CN102562023A - 一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统 - Google Patents

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Abstract

一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，属于增加煤体透气性的系统。制氮机通过管路连接气源罐，管路上依次设有第一控制阀和第一逆止阀；气源罐位于增温设备水中，气源罐出气口通过管路依次连接第一智能球阀、第二逆止阀、气动增压机、第三智能球阀、压力传感器和第二控制阀；控制器通过数据线与温度传感器、第一智能球阀、第二智能球阀、第三智能球阀和压力传感器连接。气源罐对氮气进行存储，增温设备对惰性气体的增温，增温过程中产生的水蒸气驱动气动增压机对惰性气体进行增压；在控制器对智能球阀的控制下，温压惰性气体进入钻孔进行压裂、增透。操作简单，安全可靠，实现增温、增压一体化，增透效果好，大幅度提高了瓦斯抽采量和抽采效率。

Description

一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统
技术领域
本发明涉及一种增加煤体透气性的系统，特别是一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统。
背景技术
我国煤层的构造复杂，渗透率普遍较低，许多高瓦斯煤层均属于低透气性煤层。同时随着煤矿开采深度的逐步加大，应力的增高，进一步降低了煤层的透气性。在透气性差的矿井进行未卸压煤层瓦斯预抽效果往往都不理想，增加煤体透气性显得尤为重要。目前，我国增加煤体透气性过程中主要采用水力化措施，如水力压裂、水力切割。采用水力化增透措施，煤体被水浸泡后易泥化，堵塞瓦斯流动通道，受水表面张力限制，增透范围有限；采用水力化增透措施时，煤体起裂压力要求25 MPa，在高压水作用下极易诱导煤与瓦斯突出，给煤矿高效生产带来严重的安全隐患。
中国专利，专利号CN201010180354.0公开了一种井下注热抽采煤层瓦斯的方法， 采用向煤层中注入80℃～300℃的高温蒸汽或过热水加热煤层，虽然加快了煤层中瓦斯的解吸，但是注入高温蒸汽或过热水时存在烫伤的安全隐患；注热抽采煤层瓦斯方法也属于水力化措施，同样存在煤体被水浸泡泥化、堵塞瓦斯流动通道的问题，瓦斯抽采增加量有限。
发明内容
本发明的目的是要提供一种操作简单、安全可靠、增透效果好的温压惰性气体增加煤体透气性的系统。
本发明的目的是这样实现的：一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，包括：制氮机、第一控制阀、第一逆止阀、压力表、泄压阀、气源罐、温度传感器、增温设备、第一智能球阀、第二逆止阀、控制器、气动增压机、第二智能球阀、第三智能球阀、压力传感器和第二控制阀。
所述制氮机通过管路连接气源罐，管路上依次设有第一控制阀和第一逆止阀；所述气源罐位于增温设备的水中，气源罐出气口通过管路依次连接第一智能球阀、第二逆止阀、气动增压机、第三智能球阀、压力传感器和第二控制阀；所述控制器通过数据线与温度传感器、第一智能球阀、第二智能球阀、第三智能球阀和压力传感器连接。
所述气源罐内部设有温度传感器，且压力表和泄压阀通过管路连接在气源罐上；所述增温设备由水、加热层、保温层和密封盖组成，密封盖设有出气口；所述气动增压机进气口设有第二智能球阀，并通过管路与增温设备出气口相连；所述增温设备加热惰性气体后温度控制在50℃～100℃；所述气动增压机增压后惰性气体压力控制在1.6MPa～5.0MPa。
有益效果：由于采用了上述方案，利用煤矿井下制氮机制取氮气，利用气源罐进行存储氮气，且气源罐位于增温设备水中，惰性气体加热均匀、便于控制；增温设备的加热层位于保温层内部，不与外界接触、安全可靠防爆；保温层防止增温过程中出现烫伤，减少热量传递；密封盖能使增温设备形成密闭空间，便于加热过程产生水蒸气蓄压，为气动增压机提供动力，实现增温、增压一体化；压力表能够清楚的表明气源罐内惰性气体压力；气源罐设有泄压阀，能避免加热过程中气源罐内压力过大发生危险；逆止阀能避免惰性气体回流，确保系统安全；控制器接收温度传感器和压力传感器的信号，并反馈给控制球阀，从而控制智能球阀的开关，实现对惰性气体温度和压力的控制；操作简单、安全可靠、增透效果好，达到了本发明的目的。 
优点：该系统操作简单，安全可靠，实现增温、增压一体化，增透效果好，大幅度提高了瓦斯抽采量和抽采效率，具有广泛的实用性。
附图说明
附图是本发明温压惰性气体增加煤体透气性系统的示意图。
    图中：1、制氮机；2、第一控制阀；3、第一逆止阀；4、压力表；5、泄压阀；6、气源罐；7、温度传感器；8、增温设备；8-1、水；8-2、加热层；8-3、保温层；8-4、密封盖；8-5、出气口；9、第一智能球阀；10、第二逆止阀；11、控制器；12、气动增压机；13、第二智能球阀；14、第三智能球阀；15、压力传感器；16、第二控制阀；17、钻孔；18、煤体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
实施例1：一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，包括：制氮机1、第一控制阀2、第一逆止阀3、压力表4、泄压阀5、气源罐6、温度传感器7、增温设备8、第一智能球阀9、第二逆止阀10、控制器11、气动增压机12、第二智能球阀13、第三智能球阀14、压力传感器15和第二控制阀16。
制氮机1通过管路连接气源罐6，管路上依次设有第一控制阀2和第一逆止阀3；所述气源罐6位于增温设备8的水中，气源罐6出气口通过管路依次连接第一智能球阀9、第二逆止阀10、气动增压机12、第三智能球阀14、压力传感器15和第二控制阀16；所述控制器11通过数据线与温度传感器7、第一智能球阀9、第二智能球阀13、第三智能球阀14和压力传感器15连接。
所述气源罐6内部设有温度传感器7，且压力表4和泄压阀5通过管路连接在气源罐6上；所述增温设备8由水8-1、加热层8-2、保温层8-3和密封盖8-4组成，密封盖8-4设有出气口8-5；所述气动增压机12进气口设有第二智能球阀13，并通过管路与增温设备8出气口8-5相连；所述增温设备8加热惰性气体后温度控制在50℃～100℃；所述气动增压机12增压后惰性气体压力控制在1.6MPa～5.0MPa。
工作原理：打开制氮机1和第一控制阀2，制出的氮气通过第一逆止阀3进入气源罐6，当与气源罐6相连的压力表4示数到达0.5MPa，关闭制氮机1和第一控制阀2，第一逆止阀3自动防止气源罐6内氮气回流。增温设备8内加入足量的水8-1，为驱动气动增压机提供充足的水蒸气；对增温设备8内的水8-1进行加热，当压力表4的示数超过1.0MPa时，泄压阀5自动打开进行泄压。
增温过程中打开第二控制阀16。当温度传感器7测试的惰性气体到达100℃时，温度传感器7通过数据线把信号传递给控制器11，控制器11延迟10min通过数据线把信号反馈给第一智能球阀9、第二智能球阀13和第三智能球阀14，第一智能球阀9、第二智能球阀13和第三智能球阀14打开；第一智能球阀9打开后，惰性气体通过管路达到气动增压机12进行增压；第二智能球阀13打开后，在增温设备8产生的水蒸气作用下，气动增压机12开始工作，增压后的惰性气体压力为5MPa，惰性气体通过已经打开的第三智能球阀14和第二控制阀16进入钻孔17，蓄压、压裂、造缝，体持续稳定的压力足以压开煤体18小尺度裂隙，能促使煤体18中原始闭合裂隙展开、张开裂隙进一步扩展；另外，煤体18中90％的吸附瓦斯吸收惰性气体的能量，加快瓦斯脱离煤体18速度，使煤体18中难以解吸的瓦斯转化为游离瓦斯；增透介质为气体，增透结束后气体会通过裂隙通道排出煤体18，不会堵塞瓦斯流动通道，便于瓦斯被大流量、快速抽采。 
在增透过程中，当压力表4显示的示数小于0.1MPa时，打开制氮机1和第一控制阀2继续向气源罐6内充入氮气,确保气源罐6内惰性气体充足；第二逆止阀10有效避免气源罐5内压力不足时氮气回流的情况；当压力传感器15测试的压力到达5MPa，压力传感器15通过数据线把信号传递给控制器11，控制器11通过数据线把信号反馈给第一智能球阀9、第二智能球阀13和第三智能球阀14，第一智能球阀9、第二智能球阀13和第三智能球阀14 关闭，然后关闭第二控制阀16，维持钻孔17内的温压惰性气体的压力，增透结束。

Claims (6)

1.一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，其特征是：一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，包括：制氮机、第一控制阀、第一逆止阀、压力表、泄压阀、气源罐、温度传感器、增温设备、第一智能球阀、第二逆止阀、控制器、气动增压机、第二智能球阀、第三智能球阀、压力传感器和第二控制阀；制氮机通过管路连接气源罐，管路上依次设有第一控制阀和第一逆止阀；所述气源罐位于增温设备的水中，气源罐出气口通过管路依次连接第一智能球阀、第二逆止阀、气动增压机、第三智能球阀、压力传感器和第二控制阀；所述控制器通过数据线与温度传感器、第一智能球阀、第二智能球阀、第三智能球阀和压力传感器连接。
2.根据权利要求1所述的一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，其特征在于：所述气源罐内部设有温度传感器，且压力表和泄压阀通过管路连接在气源罐上。
3.根据权利要求1所述的一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，其特征在于：所述增温设备由水、加热层、保温层和密封盖组成，密封盖设有出气口。
4.根据权利要求1所述的一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，其特征在于：所述气动增压机进气口设有第二智能球阀，并通过管路与增温设备出气口相连。
5.根据权利要求1所述的一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，其特征在于：所述增温设备加热惰性气体后温度控制在50℃～100℃。
6.根据权利要求1所述的一种温压惰性气体增加煤体透气性的系统，其特征在于：所述气动增压机增压后惰性气体压力控制在1.6MPa～5.0MPa。
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