CN106523025B - 促进煤体瓦斯解吸的微波系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种促进煤体瓦斯解吸的微波系统，主要包括微波发生装置，电源线、控制器、循环水降温装置、瓦斯管、前置套管、注浆袋、抽放管路。本发明要解决的问题就是煤层当中瓦斯的解吸速度慢，煤层的渗透率低的问题；本发明的特征在于：控制器发射信号指令，通过电源线将信号传递给位于钻孔里的微波发生装置，微波发生装置接收到信号后发射微波，产生电磁场和温度场，作用于周围的煤体，周围煤体瓦斯的解吸速度加快，煤层的渗透性增加，随后通过负压抽放管路将煤层当中解吸的瓦斯抽放出去，达到预期抽放瓦斯目的，循环水浴降温装置主要是对经过微波作用后的瓦斯进行降温，防止瓦斯温度过高；通过向注浆袋中注入浆液，起到封孔的作用。
Description
技术领域
本发明是一种促进瓦斯解吸的系统，具体涉及煤矿井下本煤层预抽瓦斯时促进瓦斯解吸的一种系统，本发明属于煤矿安全领域。
背景技术
我国多数煤矿属于高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出以及瓦斯爆炸事故时有发生，并且这类事故造成巨大的人员伤亡和直接经济损失。尽管我国的煤矿都采取了针对瓦斯的综合治理措施，例如：改善通风进行稀释，建立高抽巷，开采保护层等多种措施。但是由于我国的煤煤矿中的多数煤层属于低渗透性煤层，导致瓦斯从煤层中解吸的效率低，也导致了多数煤矿的瓦斯抽采效率不高，尽管投入了巨大的人力、物力、财力，但是并没有取得很好的瓦斯抽采效果。
为了提高煤层的渗透率，各个煤矿采取了多种措施，比如：煤层注水，水力压裂，液态二氧化碳气体驱替瓦斯等措施。这些措施对于提高煤层的渗透率，提高煤体的瓦斯解吸率有非常重要的作用。但是，上述的这些措施又存在着明显的不足之处，例如：煤层注水会恶化工作面的环境，加大矿井的排水压力；水力压裂面临着压裂的效果不佳，压裂液的滤失问题；二氧化碳气体驱替技术，由于气源的供给问题，技术和成本的限制，目前只是进行局部的应用。
微波是指频率在300MHz～300GHz的电磁波，微波具有热效应、穿透性、磁场效应等特性。工业和民用当中应用广泛的是微波的热效应，微波具有加热物体速度快，操作方便等特点。
如何使煤矿生产环境好，使煤层的增透性好，进一步改善煤层中瓦斯的解吸性能，这样现在我国煤矿的煤层中急需一种微波促进煤体瓦斯解吸的系统来解决这一问题。
发明内容
本发明设计了一种微波促进煤体瓦斯解吸的系统，就是利用微波的高频率和短波长的特性以及微波的热效应和磁场效应，使得煤体吸附瓦斯的能力降低，从而将吸附的瓦斯气体释放出来。
本发明的目的就是为了提高煤体的瓦斯解吸量，提高煤矿井下的瓦斯抽采效率，降低瓦斯灾害的发生可能性，本发明具有体积小，效率高，携带方便，操作简单等优点，在应用于煤矿时，作用于煤矿井下本煤层中的瓦斯抽采钻孔，可减少煤层钻孔的工作量、提高钻孔的抽采效率，进而提高本煤层的瓦斯抽采效率，所以，本发明具有很好的应用前景。
本发明包括微波发射器、电源线、控制器、压力传感器、循环水降温装置、瓦斯管、筛管、注浆袋、负压瓦斯抽放管。微波发射器位于钻孔的深处，抽采钻孔之间的间距根据微波发射装置影响的半径范围来决定。整个抽采钻孔施工完成后，安装促进煤体瓦斯解吸的微波系统，促进煤体瓦斯解吸的微波系统位于要封好的瓦斯管前与抽采钻孔施工截止孔底之间，抽采钻孔进行封孔时，即用注浆袋对整个钻孔段的瓦斯管和钻孔之间的密封，也就是封孔，钻孔抽采作业开始后，压力传感器根据到钻孔内压力的变化，将信号传输到控制器，控制器接收到信号之后，向促进煤体瓦斯解吸的微波系统发出信号指令，促进煤体瓦斯解吸的微波系统开始工作，周围的煤体处于微波产生的电磁场和温度场之中，受到微波的作用后，吸附在煤体中的瓦斯分子会释放到出来，负压抽采管会将煤体当中的瓦斯抽放出来，在抽放管路中的瓦斯在瓦斯管口处会经过循环水降温装置，此时瓦斯气体的温度会降低，随后瓦斯气体会经过抽采管被集中排到到地面的瓦斯存储设备当中。
本发明适用于煤层渗透性低的高瓦斯矿井中，本煤层预抽瓦斯的工作当中。由于采用了微波作用于煤体，一方面，通过微波产生的磁场和温度场，可以提高煤体的瓦斯解吸的能力，有利于负压抽放管路对于瓦斯的抽放，降低了瓦斯灾害的发生，有利于煤矿的安全生产；另一方面，采用循环水降温装置，充分利用了煤矿开采时候的水资源，提高了资源的利用率。
附图说明
图1是促进煤体瓦斯解吸的微波系统的示意图；
图2是促进煤体瓦斯解吸的微波系统注浆袋的结构示意图；
图3是促进煤体瓦斯解吸的微波系统的循环水降温装置示意图。
具体实施方式
本发明结合附图对促进煤体瓦斯解吸的微波系统做详细的阐述。
根据附图，本发明有促进煤体瓦斯解吸的微波系统的微波发生装置(1)、瓦斯管(2)、筛管(3)、控制器(4)、循环水降温装置(5)、负压抽放管路(6)、电缆线(8)、压力传感器(9)、钻孔(10)、压力阀(11)、注浆袋(12)、注浆口(13)、进水口(14)、出水口(15)、循环管路(16)、冷却泵(17)组成。
在本煤层(7)依据事先设计的位置进行施工钻孔(10)，相邻的钻孔的间距应该根据促进煤体瓦斯解吸的微波系统(1)的作用半径来确定两个钻孔(10)之间的间距。
将促进煤体瓦斯解吸的微波系统的微波发生装置(1)装在与瓦斯管(2)相连的筛管(3)中间，位于筛管(3)中间；抽放管(2)距离煤壁面的钻孔口一定距离时用注浆袋(12)注浆密封，使距离煤壁面的钻孔口一定距离得封孔密实来保证抽采效果，而封孔装置包括压力阀(11)、注浆袋(12)和注浆口(13)。
负压抽放管路(6)开始工作时，压力传感器(9)将信号传输到控制器(4)，控制器(4)对压力信号进行分析，控制器(4)发出启动信号，通过电缆线(8)传输信号，促进煤体瓦斯解吸的微波系统的微波发生装置(1)开始启动，产生超高频电磁波，对本煤层(7)钻孔(10)周围的煤体进行加热作用和电磁场作用，加速本煤层(7)钻孔(10)周围的煤体瓦斯的解吸速率。
循环水降温装置由进水口(14)、出水口(15)、循环管路(16)、冷却泵(17)组成；而筛管(3)随钻机的在施工钻孔(10)时安装到钻孔(10)中用于安装促进煤体瓦斯解吸的微波系统的微波发生装置(1)，也用于防止钻孔(10)塌孔影响抽采效果。
本发明所采用的微波促进本煤层瓦斯解吸的系统，利用微波的热效应和电磁场效应，使得煤体的温度升高，提高了瓦斯分子的动能，加快了瓦斯分子在煤体表面的扩散速度，提高了煤层的渗透性，大大提高了瓦斯的抽采效率，为煤矿的安全生产奠定了基础。
Claims (1)
1.一种促进煤体瓦斯解吸的方法，所述方法包括运用促进煤体瓦斯解吸的微波系统，所述系统包括微波发生装置(1)、瓦斯管(2)、筛管(3)、控制器(4)、循环水降温装置(5)、负压瓦斯抽放管路(6)、电缆线(8)、压力传感器(9)和封孔装置；
其中，所述循环水降温装置(5)由进水口(14)、出水口(15)、循环管路(16)、冷却泵(17)组成，循环水降温装置(5)首先是在进水口(14)中注入一定量的水，循环管路(16)中的水实现对瓦斯管口中的瓦斯分子的低温冷却，冷却泵(17)对经过循环管路(16)后的水进行冷却降温，同时将降温后的水再次泵送到循环管路(16)中进行循环降温作业；
所述封孔装置包括压力阀(11)、注浆袋(12)和注浆口(13)；
所述的方法包括以下步骤：
步骤一：在本煤层(7)中依据事先设计的位置进行施工钻孔(10)，相邻的钻孔(10)的间距根据促进煤体瓦斯解吸的微波系统的作用半径来确定两个钻孔(10)之间的间距；
步骤二：将促进煤体瓦斯解吸的微波系统的微波发生装置(1)装在与瓦斯管(2)相连的筛管(3)中间；
步骤三：瓦斯管(2)距离煤壁面的钻孔口一定距离时用注浆袋(12)注浆密封，使距离煤壁面的钻孔口一定距离得封孔密实来保证抽采效果；
步骤四：负压抽放管路(6)开始工作时，压力传感器(9)将信号传输到控制器(4)，控制器(4)对压力信号进行分析，控制器(4)发出启动信号，通过电缆线(8)传输信号，促进微波发生装置(1)开始启动，产生超高频电磁波，对本煤层(7)钻孔(10)周围的煤体进行加热作用和电磁场作用，加速本煤层(7)的钻孔(10)周围的煤体瓦斯的解吸速率；
步骤五：筛管(3)随钻机的在施工钻孔(10)时安装到钻孔(10)中用于安装微波发生装置(1)，同时用于防止钻孔(10)塌孔影响抽采效果。
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