[發明專利]煤礦采空區自移式快速隨堵隨抽瓦斯裝置及工藝

在審

• 申請號: 201710090511.0
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN108457691A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 倪小明;劉澤東;李懷珍;韓穎;孫小婷
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

煤礦采空區自移式快速隨堵隨抽瓦斯裝置及工藝，包括瓦斯封堵裝置、瓦斯抽排裝置、液壓裝置和配套的技術流程；其中封堵裝置通過尼龍橡膠包裹體、底盤、骨架體、可彎曲體以及連接部件將尼龍橡膠包裹體沿工作面長度方向展布支撐；在將采空區瓦斯封堵的同時，瓦斯抽排裝置通過局部通風機、剛性風筒和瓦斯檢測儀等裝置，將采空區瓦斯集中安全化處理后隨回風巷污風排出；本發明公開了一種裝置及工藝可以在及時、高效、自動、無人化的前提下，將采空區瓦斯與工作面隔離開來，與此同時還可在有效時間內將采空區后方瓦斯抽排并稀釋至安全濃度之下，本裝置及其工藝基于安全與科學的目標下，可實現對采空區瓦斯安全、高效的治理。

技術領域

本發明屬于煤礦安全生產技術領域，尤其涉及一種煤礦采空區自移式快速隨堵隨抽瓦斯裝置及工藝。

背景技術

近年來，我國煤礦開采技術、裝備的快速發展和更新，尤其是綜采技術裝備的大力推廣和應用顯著提高了采煤速度。隨著采煤速度的加快，單位時間內的瓦斯涌出速度明顯增加，暴露在采空區的瓦斯量也成倍增加。同時，隨著采煤的進行，采空區面積會不斷增大，采空區在受到煤礦采掘影響以后，孔裂隙大量發育，導致圍巖以及臨近層瓦斯大量涌入采空區。若采空區與工作面密封不嚴，在采煤工作面的上下隅角容易積聚大量瓦斯，采空區存在的游離瓦斯在回采面通風壓力作用下不斷涌入回采工作面，增加了回采面通風難度，同時增加了風流瓦斯濃度，使瓦斯超限的危險性增加。采空區暴露面積的增加，抽采濃度降低，使瓦斯利用更加困難。

為了對采空區瓦斯進行封堵便于抽放，壘造封閉墻是目前最常用的方式之一。但壘砌封閉墻是在采空區后方進行施工，施工時間相對較長，所需物資相對較多。同時，隨著采煤工作面的推進，壘砌的封閉墻不能移動，會造成采空區內的瓦斯濃度不斷增加，極易造成工作面上下隅角瓦斯積聚。現代化采煤設備的實施，使壘砌墻封閉的缺點更加暴露。因此，迫切需要一種裝置可以對采煤后方落煤瓦斯進行快速、高效的封堵并實時抽放瓦斯既增加抽放瓦斯濃度，又減少瓦斯向巷道運移擴散量，減輕通風壓力。

發明內容

針對目前采煤后方落煤瓦斯涌出量大，采用傳統壘砌封閉墻容易瓦斯超限、耗時、廢力、使用率低等缺陷，設計出一種附著于液壓支架后端的快速隨堵隨抽瓦斯裝置。該裝置可以實現對采煤后方落煤瓦斯的及時高效封堵和抽排，降低永久性封堵墻形成之前采空區瓦斯對回采工作面的影響，對實現采空區安全、高效治理具有極大推進作用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：煤礦采空區自移式快速隨堵隨抽瓦斯裝置主要包括瓦斯封堵裝置、瓦斯抽排裝置以及連接裝置。

所述的瓦斯封堵系統包括尼龍橡膠包裹體12、可彎曲體8、骨架體9、桁架底托盤17以及相關連接裝置。

所述的瓦斯封堵裝置底部的桁架底托盤17與液壓支架4之間通過牽引桿18連接。

所述的封堵裝置中的尼龍橡膠包裹體12與桁架底盤17之間通過U形鋼骨架9和可伸縮式彈簧桿10以及小型液壓立柱20組成。

所述的瓦斯抽排裝置包括瓦斯管理系統36、軸流抽出式局部通風機37、安全開關38、剛性風筒以及瓦斯監測系儀40。

所述連接裝置中橫桿體22與橫桿體之間通過雙開螺母23連接，橫桿22與橡膠包裹體體12之間采用尼龍套扣13固定連接。

采用上述技術方案，封堵裝置主要是將附著于液壓支架后方支撐骨架上的尼龍橡膠芯實體，通過密封拉鎖連接并依次展布于采空區且延橫截面方向進行固定的一套裝置系統，為保證密封性能，尼龍橡膠芯實體展布高度略大于采煤工作面采高約10-20公分，橡膠封堵體在自身硬度下使它可以和頂板緊密貼合，保證了密封效果；由于采空區頂板易變形，且頂板面粗糙程度較大，故封堵體與頂板接觸處采用未包裹的橡膠封堵以減小摩擦且不會影響密封性能。為減小裝置負荷，故橡膠芯實體的厚度在3cm到8cm之間，厚度在應用時可根據實際情況進行調整。其中尼龍橡膠實體的剖面圖如圖5所示。為了避免橡膠芯被落石劃破，故其由防水防靜電涂層尼龍布包裹，用固定裝置34阻止尼龍布與橡膠芯之間滑移。