本發(fā)明涉及一種用于上向煤層鉆孔的除塵設(shè)備。

背景技術(shù)：

上向煤層鉆孔是指從煤或半煤巖層，由下向上傾斜鉆孔的施工方式。在煤層上向鉆孔過程中，鉆桿在煤體里施工鉆進，采用水排渣會造成抱鉆，導致掉鉆、丟鉆事故，故一般采用壓風排渣；鉆孔施工時，先開風后鉆進，先停機后停風，待孔口返風正常后方可進行正常鉆進。但壓風排渣容易造成煤塵揚起，污染巷道環(huán)境，嚴重影響了人員的施工操作環(huán)境。現(xiàn)有的除塵措施主要包括兩種：孔口噴霧除塵和除塵器除塵。

孔口噴霧除塵主要是指在鉆孔孔口布置多組濕式噴霧頭，噴出水霧，將噴出的煤渣、煤粉盡量霧化，以達到降塵目的。由于鉆孔內(nèi)沖出的壓風容易將噴霧吹散、且將噴霧吹向鉆機方向，不能夠達到充分降塵的效果。

除塵器是目前運用的最普遍的除塵設(shè)施，除塵器除塵是指將輸塵管固定在鉆孔內(nèi)，利用輸塵管將鉆孔內(nèi)的粉塵導出至鉆孔外部的除塵器中，在除塵器內(nèi)利用清水水霧將粉塵霧化，達到降塵目的。使用除塵器的降塵效果較好，但無法實現(xiàn)濕式滅塵、除塵，粉塵容易沿著輸塵管與鉆桿間的縫隙噴出，不能達到降塵、滅塵的理想效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題提出了一種上向煤層鉆孔除塵套管以及使用該除塵套管的除塵裝置，實現(xiàn)了濕式滅塵，使鉆屑、煤塵在除塵套管內(nèi)直接變?yōu)榱髻|(zhì)化煤泥排出，避免了煤塵飛揚，效果明顯的解決了上向煤層鉆孔過程中的煤塵除塵問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之一：包括圓筒形金屬套管本體，所述套管本體兩側(cè)沿徑向?qū)ΨQ設(shè)置有兩組供水水管，所述供水水管上開設(shè)有若干出水接口，所述套管本體兩側(cè)側(cè)壁上對應所述若干出水接口位置分別開設(shè)有若干水幕噴水縫，所述水幕噴水縫上設(shè)置有弧形的水幕噴管，所述水幕噴管末端封口，所述水幕噴管頭端與所述供水水管的出水接口對應聯(lián)通，所述水幕噴管內(nèi)弧面貼在所述套管本體的外側(cè)壁上，所述水幕噴管內(nèi)弧面管壁上沿徑向開設(shè)有噴水槽,所述噴水槽對應于所述水幕噴水縫上方，所述噴水槽至少將所述水幕噴水縫覆蓋，所述水幕噴管與所述套管本體之間相互密封固定連接。

在煤層上向鉆孔過程中，孔內(nèi)產(chǎn)生的鉆屑及煤塵排出速度很快，鉆屑在很短時間內(nèi)即通過套管(一般套管設(shè)計長度為1m左右)，若在套管內(nèi)設(shè)置霧化噴頭，采用噴霧霧化粉塵的方式，短時間內(nèi)無法充分霧化，濕化，流質(zhì)化鉆屑，其除塵效果并不明顯，而本發(fā)明的水幕噴管能夠在套管內(nèi)形成多重壓力水幕水，使鉆屑及煤塵流質(zhì)化，除塵效果大大提高。

一種優(yōu)化的方式，由于煤塵、煤渣主要從套管內(nèi)的下部流出，為了達到更好的除塵效果，所述若干水幕噴水縫橫向等距開設(shè)于所述套管本體側(cè)壁的上半部，所述套管本體兩側(cè)的若干水幕噴水縫相互錯位排布且至少有一部分重疊，使所述若干水幕噴水縫的作業(yè)面能夠覆蓋所述套管本體內(nèi)部全斷面。上述水幕噴水縫及噴水槽的設(shè)置能使套管內(nèi)形成多重均勻的水幕且避免了死角，進一步優(yōu)化了除塵效率。

另外一種優(yōu)化的方式，所述若干水幕噴水縫斜向等距開設(shè)于所述套管本體側(cè)壁的上半部，所述若干水幕噴水縫的斜切口方向與孔口排渣方向一致，所述套管本體兩側(cè)的若干水幕噴水縫相互錯位排布且至少有一部分重疊，使所述若干水幕噴水縫的作業(yè)面能夠覆蓋所述套管本體內(nèi)部全斷面。上述水幕噴水縫沿孔口排渣方向斜向排布的目的在于水幕噴水方向與排渣方向相對一致，壓力水流會對排渣產(chǎn)生助推作用，利于排渣；另外，能使套管內(nèi)形成多重相互交錯的水幕，且水幕的整體面積增大，從而提高除塵效率；并且，在套管固孔過程中，斜向錯位固定在套管外壁上的水幕噴管也有利于套管的固定。

優(yōu)化的，所述水幕噴管與所述套管本體的連接處之間均通過焊接的方式密封固定連接，以避免壓力水從水幕噴水縫的縫隙中逸出，降低有效水壓。

優(yōu)化的，所述出水接口與所述水幕噴管的頭端之間通過焊接密封固定連接。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之二：上向煤層鉆孔除塵裝置，設(shè)置在上向煤層鉆孔內(nèi)，包括如上所述的上向煤層鉆孔除塵套管，所述套管本體部分固定設(shè)置在鉆孔內(nèi)，鉆桿穿過除塵套管的套管本體，朝煤體鉆進，所述供水水管與礦井內(nèi)的供水管路連接；所述套管本體的輸出端設(shè)置有孔口捕塵罩，所述孔口捕塵罩外部設(shè)置有環(huán)形噴霧器裝置，所述環(huán)形噴霧器裝置與供水管路連接。

優(yōu)化的，所述供水水管輸入端與三通的水平端連接，所述三通的水平另一端設(shè)置有控制閘閥，所述控制閘閥與供水管路連接，所述三通的垂直端設(shè)置有水壓壓力表，用以監(jiān)測控制壓力水的供給。

優(yōu)化的，所述孔口捕塵罩包括框型支架，所述框型支架的后側(cè)固定套裝在所述套管本體的輸出端上，所述框型支架的頂面及左、右側(cè)面上均設(shè)置有紗網(wǎng)，所述孔口捕塵罩通過所述紗網(wǎng)將所述套管本體的輸出端及鉆孔孔口空間包覆，所述鉆桿先后穿過所述框型支架的前、后側(cè)面以及所述套管本體，朝煤體鉆進。

優(yōu)化的，所述環(huán)形噴霧器裝置包括弧形連接管，所述弧形連接管跨設(shè)在所述孔口捕塵罩的上部，所述弧形連接管的內(nèi)弧面上設(shè)置有若干霧化噴頭，所述若干霧化噴頭均相對于所述弧形連接管的弧形面圓心設(shè)立且噴口朝向所述孔口捕塵罩，所述弧形連接管的一端設(shè)置有堵頭，所述弧形連接管的另一端設(shè)置有帶內(nèi)螺紋的套環(huán)螺母，所述供水管路上設(shè)置有與所述套環(huán)螺母的內(nèi)螺紋對應的外螺紋接口，所述弧形連接管通過套環(huán)螺母與所述供水管路螺紋連接。

捕塵罩上覆紗網(wǎng)，環(huán)形噴霧形成的水霧掛在紗網(wǎng)小眼上，以將游離于套管內(nèi)上部的較輕的煤塵進行過濾，有效起到捕滅殘余煤塵的作用，達到完全除塵的目的。

上述除塵裝置的使用過程為：先在煤壁上施工一個大于除塵套管直徑的鉆孔，此段為埋管段，深度等于除塵套管進入煤體部分長度(1m左右)，將除塵套管安裝在鉆孔內(nèi)且部分向外露出，并在套管和此段鉆孔之間的空隙處注入聚氨酯封堵材料固孔，將除塵套管固定在鉆孔內(nèi)；開啟鉆機，鉆桿鉆進時開啟壓力水(壓力水表監(jiān)控水壓、流量)，壓力水從供水水管進入水幕噴管，經(jīng)噴水槽流入除塵套管上的水幕噴水縫，再從水幕噴水縫噴出，形成多重水幕，噴射在除塵套管的內(nèi)壁上，將鉆進時產(chǎn)生的鉆屑、煤塵流質(zhì)化，形成煤渣、煤泥，再沿除塵套管向下流出，即完成除塵過程。除塵套管管口的環(huán)形噴霧器裝置和孔口捕塵罩將游離于套管口位置殘余少量的煤塵進行霧化、過濾，使除塵效果更加理想。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的除塵套管及相應的除塵裝置使鉆進時產(chǎn)生的鉆屑、煤塵在套管內(nèi)即快速流質(zhì)化，形成煤渣煤泥排出，有效避免了煤塵飛揚，大大優(yōu)化了巷道的除塵效果；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝方便，成本低廉，具有優(yōu)良的實用性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中除塵裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中除塵套管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(橫截面)；

圖3為本發(fā)明實施例中水幕噴管與套管本體連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中水幕噴管的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中水幕噴管斜向設(shè)置的除塵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例中環(huán)形噴霧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。

如圖1-圖4所示，上向煤層鉆孔除塵裝置，設(shè)置在上向煤層鉆孔內(nèi)，包括除塵套管，所述除塵套管包括圓筒形金屬套管本體1，所述套管本體1部分固定設(shè)置在鉆孔內(nèi)，鉆桿3穿過除塵套管的套管本體1，朝煤體鉆進，所述套管本體1的輸出端設(shè)置有孔口捕塵罩，所述孔口捕塵罩外部設(shè)置有環(huán)形噴霧器裝置6，所述環(huán)形噴霧器裝置與礦井內(nèi)的供水管路7連接。

其中，所述套管本體1兩側(cè)沿徑向?qū)ΨQ設(shè)置有兩組供水水管5，所述供水水管5通過三通52與礦井內(nèi)的供水管路7連接，所述供水水管輸入端與三通52的水平端連接，所述三通52的水平另一端設(shè)置有控制閘閥54，所述控制閘閥54與供水管路7連接，所述三通52的垂直端設(shè)置有水壓壓力表51，用以監(jiān)測控制壓力水的供給。為了避免在施工過程中碰觸損壞，所述控制閘閥54及水壓壓力表52一般設(shè)置在套管本體1輸出端的側(cè)邊上。所述套管本體1兩側(cè)側(cè)壁的上半部對應所述若干出水接口53的位置分別橫向等距開設(shè)有若干水幕噴水縫11，所述若干水幕噴水縫11相互錯位排布且至少有一部分重疊，以保證所述若干水幕噴水縫的作業(yè)面能夠覆蓋所述套管本體內(nèi)部全斷面，避免死角；所述水幕噴水縫11上設(shè)置有弧形的水幕噴管2，所述水幕噴管2沿所述水幕噴水縫槽口11位置設(shè)置并緊貼在所述套管本體1的外側(cè)壁上，所述水幕噴管2末端封口，所述水幕噴管2的頭端與所述出水接口53對應聯(lián)通并通過焊接方式密封固定；所述水幕噴管2內(nèi)弧面管壁上沿徑向開設(shè)有噴水槽22,所述噴水槽22對應于所述水幕噴水縫11上方，所述噴水槽22至少將所述水幕噴水縫11覆蓋，所述水幕噴管2與所述套管本體1的連接處之間均通過焊接的方式密封固定連接，以避免壓力水從水幕噴水縫11的縫隙中逸出，造成不必要的水壓損失。

在煤層上向鉆孔過程中，孔內(nèi)產(chǎn)生的鉆屑及煤塵排出速度很快，鉆屑在很短時間內(nèi)即通過套管(一般套管設(shè)計長度為1m左右)，若在套管內(nèi)設(shè)置霧化噴頭，采用噴霧霧化粉塵的方式，短時間內(nèi)無法充分霧化，濕化，流質(zhì)化鉆屑，其除塵效果并不明顯，而本發(fā)明的水幕噴管能夠在套管內(nèi)形成多重壓力水幕水，使鉆屑及煤塵流質(zhì)化，除塵效果大大提高。

另外，如圖5所示，所述若干水幕噴水縫還可沿孔口排渣方向斜向排布(排渣方向如圖5中箭頭方向所示)，一方面水幕噴水方向與排渣方向相對一致，壓力水流會對排渣產(chǎn)生助推作用，利于排渣；另一方面可以使套管內(nèi)形成多重相互交錯的水幕，且水幕的面積增大，從而提高除塵效率；并且，在套管固孔過程中，斜向錯位固定在套管外壁上的水幕噴管也有利于套管的固定。

其中，所述孔口捕塵罩包括框型支架41，所述框型支架41的后側(cè)固定套裝在所述套管本體1的輸出端上，所述框型支架41的頂面及左、右側(cè)面上均設(shè)置有紗網(wǎng)42，所述孔口捕塵罩通過所述紗網(wǎng)42將所述套管本體1的輸出端及鉆孔孔口空間包覆，所述鉆桿3先后穿過所述框型支架41的前、后側(cè)面以及所述套管本體1，朝煤體鉆進。

如圖6所示，所述環(huán)形噴霧器裝置6包括弧形連接管61，所述弧形連接管61跨設(shè)在所述孔口捕塵罩的上部，所述弧形連接管61的內(nèi)弧面上設(shè)置有若干霧化噴頭62，所述若干霧化噴頭62均相對于所述弧形連接管61的弧形面圓心設(shè)立且噴口朝向所述孔口捕塵罩，所述弧形連接管61的一端設(shè)置有堵頭63，所述弧形連接管61的另一端設(shè)置有帶內(nèi)螺紋的套環(huán)螺母64，所述供水管路7上設(shè)置有與所述套環(huán)螺母64的內(nèi)螺紋對應的外螺紋接口，所述弧形連接管61通過套環(huán)螺母64與所述供水管路7螺紋連接。

捕塵罩上覆紗網(wǎng)，環(huán)形噴霧形成的水霧掛在紗網(wǎng)小眼上，以將游離于套管內(nèi)上部的較輕的煤塵進行過濾，有效起到捕滅殘余煤塵的作用，達到完全除塵的目的。

上述除塵裝置的使用過程為：先在煤壁上施工一個大于除塵套管直徑的鉆孔，此段為埋管段，深度等于除塵套管進入煤體部分長度(1m左右)，將除塵套管安裝在鉆孔內(nèi)且部分向外露出，并在套管本體1和該段鉆孔之間的空隙處注入聚氨酯封堵材料固孔，將除塵套管固定在鉆孔內(nèi)；開啟鉆機鉆孔施工，先開壓風，鉆桿3鉆進時，大量煤渣由鉆頭位置剝離出來，由壓風將煤渣從孔底排出來，開啟壓力水(壓力水表52及控制閘閥54監(jiān)控水壓、流量)，壓力水從供水水管5進入水幕噴管2，經(jīng)噴水槽22流入套管本體1上的水幕噴水縫11，再從水幕噴水縫11噴出，噴射在除塵套管的內(nèi)壁上，形成多重水幕，將鉆進時產(chǎn)生的鉆屑、煤塵流質(zhì)化，形成煤泥，再沿除塵套管向下排出，即完成除塵過程，壓力水的壓力以高于5MPa為好。

除塵套管管口的環(huán)形噴霧器裝置6和孔口捕塵罩將游離于套管口位置殘余少量煤塵進行霧化、過濾，使除塵效果更加理想。

在煤層上向鉆孔過程中，鉆孔孔口的概念通常指的是鉆孔口的徑向斷面面積，現(xiàn)有的孔口除塵作業(yè)是指在孔口范圍里進行控制粉塵飛揚、達到除塵效果目的。

本發(fā)明的除塵套管及其孔口除塵裝置，將孔口概念重新詮釋，將孔口延伸到孔口以內(nèi)的煤壁中1m深度內(nèi)，延展了孔口深度，擴大了滅塵空間，并突破傳統(tǒng)，采取濕式除塵技術(shù)，使煤粉在孔口除塵裝置內(nèi)流質(zhì)化為煤泥排出鉆孔口，使上向煤鉆孔鉆屑除塵達到理想效果。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。