煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的製作方法
2023-11-30 23:22:01 3
專利名稱：煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤巖層測壓技術，尤其涉及一種煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置。
背景技術：
煤礦瓦斯是威脅煤礦安全生產的重要因素之一，為了保證煤礦的安全生產，需要預先測定煤巖層中的瓦斯壓力。現有技術中，可通過在煤巖層中打鑽、封孔，安裝壓力表來測量煤礦井下煤巖層中瓦斯壓力，由於煤巖層和巖層中不僅含有具有一定壓力的瓦斯，還含有壓力水，壓力水會影響所測瓦斯壓力值，使測得的瓦斯壓力不能反映真實的煤巖層瓦斯壓力，給安全生產帶來很大隱患。現有技術中，通過安裝氣水分離裝置可以將氣水分離開，但是現有氣水分離裝置都需要人工排放水，如果不能及時的將水排放出去，也會影響瓦斯壓力的測量，給瓦斯壓力檢測帶來很大的不便。
實用新型內容本實用新型提供一種煤巖層高正壓氣水分離自動排水裝置，用於克服現有技術的不足，能夠實現自動排放水及快速測壓功能。本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，主要包括:氣水分離桶、測壓裝置和內浮桶，所述氣水分離桶的下端面設有排水口，所述測壓裝置設置在所述氣水分離桶的上端面上，所述內浮桶設置在所述氣水分離桶的內部；所述測壓裝置，用於向所述氣水分離桶內送入氣水混合物並測量壓力；所述氣水分離桶，用於容納所述氣水混合物；所述內浮桶，用於在所述氣水分離桶中水的浮力小於等於所述內浮桶的重力與所述氣水分離桶中的氣體壓力之和時，封閉所述排水口，在所述氣水分離桶中水的浮力大於所述內浮桶的重力與所述氣水分離桶中的氣體壓力之和時，打開所述排水口。優選地，所述氣水分離桶為圓形桶或矩形桶，所述內浮桶的形狀與所述氣水分離桶的形狀相同。具體地，所述測壓裝置包括測壓四通、測壓壓力表、測壓閘閥、氣壓補償裝置和補償閘閥，所述測壓四通的第一端通過管路與測壓鑽孔中的封孔管連接，所述測壓閘閥設置在該端的管路上，所述測壓四通的第二端通過管路與氣水分離桶上開設的測壓孔連接，所述測壓四通的第三端連接測壓壓力表，所述測壓四通的第四端通過管路與所述氣壓補償裝置連接，所述補償閘閥設置在該端的管路上。優選地，所述測壓壓力表位於所述測壓裝置的最高位置。進一步地，本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置還包括用於測量氣水分離桶中液態水高度的水位計量裝置。具體地，所述水位計量裝置為通過管路與氣水分離桶側壁上開設的水位孔連接的水位計。本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，通過在氣水分離桶內部設置內浮桶，當氣水分離桶中水的浮力小於等於內浮桶的重力與氣水分離桶中的氣體壓力之和時，內浮桶封閉氣水分離桶底部的排水口，當氣水分離桶中水的浮力大於內浮桶的重力與氣水分離桶中的氣體壓力之和時，打開排水口，將氣水分離桶中的水排出，利用設置在氣水分離桶上端面的測壓裝置測量高正壓狀態的瓦斯壓力。因此，本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置不僅可以將氣水分離開，快速準確的測量瓦斯壓力，還可以實現自動排水功能。
圖1為本實用新型煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的結構示意圖；圖2為圖1中測壓裝置的結構示意圖；圖3為本實用新型煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的整體結構示意圖。附圖標記說明:1:氣水分離桶；2:測壓裝置；3:內浮桶；11:排水口；12:水位計；21:測壓壓力表；22:測壓四通；23:補償裝置；24:補償閘閥；25:測壓閘閥；5:封孔管。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。圖1為本實用新型煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的結構示意圖，圖2為圖1中測壓裝置的結構示意圖，圖3為本實用新型煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的整體結構示意圖。如圖1至圖3所示，本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的主體結構包括:氣水分離桶1、測壓裝置2和內浮桶3。氣水分離桶I的下端面設有排水口 11，測壓裝置2設置在氣水分離桶I的上端面上，內浮桶3設置在氣水分離桶I的內部。具體地，測壓裝置2設置在氣水分離桶I的上端面上，用於向氣水分離桶I內送入氣水混合物並測量壓力；氣水分離桶I用於容納氣水混合物；內浮桶3用於在氣水分離桶中I水的浮力小於等於內浮桶3的重力與氣水分離桶I中的氣體壓力之和時，封閉排水口 11，在氣水分離桶I中水的浮力大於內浮桶3的重力與氣水分離桶I中的氣體壓力之和時，打開排水口 11，通過排水口 11將氣水分離桶I中的水排出。優選地，氣水分離桶I為圓形桶或矩形桶，內浮桶3的形狀與氣水分離桶I的形狀相同。氣水分離桶I和內浮桶3的高度可以根據鑽孔內氣體預計壓力值來確定。本實施例中，測壓裝置2具體包括測壓四通22、測壓壓力表21、測壓閘閥25、氣壓補償裝置23和補償閘閥24。測壓四通22的第一端通過管路與測壓鑽孔中的封孔管5連接，測壓閘閥25設置在該端的管路上，測壓四通22的第二端通過管路與氣水分離桶I上開設的測壓孔連接，測壓四通22的第三端連接測壓壓力表21，測壓四通22的第四端通過管路與氣壓補償裝置23連接，補償閘閥24設置在該端的管路上。通過測壓裝置2可以測量煤巖層中的瓦 斯壓力。[0027]進一步地，本實施例的測壓裝置還可以包括水位計量裝置，設置在氣水分離桶I的側部，用於測量氣水分離桶I中液態水的高度。具體地，本實用新型中水位計量裝置為耐高壓水位計12，水位計12通過管路與氣水分離桶I側壁上開設的水位孔連接，可方便地了解氣水分離桶I中的水位。本實施例中，水位孔開設在氣水分離桶I的側壁上。下面通過本實施例的工作過程進一步說明本實施例煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置的技術方案。開始測壓時，首先將測壓裝置2中的測壓閘閥25打開，補償閘閥24關閉，測壓鑽孔中具有一定壓力的氣水混合物經由封孔管5和測壓裝置2中的測壓四通22進入氣水分離桶I內。由於氣與水的物理特性，進入氣水分離桶I內的氣水混合物將自動分離，液態水存留在氣水分離桶I的底部或下部，氣體聚集在氣水分離桶I的頂部或上部，位於液態水之上。測壓初期，氣水分離桶I中的水位較低，由於氣水分離桶I中水的浮力小於等於內浮桶3的重力與氣水分離桶I中的氣體壓力之和，排水口 11處於封閉狀態。隨著進入氣水分離桶I內的氣水混合物不斷增加，氣水分離桶I內液態水的水位不斷升高，當水位上升到某一位置，氣水分離桶I中水的浮力大於內浮桶3的重力與氣水分離桶I中的氣體壓力之和時，排水口 11將被打開，氣水分離桶I內的水將從排水口 11流出。隨著水的流出，氣水分離桶I內的水位下降，水對內浮桶3產生的浮力也減小，當氣水分離桶I內的水位下降至某一高度，而使水的浮力小於等於內浮桶3的重力與氣水分離桶I中的氣體壓力之和時，排水口 11將被重新關閉。因此，本實施例提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，可以實現自動排水功能。本實施例中，考慮到氣水分離桶I排出液態水後使氣水分離桶I內空間增大，測壓壓力表21的指示值會下降，較低指示值會影響讀數進度，因此本實用新型通過設置補償裝置23向氣水分離桶I內提供氣體補償。氣體補償作業時，關閉測壓裝置2中的測壓閘閥25，打開補償閘閥24，補償的高壓氣體通過測壓四通22進入氣水分離桶I內。實際使用中，補償裝置23補償高壓氣體的量可根據需要設定。例如，當補償壓力表21的指示值恢復到排水前的指示值時，停止補氣操作，此時，測壓裝置2中測壓壓力表21的指示值與補償氣體之前的指示值相等。由於設置了補充氣體的補償裝置23，本實施例煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，還可以實現主動快速測壓。本實施例中的補償裝置23還用於在測壓之前向鑽孔預注氣體加壓，實現主動測壓，以縮短測壓周期。在實際的應用中，由於瓦斯在井下煤巖層中擴散很慢，導致測壓周期很長，一般都在一個星期以上，測壓周期過長影響煤巖層開採的進度，因此，為了縮短測壓周期，工作人員可以預先估計井下煤巖層瓦斯的壓力值，然後根據估計值，預先通過補償裝置23向鑽孔及氣水分離桶I中注入補償氣體，補償氣體可以是高壓氣體，也可以是井下壓風氣體。例如井下瓦斯壓力的估計值為IMPa，則可利用補償裝置23向氣水分離桶I中預先注入0.7至0.8MPa的高壓氣體，這樣，只需0.2^0.3MPa的瓦斯壓力就可達到估計值，從而可以縮短測壓周期。具體地，本實施例中，補償裝置23可以為加壓泵、高壓液氮瓶等，用於向鑽孔內補加高壓氣體。在實際使用中，可以將測壓裝置2設置在氣水分離桶I的最高位置，測壓壓力表21則安裝在測壓裝置2的最高位置，由於測壓壓力表21位置較高，氣水混合物不能進入測壓壓力表21，從而可以有效 防止氣水混合物中的液體或雜質進入測壓壓力表21，不僅有效地避免了測壓不準，而且有效地避免了測壓壓力表21的損壞。此外，本實施例上述技術方案中的測壓閘閥25和補償閘閥24可以採用性能較好的球閥，水位計12可以採用耐壓等級大於5MPa的水位計，以使水位計12的耐壓強度大於預計的瓦斯壓力。另外，氣水分離桶I和內浮桶3也應選用耐高壓的材料。氣水分離桶I的可根據實際需要來設置大小，內浮桶3的高度可以根據鑽孔內氣體預計壓力值來確定，內浮桶3應為封閉的桶。本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，通過在氣水分離桶I內部設置內浮桶3，當氣水分離桶I中水的浮力小於等於內浮桶3的重力與氣水分離桶中I的氣體壓力之和時，內浮桶3封閉氣水分離桶I下端面的排水口 11，當氣水分離桶I中水的浮力大於內浮桶3的重力與氣水分離桶I中的氣體壓力之和時，打開排水口 11，將氣水分離桶I中的水排出，通過設置在氣水分離桶I上端面的測壓裝置2測量高正壓狀態的瓦斯壓力。本實用新型提供的煤巖層氣水分離自動排水測壓裝置不僅可以將氣水分離開，快速準確的測量瓦斯壓力，還可以實現自動排水功能，同時，本實用新型中自動排水並不需要增加電控裝置來實現，既方便且安全經濟。最後應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。
權利要求1.一種煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，其特徵在於，包括:氣水分離桶、測壓裝置和內浮桶，所述氣水分離桶的下端面設有排水口，所述測壓裝置設置在所述氣水分離桶的上端面上，所述內浮桶設置在所述氣水分離桶的內部； 所述測壓裝置，用於向所述氣水分離桶內送入氣水混合物並測量壓力； 所述氣水分離桶，用於容納所述氣水混合物； 所述內浮桶，用於在所述氣水分離桶中水的浮力小於等於所述內浮桶的重力與所述氣水分離桶中的氣體壓力之和時，封閉所述排水口，在所述氣水分離桶中水的浮力大於所述內浮桶的重力與所述氣水分離桶中的氣體壓力之和時，打開所述排水口。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述氣水分離桶為圓形桶或矩形桶，所述內浮桶的形狀與所述氣水分離桶的形狀相同。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述測壓裝置包括測壓四通、測壓壓力表、測壓閘閥、氣壓補償裝置和補償閘閥，所述測壓四通的第一端通過管路與測壓鑽孔中的封孔管連接，所述測壓閘閥設置在該端的管路上，所述測壓四通的第二端通過管路與氣水分離桶上開設的測壓孔連接，所述測壓四通的第三端連接測壓壓力表，所述測壓四通的第四端通過管路與所述氣壓補償裝置連接，所述補償閘閥設置在該端的管路上。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述測壓壓力表位於所述測壓裝置的最高位置。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的裝置，其特徵在於，還包括用於測量氣水分離桶中液態水高度的水位計量裝置。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述水位計量裝置為通過管路與氣水分離桶側壁上開設的水 位孔連接的水位計。
專利摘要本實用新型提供一種煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置，具體包括氣水分離桶、測壓裝置和內浮桶。通過在氣水分離桶內部設置內浮桶，當氣水分離桶中水的浮力小於等於內浮桶的重力與氣水分離桶中的氣體壓力之和時，內浮桶封閉氣水分離桶底部的排水口，當氣水分離桶中水的浮力大於內浮桶的重力與氣水分離桶中的氣體壓力之和時，打開排水口，將氣水分離桶中的水排出，利用設置在氣水分離桶上端面的測壓裝置測量高正壓狀態的瓦斯壓力。本實用新型提供的煤巖層高正壓氣水分離自動排水測壓裝置不僅可以將氣水分離開，快速準確地測量瓦斯壓力，還可以實現自動排水功能。
文檔編號E21F16/00GK203081502SQ20122072423
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者張安福, 劉林, 朱學全, 馬玉龍, 張世偉, 秦超 申請人:淮南礦業(集團)有限責任公司