒的外侧设置有电控微型马达，所述电控微型马达为转向轴的驱动端，

[0009] 作为本发明进一步的方案：所述采气管道上安装有流量计。

[0010] 作为本发明进一步的方案：所述采气通道的顶部设置有衔接系统，所述采气管道和增压管道分别外接有供气管道和瓦斯收集管道。

[0011] 作为本发明进一步的方案：所述作业架的输料端与处理厢对应连接。

[0012] 作为本发明进一步的方案：所述主支架的底端安装有夹持座，所述转向盘通过支撑轴安装在夹持座之间，所述主支架的侧边还安装有传动架，所述传动架的侧边设置有滑
动轨道，所述滑动轨道上安装有位移座，所述位移座外接安装有调节支杆，所述调节支杆的
底端通过下置安装架与作业架安装固定。

[0013] 作为本发明进一步的方案：所述传动架的内腔设置有传输丝杆，所述传输丝杆上安装有内置螺套，所述内置螺套再与位移座相连接。

[0014] 作为本发明再进一步的方案：所述主支架与夹持座之间还安装有锁定架，所述锁定架上安装有若干道横向锁合插栓。

[0015] 为了进一步对本申请的作业方式进行说明，本申请还公开一种矿下抽采消突装置的作业方法，包括以下步骤：

[0016] 步骤一；根据需要的煤矿下向穿层的具体位置，确定有相应的地底坐标，设计相关数控程序；

[0017] 步骤二；根据拟定的数控程序，启动设备，先调节作业架的转向角度，确认转向角度无误后，再启动传动机构，带动抽采机构向地底位置延伸；

[0018] 步骤三；对下向穿层孔进行护孔、封孔操作，使封孔管和通气管与下向穿层孔的孔壁之间处于密封状态；

[0019] 步骤四；先通过抽水通道对煤矿穿层区域进行抽水工序，排出该区域的水浆，水浆输入至处理厢内的水处理系统；

[0020] 步骤五；启动增压机构，通过惰性气体对二级机泵的外侧进行气压冲击，防止采气口堵塞，再启动采气管道进行瓦斯抽取采集。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0022] 一.本申请抽采机构进行一体化分离式处理，抽水通道和采气通道设置相邻的机械位置，但是采用相互独立的作业系统，从而使得抽水与抽气之间不存在干涉，其抽水端在
钻土伸入时，本身为封闭式结构；抵至相应的低下坐标区域，控制抽水筒入水端的开合，继
而有效避免的土层或者矿石对堵塞抽水孔的风险。

[0023] 二.对于采气而言，本申请设计气流端呈向上倾斜并与旋转钻土架形成90°夹角，由于气体相比较水浆位于上层，从而能够有效采集气体而避开水浆；并且气流端与钻土线
路呈垂直设置，即与水浆的流动方向垂直，有效减少水浆堵塞气孔的干扰。本申请安装有采
气管道和增压管道，一方面在堵塞时能够及时进行通气处理，另一方面减少水浆杂质对气
体的干扰，提高瓦斯气体的收集效果。

[0024] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

[0025] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，以示出符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。同时，这些附图和文字描述并不是为了通过任
何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的
概念。

[0026] 图1为本发明的结构示意图。

[0027] 图2为本发明中抽采机构的结构示意图。

[0028] 图3为本发明中抽水筒的结构示意图一。

[0029] 图4为本发明中抽水筒的结构示意图二。

[0030] 图5为本发明中采气通道的结构示意图。

[0031] 图6为本发明中主支架的的结构示意图。

[0032] 图中：1‑机架、11‑处理厢、12‑地基支架、13‑主支架、14‑转向盘、15‑作业架、16‑锁合安装套、17‑抽采机构、21‑管状外固框、22‑抽水通道、23‑采气通道、25‑连轴器、26‑旋转
钻土架、27‑抽水端、28‑锥形头、31‑固定卡板、32‑增压管道、33‑采气管道、34‑气流端、35‑
二级机泵、36‑冲击气头、37‑采气头、38‑流量计、39‑衔接系统、41‑抽水筒、42‑入水区域、
43‑曲面挡水板、44‑转向轴、45‑电控微型马达、46‑输水通道、61‑传动架、62‑滑动轨道、63‑
位移座、64‑调节支杆、65‑下置安装架、66‑内置螺套、67‑传输丝杆、68‑锁定架、69‑夹持座、
60‑横向锁合插栓。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相
同数字表示相同或同种要素。

[0034] 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本发明保护的范围。

[0035] 实施例一：

[0036] 请参阅图1，一种矿下抽采消突装置，包括机架1，所述机架1上设置有处理厢11，所述处理厢11的前侧外置安装有地基支架12，所述地基支架12上安装有主支架13，所述主支
架13的底端设置有转向盘14，所述转向盘14上安装有作业架15，所述作业架15的底端通过
锁合安装套16安装有抽采机构17；处理厢11用于对抽采的相物料进行临时的收纳和处理，
地基支架12为整体在地基上的安装装置，主支架13为竖向的支持机构，转向盘14带动作业
架15转动，调节作业角度，抽采机构17用于进行抽采作业。

[0037] 请参阅图1～4，所述抽采机构17的主体为管状外固框21，所述管状外固框21上设置有抽水通道22和采气通道23，所述抽水通道22的底端通过连轴器25安装有旋转钻土架
26，所述旋转钻土架26的底端安装抽水端27，所述抽水端27的底部设置有锥形头28，所述抽
水端27主体为抽水筒41，所述抽水筒41的侧边设置有入水区域42，所述入水区域42设计为
网孔状结构，所述抽水筒41内腔再安装有曲面挡水板43，所述曲面挡水板43通过转向轴44
安装在抽水筒41内，所述抽水筒41的外侧设置有电控微型马达45，所述电控微型马达45为
转向轴44的驱动端，所述抽水筒41的顶部外接有输水通道46，所述旋转钻土架26的主轴为
内中空结构，所述输水通道46与抽水通道22相连通。

[0038] 抽采机构17的主体为管状外固框21，对内置的抽水通道22和采气通道23进行保护，其中抽水通道22的底端设置有旋转钻土架26，可采用皮带传动、齿轮啮合传动或者其他
传动机构带动旋转钻土架26运动，在伸入土层的同时，旋转钻土架26起到刨土的作业，伸入
至相关作业点后，通过电信号控制电控微型马达45运动，带动抽水筒41内置的曲面挡水板
43翻动，打开入水区域42，进行抽水作业。

[0039] 本申请抽采机构17进行一体化分离式处理，抽水通道22和采气通道23设置相邻的机械位置，但是采用相互独立的作业系统，从而使得抽水与抽气之间不存在干涉，其抽水端
在钻土伸入时，本身为封闭式结构；抵至相应的低下坐标区域，控制抽水筒41入水端的开
合，继而有效避免的土层或者矿石对堵塞抽水孔的风险。

[0040] 请参阅图2和图5，所述采气通道23上设置有气流端34，所述气流端34呈倾斜式安装在管状外固框21外壁位置，所述气流端34呈向上倾斜并与旋转钻土架26形成90°夹角，所
述气流端34上设置有二级机泵35，所述二级机泵35上分别安装有采气头37和冲击气头36，
所述采气通道23内设置有若干固定卡板31，所述采气通道23通过固定卡板31定位安装有采
气管道33和增压管道32，所述采气管道33与采气头37相连接，所述增压管道32与冲击气头
36相连接，所述采气管道33上安装有流量计38。所述采气通道23的顶部设置有衔接系统39，
所述采气管道33和增压管道32分别外接有供气管道和瓦斯收集管道。所述作业架15的输料
端与处理厢11对应连接。

[0041] 对于采气而言，本申请设计气流端34呈向上倾斜并与旋转钻土架26形成90°夹角，由于气体相比较水浆位于上层，从而能够有效采集气体而避开水浆；并且气流端34与钻土
线路呈垂直设置，即与水浆的流动方向垂直，有效减少水浆堵塞气孔的干扰。

[0042] 本申请安装有采气管道33和增压管道32，通入惰性气体冲开气流端34区域，从而减少水浆堵塞在采气头37位置的情况，一方面在堵塞时能够及时进行通气处理，另一方面
减少水浆杂质对气体的干扰，提高瓦斯气体的收集效果。

[0043] 实施例二：

[0044] 请参阅图1和图6，本实施例作为实施例一进一步的优化，在其基础上，所述主支架13的底端安装有夹持座69，所述转向盘14通过支撑轴安装在夹持座69之间，所述主支架13
的侧边还安装有传动架61，所述传动架61的侧边设置有滑动轨道62，所述滑动轨道62上安
装有位移座63，所述位移座63外接安装有调节支杆64，所述调节支杆64的底端通过下置安
装架65与作业架15安装固定。所述传动架61的内腔设置有传输丝杆67，所述传输丝杆67上
安装有内置螺套66，所述内置螺套66再与位移座63相连接。所述主支架13与夹持座69之间
还安装有锁定架68，所述锁定架68上安装有若干道横向锁合插栓60。

[0045] 对于作业角度的调节，本申请在其侧边设置有相应的传动架61，通过丝杆传动作为传动工具，带动内置螺套66运动，继而带动推动调节支杆64，即调节转向盘14的转动角
度，再确定转动角度后，再组装锁定架68，通过横向锁合插栓60在水平轴线的方向予以锁
合，进而保证锁合效果，避免后续伸入土层时产生角度偏移。

[0046] 为了进一步对本申请的作业方式进行说明，本申请还公开一种矿下抽采消突装置的作业方法，包括以下步骤：

[0047] 步骤一；根据需要的煤矿下向穿层的具体位置，确定有相应的地底坐标，设计相关数控程序；

[0048] 步骤二；根据拟定的数控程序，启动设备，先调节作业架15的转向角度，确认转向角度无误后，再启动传动机构，带动抽采机构17向地底位置延伸；

[0049] 步骤三；对下向穿层孔进行护孔、封孔操作，使封孔管和通气管与下向穿层孔的孔壁之间处于密封状态；

[0050] 步骤四；先通过抽水通道2对煤矿穿层区域进行抽水工序，排出该区域的水浆，水浆输入至处理厢11内的水处理系统；

[0051] 步骤五；启动增压机构，通过惰性气体对二级机泵35的外侧进行气压冲击，防止采气口堵塞，再启动采气管道33进行瓦斯抽取采集。

[0052] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0053] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。