CN110792468A - 一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,包括高压脉冲气注入系统、防冲孔卸压保护系统以及瓦斯抽采系统。本发明能对煤层进行高压脉冲气体致裂,然后利用高压气体驱替瓦斯,有效减少煤体致裂增透过程中产生的废弃物,减小对作业环境的污染,同时,通过可控的高压气体多次脉冲循环注入气体使致裂驱替瓦斯过程中诱发煤体突出或冲孔的可性能大大降低,更加适用于高瓦斯矿井和突出矿井的煤层增透及高效抽采,大大节约人力物力,缩短抽采时间,解决了现有技术中在突出矿井和高瓦斯矿井本煤层致裂煤体安全性低和致裂过程中水资源浪费的问题,具有较高的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域,特别是一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统。
背景技术
瓦斯抽采是解决矿井瓦斯最根本、最有效的途径。根据《煤矿安全规程》规定,当矿井或采区(工作面)的绝对瓦斯涌出量大于通风所允许稀释的瓦斯涌出量时,就需要考虑瓦斯的抽采。当通风已无法解决瓦斯涌出量大的问题,瓦斯治理必需由原来单一的通风解决转变成以“瓦斯抽采为主,风排为辅”,用风排来弥补抽采系统流量与抽采浓度不均衡之需要。
为提高抽采效率往往采用人为增加煤层透气性的方法来实现低透气性煤层瓦斯高效抽采。常规的水力割缝在使用时受到诸多因素的影响,例如《煤矿安全规程》第二百一十七条规定,突出煤层的采掘工作面不得选用水力冲孔措施,而且常规的水力压裂措施会对水资源造成极大浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,以解决上述技术背景中提出的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,包括高压脉冲气注入系统、防冲孔卸压保护系统以及瓦斯抽采系统;所述高压脉冲气注入系统由矿井压风管路、空气压缩机、高压气体储罐、高压注气阀门、高压注气管路以及高压注气-抽采管组成;矿井压风管路通过阀门连接空气压缩机进气口端,空气压缩机出气口端依次密封连接气体储罐、高压注气阀门、高压注气管路以及高压注气-抽采管;
防冲孔卸压保护系统由防冲孔卸压保护管路、压力调节阀、调压控制器以及缓冲箱组成;所述防冲孔卸压保护管路、压力调节阀和缓冲箱通过管路依次密封连接;所述调压控制器固定设于缓冲箱表面且与压力调节阀电性连接;
所述瓦斯抽采系统由瓦斯抽采管路、抽采阀门以及矿井瓦斯抽放总管组成;、瓦斯抽采管路、抽采阀门以及矿井瓦斯抽放总管通过管路依次密封连接。
进一步的,所述高压注气-抽采管上分别设有防冲孔卸压口、注气口以及抽采口,所述防冲孔卸压口与防冲孔卸压保护管路密封连接;所述注气口与高压注气管路密封连接;所述抽采口与瓦斯抽采管路密封连接。
进一步的,所述高压注气-抽采管的前端均有煤层,煤层内设有注气抽采孔,所述注气抽采孔的输入端设有封孔器,高压注气-抽采管与所述封孔器紧固密封连接。
进一步的,所述高压气体储罐的表面固定设有脉冲控制器,所述脉冲控制器分别与高压注气阀门以及抽采阀门电性连接。
进一步的,所述缓冲箱上设有粉尘过滤筛网。
进一步的,所述空气压缩机为防爆双螺杆空气压缩机。
本发明的有益效果是:首先,本发明能对煤层进行高压脉冲气体致裂,然后利用高压气体驱替瓦斯,有效减少煤体致裂增透过程中产生的废弃物,减小对作业环境的污染,同时,通过可控的高压气体多次脉冲循环注入气体使致裂驱替瓦斯过程中诱发煤体突出或冲孔的可性能大大降低,更加适用于高瓦斯矿井和突出矿井的煤层增透及高效抽采,大大节约人力物力,缩短抽采时间,解决了现有技术中在突出矿井和高瓦斯矿井本煤层致裂煤体安全性低和致裂过程中水资源浪费的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明高压注气-抽采管的局部结构图。
图中,1-矿井压风管路、2-空气压缩机、3-高压气体储罐、4-脉冲控制器、5-高压注气管路、6-压注气-抽采管、7-防冲孔卸压保护管路、8-压力调节阀、9-调压控制器、10-缓冲箱体、11-粉尘过滤筛网、12-瓦斯抽采管路、13-矿井瓦斯抽放总管、14-煤层、15-注气抽采孔、16-封孔器、17-高压注气阀门、18-抽采阀门、19-防冲孔卸压口、20-注气口、21-抽采口。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例:
一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,请参阅附图1-附图2所示,包括高压脉冲气注入系统、防冲孔卸压保护系统以及瓦斯抽采系统;所述高压脉冲气注入系统由矿井压风管路1、空气压缩机2、高压气体储罐3、高压注气阀门17、高压注气管路5以及高压注气-抽采管6组成;矿井压风管路1通过阀门连接空气压缩机2进气口端,空气压缩机2出气口端依次密封连接气体储罐3、高压注气阀门17、高压注气管路5以及高压注气-抽采管6;防冲孔卸压保护系统由防冲孔卸压保护管路7、压力调节阀8、调压控制器9以及缓冲箱体10组成;所述防冲孔卸压保护管路7、压力调节阀8和缓冲箱体10通过管路依次密封连接;所述调压控制器9固定设于缓冲箱体10表面且与压力调节阀8电性连接;所述瓦斯抽采系统由瓦斯抽采管路12、抽采阀门18以及矿井瓦斯抽放总管13组成;瓦斯抽采管路12、抽采阀门18以及矿井瓦斯抽放总管13通过管路依次密封连接;所述高压注气-抽采管6上分别设有防冲孔卸压口19、注气口20以及抽采口21,所述防冲孔卸压口19与防冲孔卸压保护管路7密封连接,所述注气口20与高压注气管路5密封连接;所述抽采口21与瓦斯抽采管路12密封连接;高压注气-抽采管6的前端均有煤层14,煤层14内设有注气抽采孔15,所述注气抽采孔15的输入端设有封孔器16,高压注气-抽采管6与所述封孔器16紧固密封连接;高压气体储罐3的表面固定设有脉冲控制器4,脉冲控制器4分别与高压注气阀门17以及抽采阀门18电性连接。
优选的,缓冲箱体10上设有粉尘过滤筛网11。
优选的,空气压缩机2为防爆双螺杆空气压缩机。
该煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统抽采系统具体在工作时,气体由矿井压风管路1送出,经过防爆双螺杆空气压缩机2对气体进行压缩,压缩后的气体进入高压气体储罐3,通过持续压缩气体使得高压气体储罐3内的气压达到10Mpa,在脉冲控制器4的控制下,与高压气体储罐3连接的高压注气阀门17开启,并开始通过高压注气管路5以及注气口20对高压注气-抽采管6注射脉冲式高压气体,脉冲气体进入注气抽采孔15腔体内对煤层14高压致裂,同时高压脉冲气体对煤层14孔隙内含有的瓦斯进行驱替,驱替出的瓦斯通过致裂煤体裂隙流动聚集在注气抽采孔15腔体内,注气驱替瓦斯完成后,连接矿井瓦斯抽放总管13的抽采阀门18在脉冲控制器4的控制下开启,同时高压注气阀门17关闭,通过与抽采口21连接的瓦斯抽采管路12对煤层中驱替出的瓦斯进行抽采,抽采出的瓦斯通过矿井瓦斯抽放总管13排出,在瓦斯抽采过程中,当注气抽采孔15内的瓦斯压强达到调压控制器9的预设安全值时,压力调节阀8开启,注气抽采孔15内的瓦斯和煤屑通过防冲孔卸压口19以及防冲孔卸压保护管路7涌出到缓冲箱体10中,在压力降低后通过粉尘过滤筛网11排出到巷道内。
综上所述:本发明能对煤层14进行高压脉冲气体致裂,然后利用高压气体驱替瓦斯,有效减少煤体致裂增透过程中产生的废弃物,减小对作业环境的污染,同时,通过可控的高压气体多次脉冲循环注入气体使致裂驱替瓦斯过程中诱发煤体突出或冲孔的可性能大大降低,更加适用于高瓦斯矿井和突出矿井的煤层增透及高效抽采,大大节约人力物力,缩短抽采时间,解决了现有技术中在突出矿井和高瓦斯矿井本煤层致裂煤体安全性低和致裂过程中水资源浪费的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,包括高压脉冲气注入系统、防冲孔卸压保护系统以及瓦斯抽采系统,其特征在于,所述高压脉冲气注入系统由矿井压风管路(1)、空气压缩机(2)、高压气体储罐(3)、高压注气阀门(17)、高压注气管路(5)以及高压注气-抽采管(6)组成;所述矿井压风管路(1)通过阀门连接空气压缩机(2)进气口端,空气压缩机(2)出气口端依次密封连接气体储罐(3)、高压注气阀门(17)、高压注气管路(5)以及高压注气-抽采管(6);
所述防冲孔卸压保护系统由防冲孔卸压保护管路(7)、压力调节阀(8)、调压控制器(9)以及缓冲箱体(10)组成;所述防冲孔卸压保护管路(7)、压力调节阀(8)和缓冲箱体(10)通过管路依次密封连接;所述调压控制器(9)固定设于缓冲箱体(10)表面且与压力调节阀(8)电性连接;
所述瓦斯抽采系统由瓦斯抽采管路(12)、抽采阀门(18)以及矿井瓦斯抽放总管(13)组成;、瓦斯抽采管路(12)、抽采阀门(18)以及矿井瓦斯抽放总管(13)通过管路依次密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,其特征在于,所述高压注气-抽采管(6)上分别设有防冲孔卸压口(19)、注气口(20)以及抽采口(21),所述防冲孔卸压口(19)与防冲孔卸压保护管路(7)密封连接;所述注气口(20)与高压注气管路(5)密封连接;所述抽采口(21)与瓦斯抽采管路(12)密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,其特征在于,所述高压注气-抽采管(6)的前端均有煤层(14),煤层(14)内设有注气抽采孔(15),所述注气抽采孔(15)的输入端设有封孔器(16),高压注气-抽采管(6)与所述封孔器(16)紧固密封连接。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,其特征在于,所述高压气体储罐(3)的表面固定设有脉冲控制器(4),所述脉冲控制器(4)分别与高压注气阀门(17)以及抽采阀门(18)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,其特征在于,所述缓冲箱体(10)上设有粉尘过滤筛网(11)。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统,其特征在于,所述空气压缩机(2)为防爆双螺杆空气压缩机。
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CN110792468B (zh) | 2021-04-20 |
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