[發(fā)明專利]一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置及其使用方法

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• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112523715A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 李學臣;魏培瑾;楊偉;張清田;郝殿;郭艷飛;葛學強;魯聘新;毋楊;于起陽;薛文濤;朱明磊;易書鋼;姚學慶;趙峰;張鑫鵬;艾紅杰
• 申請（專利權）人: 焦作煤業(yè)（集團）有限責任公司;焦作煤業(yè)（集團）演風礦用安全設備有限責任公司
• 主分類號: E21B33/03
• 分類號: E21B33/03;E21B33/06;E21B44/00;E21F7/00;E21B43/00
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 王國旭

1.一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置，包括防噴密封裝置、孔口擠壓密封裝置以及控制裝置，所述防噴密封裝置出口與孔口擠壓密封裝置的進口固定連接，其特征在于，所述防噴密封裝置包括防噴密封件、第一固定套筒、前端蓋、后端氣缸進退機構，所述第一固定套筒固定連接在防噴密封件內部，所述前端蓋與第一固定套筒固定連接，所述后端氣缸進退機構設置在第一固定套筒上，所述前端蓋內壁上套設有環(huán)形密封膠圈；

所述后端氣缸進退機構包括第一氣缸腔、第一導向槽、擠壓環(huán)形實體膠圈進氣口、退環(huán)形實體膠圈進氣口，所述第一氣缸腔開設在第一固定套筒的筒壁上，所述擠壓環(huán)形實體膠圈進氣口位于第一氣缸腔的一側并與第一氣缸腔相連通，所述退環(huán)形實體膠圈進氣口位于第一氣缸腔的另一側并與第一氣缸腔相連通，所述第一氣缸腔通過第一導向槽與前端蓋相連通，所述第一導向槽內滑動連接有第一活塞桿，所述第一活塞桿一端固定連接有第一活塞塊，所述第一活塞塊位于第一氣缸腔內，所述第一活塞桿另一端固定連接有第一活塞板，所述第一活塞板與環(huán)形密封膠圈固定連接。

2.根據權利要求1所述的一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置，其特征在于，所述孔口擠壓密封裝置包括套管主體、前端氣缸進退機構、環(huán)形膨脹膠圈，所述前端氣缸進退機構固定連接在套管主體外周上，所述環(huán)形膨脹膠圈套設在套管主體外周上，所述前端氣缸進退機構與環(huán)形膨脹膠圈傳動連接，所述前端氣缸進退機構包括第二固定套筒、第二氣缸腔、第二導向槽、擠壓膨脹膠圈進氣口、退膨脹膠圈進氣口，所述第二氣缸腔開設在第二固定套筒的筒壁上，所述擠壓膨脹膠圈進氣口位于第二缸腔的一側并與第二氣缸腔相連通，所述退膨脹膠圈進氣口位于第二缸腔的另一側并與第二缸腔相連通，所述第二氣缸腔通過第二導向槽與外界相連通，所述第二導向槽內滑動連接有第二活塞桿，所述第二活塞桿一端固定連接有第二活塞塊，所述第二活塞塊位于第二氣缸腔內，所述第二活塞桿另二端固定連接有第二活塞板，所述第二活塞板與環(huán)形膨脹膠圈固定連接。

3.根據權利要求1所述的一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置，其特征在于，所述控制裝置包括第一控制機構、第二控制機構，所述第一控制機構包括氣體過濾器、手動轉換閥門，所述氣體過濾器與手動轉換閥門連接，所述手動轉換閥門分別與擠壓膨脹膠圈進氣口、退膨脹膠圈進氣口相連通，所述第二控制機構包括瓦斯傳感器、電源信號轉換器、兩個本安型電磁閥以及氣動閥門，所述瓦斯傳感器與電源信號轉換器電性連接，所述電源信號轉換器與本安型電磁閥電性連接，所述本安型電磁閥與氣動閥門氣路連接，兩個所述氣動閥門中其中一個與擠壓環(huán)形實體膠圈進氣口固定連接，另一個氣動閥門與退膨脹膠圈進氣口固定連接。

4.根據權利要求1所述的一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置，其特征在于，所述防噴密封件內部一體形成有防噴腔體，所述防噴密封件上固定連接有抽氣管、排水渣管、防噴腔體后蓋，所述排水渣管、抽氣管均與防噴腔體相連通，所述第一固定套筒固定連接在防噴腔體后蓋上。

5.根據權利要求1所述的一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置，其特征在于，所述前端蓋為端部收口的桶狀結構。

6.一種瓦斯電閉鎖式氣動密封防噴裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：管路及電氣設備安裝：連接抽氣管與排水渣管，將抽氣管與井下臨時抽采管道通過鋼絲軟膠管連接，排水渣管與煤水分離器通過鋼絲軟膠管連接；將瓦斯傳感器懸掛在施工鉆孔孔口回風側1m范圍內，并與井下監(jiān)控電源連接，并按照井下操作規(guī)范提前設定瓦斯傳感器報警限值；將第二控制機構中電源信號轉換器的電源與井下電源連接；將控制裝置中的氣體過濾器與井下壓風系統(tǒng)管道通過氣路軟管連接；將第二控制機構中兩個氣動閥門通過氣路軟管分別與相應的擠壓環(huán)形實體膠圈進氣口、退環(huán)形實體膠圈進氣口連接，將手動轉換閥門通過氣路軟管分別與相應的擠壓膨脹膠圈進氣口、退膨脹膠圈進氣口連接；

S2：鉆孔密封：將孔口擠壓密封裝置的前端放入已開過孔的鉆孔內，通過第一控制機構中手動轉換閥門控制擠壓膨脹膠圈進氣口進氣使得第二氣缸腔內的氣體推動第二活塞塊在第二導向槽內向前位移，第二活塞桿推動第二活塞板向前位移，進而用第二活塞板推動環(huán)形膨脹膠圈在鉆孔內進行擠壓膨脹變形，最終使得孔口擠壓密封裝置安裝于鉆孔內；

S3：安裝防噴密封裝置：將防噴密封裝置固定連接在孔口擠壓密封裝置上；

S4：鉆孔施工：將鉆桿通過防噴裝置進入鉆孔內開始正常施工，瓦斯傳感器檢測施工鉆孔孔口回風側瓦斯?jié)舛龋?/p>

S5：超限鎖緊：當瓦斯異常噴出時，瓦斯傳感器將瓦斯超限信號傳遞至第二控制機構中電源信號轉換器，電源信號轉換器將瓦斯超限動作信號給本安型電磁閥和鉆機，鉆機斷電停機；本安型電磁閥控制氣動閥門，使得氣動閥門控制擠壓環(huán)形實體膠圈進氣口進氣，第一活塞桿在第一導向槽內依靠第一氣缸腔內的氣體推動向前位移，使得第一活塞板推動環(huán)形實體膠圈在前端蓋、第一固定套筒與防噴腔體后端蓋通過螺栓連接的腔體內進行向前位移，環(huán)形實體膠圈通過擠壓變形卡死鉆桿，使得煤層內的瓦斯僅能通過鉆孔進入防噴密封裝置的防噴密封件的腔體內，再通過抽氣口進入井下臨時抽采管道中，直至瓦斯傳感器檢測到的瓦斯?jié)舛刃∮诰渲?，期間抽氣口正常排氣；

S6：信號解除，重新鉆進：當瓦斯抽采之后瓦斯涌出量減少至操作標準后，瓦斯傳感器將瓦斯正常信號傳遞至控制裝置中電源信號轉換器，電源信號轉換器將瓦斯正常動作信號給本安型電磁閥，使得氣動閥門控制退環(huán)形實體膠圈進氣口進氣，第一活塞桿在第一導向槽內依靠第一氣缸腔內的氣體推動向后位移，使得第一活塞板拉動環(huán)形實體膠圈在前端蓋、第一固定套筒與防噴腔體后端蓋通過螺栓連接的腔體內進行向后位移，環(huán)形實體膠圈處于完全松弛狀態(tài)進而將鉆桿松開，重新啟動鉆機可開始正常鉆進；

S7：設備拆卸：完成鉆孔施工后，將鉆桿從孔內退出后，將防噴密封裝置與孔口擠壓密封裝置分離，通過控制裝置中手動轉換閥門控制退膨脹膠圈進氣口進氣使得第二氣缸腔內的氣體推動第二活塞塊，第二活塞塊帶動第二活塞桿在第二導向槽內向后位移，進而用第二活塞板拉拽環(huán)形膨脹膠圈使其處于松弛狀態(tài)，松開孔口擠壓密封裝置。