一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置的製作方法

2023-07-19 01:57:41

專利名稱：一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於水氣分離裝置技術領域，具體涉及一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，其針對煤礦老空水中含有的大量有毒有害氣體，探放水時對其進行水氣分離的裝置。
背景技術：
目前，不少煤礦面臨老空水下開採問題，而防治老空水最直接最有效的方法是探放老空水。探放老空水過程中，老空區內的ch4、H2S、CO等有毒有害氣體會經鑽孔水流一起排出，如果直接將鑽孔老空水排至排水點，將可能造成排水點有害氣體超限，給礦井安全生產帶來威脅。老空區內積存大量的有毒有害氣體，在密閉的環境中，老空區積水中的有害氣體含量會隨著時間不斷增加，而隨著老空水經鑽孔的不斷排出，鑽孔水中的有害氣體在排水點不斷釋放，造成排水點水倉處有害氣體濃度不斷增加；同時在排放老空水時，會不斷出現老空區有害氣團隨著鑽孔水一起排出的現象，進一步增加了有毒有害氣體的排出。此外，鑽孔老空水中有害氣體的釋放與有害氣團的排出會造成排水點水倉局部有害氣體濃度超限，增加了排水點水倉的調風難度，還可能造成在排水點附近的工人有毒有害氣體中毒，嚴重時會造成人員傷亡等瓦斯事故。

發明內容
本發明目的在於提供一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，該裝置能更好地解決老空水鑽孔排放過程中有毒有害氣體水氣分離的問題。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，包括缸體，所述缸體上端設有進水管，下端設有出水管，其中，所述缸體上端還設有排氣管，排氣管所在的管路上設有氣動閘閥。較好的，所述缸體上端與氣動閘閥相連接的管路上還設有四通閥，四通閥分別連接氣壓表和壓氣管。進一步的，所述進水管、出水管和壓氣管所在的管路上均設有閘閥和可拆卸螺紋連接頭；所述缸體上端與四通閥之間的管路上設有閘閥和可拆卸螺紋連接頭。所述缸體還設有水位標尺，便於實時監測缸體內的水位。在本發明所述的水氣分離裝置中，排氣管所在的管路上設置一個氣動閘閥，目的在於隨著探放老空水鑽孔內水流不斷向缸體內流入，缸體內老空水中游離的有害氣體氣團與吸附的有害氣體不斷釋放積聚，引起缸體內的氣壓不斷升高，當有害氣體氣壓值達到並超過氣動閘閥設定的閾值時，氣動閘閥將自動打開排氣卸壓，將缸體內的有害氣體排放至指定位置，卸壓後的氣動閘閥又會自動關閉，以此來實現老空水中有害氣體水氣分離過程的持續進行。此外，本發明裝置還設有氣壓表和壓氣管，目的在於能夠時刻觀察缸體內有害氣體的壓力，當有排水高度要求且缸體內的氣壓值不能滿足把缸體內的水排至所需高度處時，可通過壓氣管壓入空氣來保證缸體內的氣壓值始終大於將缸體內水氣分離後的老空水排至所需高度處的最低氣壓值，但遠小於氣動閘閥的閾值，以此來實現老空水水氣分離的過程，同時通過缸體內的氣體壓力不斷地將水氣分離後的老空水排至所需高度處的水倉。本發明所述的水氣分離裝置，依據對水氣分離後的鑽孔老空水是否有排水高度要求，通過使用壓氣管調節缸體內的氣體壓力，來實現在水封的密閉缸體環境中以氣壓將水排至所需高度處的目的。設置的可拆卸螺紋連接頭，便於連接不同探放水鑽孔孔徑的管路。設置的水位標尺與閘閥，便於能夠時刻觀察缸體內的水位高度，通過調節缸體外的閘閥來保證缸體內的水位處於某一合理範圍的高度(一般以不超過缸體高度的2/3為宜)，以實現老空水水氣分離全過程的持續進行。本發明水氣分離裝置能更好地解決老空水鑽孔排放過程中有毒有害氣體水氣分離的問題，而且還能利用水氣分離後積聚的有害氣體氣壓將分離後的老空水排至一定的高度。該水氣分離裝置具有使用過程簡單，安全可靠，功能多樣，應用範圍廣，適應性強等優點。


圖1為本發明所述煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置的結構示意圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明的保護範圍不限於此。如圖1所示，一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，包括缸體1，所述缸體I上端設有進水管7，下端設有出水管9，其中，所述缸體I上端還設有排氣管10，排氣管10所在的管路上設有氣動閘閥5。所述缸體I上端與氣動閘閥5相連接的管路上還設有四通閥11，四通閥11分別連接氣壓表4和壓氣管8。所述進水管7、出水管9和壓氣管8所在的管路上均設有閘閥3和可拆卸螺紋連接頭2 ;所述缸體I上端與四通閥11之間的管路上設有閘閥3和可拆卸螺紋連接頭2。所述缸體I還設有水位標尺6。下面對本發明水氣分離裝置的原理進行詳細的描述
I)當鑽孔水經進水管7流入缸體I後，關閉出水管9的閘閥3，使得缸體I內儲存的老空水水位不斷上升，當水位標尺6的水位上升至約2/3高度時，打開出水管9的閘閥3使缸體I內水氣分離後的老空水經出水管9排至附近的排水倉處(此時排水無高度差)。隨著流經缸體I內的鑽孔老空水量不斷增加，在缸體I內老空水釋放的有毒有害氣體量不斷增多，在水封的密閉容器中，缸體I內水面上有害氣體氣壓值不斷升高，當缸體I內的有害氣體壓力值達到並超過氣動閘閥5設定的閾值時，氣動閘閥5將自動打開，缸體I內積聚的有害氣體將通過排氣管10排至指定地點(正常情況下，排氣管10的閘閥3始終處於打開狀態。在無排水高度差的情況下，壓氣管8所在管路的閘閥3始終處於關閉狀態)，隨著缸體I內有害氣體的排出氣壓值將降低，此時氣動閘閥5又將自動關閉，實現老空水水氣自動分離的全過程。至此，往復循環這種自動的水氣分離過程，該水氣分離過程簡單可靠，能夠實現持續性水氣自動分離。2)當鑽孔水經進水管7流入缸體I後，關閉出水管9的閘閥3，使得缸體I內儲存的老空水水位不斷上升，當水位標尺6中水位上升至中上部合理範圍內時，打開壓氣管8的閘閥3，同時打開出水管9的閘閥3 (正常情況下，排氣管10的閘閥3始終處於打開狀態)，利用壓氣管8將壓縮空氣加入到缸體I中，增加缸體I中的氣體壓力，當氣壓表4的氣壓值大於將缸體I中水氣分離後的老空水排至較高處排水倉所需的最低壓力但小於氣動閘閥5的設定閾值壓力時(如以排水高度差20m為例，則缸體I中的氣壓需大於O. 2MPa但小於氣動閘閥5的設定閾值壓力)，停止向缸體I中壓氣，並關閉壓氣管8的閘閥3，此時缸體I中液面上的氣體壓力已能夠滿足有高差的排水需求(此時排水有高差)，隨著流經缸體I內的鑽孔老空水量不斷增加，在缸體I內老空水釋放的有毒有害氣體量不斷增多，在該水封的密閉容器中，缸體I內水面上有害氣體氣壓值不斷升高，當缸體I內的有害氣體壓力值達到並超過氣動閘閥5的設定閾值時，氣動閘閥5將自動打開，缸體I內聚集的有害氣體將通過排氣管10排至指定地點，隨著缸體I內有害氣體的排出氣壓值將降低，此時氣動閘閥5又將自動關閉，實現老空放水有害氣體水氣自動分離的全過程。至此，往復循環這種自動的水氣分離過程，該過程既能實現有害氣體的水氣分離，又能利用積聚的氣壓將分離後的水體排至一定高度處，該裝置簡單可靠，功能多樣，能夠實現自動化分離，持續分離性強。綜上可見，使用本發明水氣分離裝置，可以有效解決井下探放老空水過程中鑽孔水排放時有毒有害氣體無法分離的問題，並能很好地解決將鑽孔水經管路(無需排水泵)直接排至所需高度處的排水問題，從而實現安全經濟排水的目的。同時本發明裝置操作使用過程簡單方便，安全可靠性高，功能多樣，能夠自動實現水氣分離的過程，水氣分離過程持續性強；此外，裝置中設置的螺紋連接頭可以使該裝置能夠與不同直徑的鑽孔管路連接，應用範圍廣，適應性強，也為井下的安全生產帶來了方便與安全保障。
權利要求
1.一種煤礦老空放水 有害氣體水氣分離裝置，包括缸體，所述缸體上端設有進水管，下端設有出水管，其特徵在於，所述缸體上端還設有排氣管，排氣管所在的管路上設有氣動閘閥。
2.如權利要求1所述的煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，其特徵在於，所述缸體上端與氣動閘閥相連接的管路上還設有四通閥，四通閥分別連接氣壓表和壓氣管。
3.如權利要求2所述的煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，其特徵在於，所述進水管、出水管和壓氣管所在的管路上均設有閘閥和可拆卸螺紋連接頭；所述缸體上端與四通閥之間的管路上設有閘閥和可拆卸螺紋連接頭。
4.如權利要求3所述的煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，其特徵在於，所述缸體設有水位標尺。
全文摘要
本發明涉及一種煤礦老空放水有害氣體水氣分離裝置，包括缸體，所述缸體上端設有進水管，下端設有出水管，其中，所述缸體上端還設有排氣管，排氣管所在的管路上設有氣動閘閥。所述缸體上端與氣動閘閥相連接的管路上還設有四通閥，四通閥分別連接氣壓表和壓氣管。本發明水氣分離裝置能更好地解決老空水鑽孔排放過程中有毒有害氣體水氣分離的問題，而且還能利用水氣分離後積聚的有害氣體氣壓將分離後的老空水排至一定的高度。該水氣分離裝置具有使用過程簡單，安全可靠，功能多樣，應用範圍廣，適應性強等優點。
文檔編號B01D19/00GK103071317SQ201310031398
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者李化敏, 王文, 于斌全, 王桂生, 黃祖軍, 高翔 申請人:河南理工大學, 山西煤炭進出口集團左權鑫順煤業有限公司