CN116291691B - 一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统，其包括：主抽采管，竖直伸入固定在煤矿钻孔内，所述主抽采管中同轴设置有调节管，所述调节管与主抽采管相滑动连接，且所述调节管上安装有单向抽采机构，所述单向抽采机构用于对钻孔中涌出的瓦斯气体负压抽送，所述调节管上位于单向抽采机构的上下方均设置有气流道塑造装置。

Description

一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统

技术领域

本发明属于瓦斯抽采设备技术领域，具体是一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统。

背景技术

水压致裂主要通过注入高压水将岩层或煤层裂缝扩大以释放瓦斯能源，之后通过抽采设备将钻孔中的瓦斯抽至地面，并进行储存；现有技术中针对水压致裂的煤矿钻孔抽采时仍仅通过抽采管进行抽送，由于煤矿钻孔孔径过大，抽采较深，导致抽采管中抽采力度明显变小，甚至出现倒流现象。因此，本领域技术人员提供了一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统，其包括：主抽采管，竖直伸入固定在煤矿钻孔内，所述主抽采管中同轴设置有调节管，所述调节管与主抽采管相滑动连接，且所述调节管上安装有单向抽采机构，所述单向抽采机构用于对钻孔中涌出的瓦斯气体负压抽送，所述调节管上位于单向抽采机构的上下方均设置有气流道塑造装置。

进一步，作为优选，所述调节管被设置为三层式多管套接结构，位于相对上方的所述气流道塑造装置与调节管的外层管相固定，所述单向抽采机构与调节管的中间管相固定，位于相对下方的所述气流道塑造装置与调节管的内层管相固定。

进一步，作为优选，所述气流道塑造装置包括：固定套，套接设置在所述调节管上，所述调节管上位于固定套的下方滑动设置有密封套，所述固定套与密封套上均设置有封孔组件，所述封孔组件之间连接有多个伸缩导杆。

进一步，作为优选，所述封孔组件包括：外定位盘，其内部周向分布有多个调节爪，各所述调节爪均滑动设置在所述外定位盘上，所述外定位盘上转动设置有定位盘，所述定位盘的下端面设有盘丝螺纹，且所述调节爪通过螺纹啮合作用与所述定位盘相连接传动，所述调节爪上螺栓固定有架齿件，且所述外定位盘上还套接有环囊，所述环囊与煤矿钻孔内壁相接触，且所述架齿件的侧壁与所述环囊相紧密靠压。

进一步，作为优选，两个所述气流道塑造装置能够在单向抽采机构的上下方形成对应气流腔，所述调节管对所述气流腔高压输送惰性气体。

进一步，作为优选，所述单向抽采机构包括：安装轴缸，套接固定在所述调节管上，所述安装轴缸内转动设置有定位盘，所述定位盘的横截面呈倒梯形结构，且所述安装轴缸内周向设置有多个排送仓，各所述排送仓中均滑动设置有轴塞，所述轴塞上万向铰接有连接柱，所述定位盘的下端面开设有环槽，所述连接柱的一端通过球轴滑动设置在所述环槽内，所述安装轴缸上设置有驱动齿座，所述驱动齿座的输出端通过齿轮啮合作用与所述定位盘连接传动，所述安装轴缸的下方固定有连接端件。

进一步，作为优选，所述连接端件上设有多个单向进气孔，且所述调节管的中间管上设有单向排气孔。

进一步，作为优选，所述单向抽采机构能够在所述气流道塑造装置供气状态不同时间段进行煤矿钻孔中气体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中能够优先由主抽采管对钻孔中涌出的瓦斯气体进行快速抽送，当瓦斯气体压力低于阈值后，再通过单向抽采机构进行钻孔中某段点的瓦斯抽采，提高抽采效果，其中还设置的气流道塑造装置一方面能够优先对水压致裂的煤层裂缝进行流通道塑形，另一方面能够高压输送惰性气体，从而将煤矿中渗流的瓦斯气体带入至单向抽采机构内，提高内部瓦斯气体流动性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中气流道塑造装置的结构示意图；

图3为本发明中封孔组件的结构示意图；

图4为本发明中单向抽采机构的结构示意图；

图中：1、主抽采管；2、调节管；3、气流道塑造装置；31、固定套；32、密封套；33、伸缩导杆；4、单向抽采机构；41、安装轴缸；42、轴塞；43、连接柱；44、定位盘；45、驱动齿座；46、连接端件；47、单向进气孔；5、封孔组件；51、外定位盘；52、调节爪；53、定位盘；54、盘丝螺纹；55、架齿件；56、环囊。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施例中，一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统，其包括：主抽采管1，竖直伸入固定在煤矿钻孔内，所述主抽采管1中同轴设置有调节管2，所述调节管2与主抽采管1相滑动连接，且所述调节管2上安装有单向抽采机构4，所述单向抽采机构4用于对钻孔中涌出的瓦斯气体负压抽送，所述调节管2上位于单向抽采机构4的上下方均设置有气流道塑造装置3，其中在水压致裂完成裂缝成型后，主抽采管优先伸入钻孔内，并对涌出的瓦斯气体进行抽取，而当瓦斯气体压力低于阈值后，能够通过单向抽采机构将煤矿钻孔均分为多个抽采段，并依次进行瓦斯抽采，提高抽采效果。

本实施例中，所述调节管2被设置为三层式多管套接结构，位于相对上方的所述气流道塑造装置3与调节管2的外层管相固定，所述单向抽采机构4与调节管2的中间管相固定，位于相对下方的所述气流道塑造装置3与调节管2的内层管相固定，从而实现单向抽采机构中瓦斯气体单管输送，避免出现倒流现象。

作为较佳的实施例，所述气流道塑造装置3包括：固定套31，套接设置在所述调节管2上，所述调节管2上位于固定套31的下方滑动设置有密封套32，所述固定套31与密封套32上均设置有封孔组件5，所述封孔组件5之间连接有多个伸缩导杆33，也就是说，伸缩导杆能够在伸缩调节下控制两个封孔组件之间的有效间距，实现空间调节。

本实施例中，所述封孔组件5包括：外定位盘51，其内部周向分布有多个调节爪52，各所述调节爪52均滑动设置在所述外定位盘51上，所述外定位盘51上转动设置有定位盘53，所述定位盘53的下端面设有盘丝螺纹54，且所述调节爪52通过螺纹啮合作用与所述定位盘53相连接传动，所述调节爪52上螺栓固定有架齿件55，且所述外定位盘51上还套接有环囊56，所述环囊56与煤矿钻孔内壁相接触，且所述架齿件55的侧壁与所述环囊56相紧密靠压，从而能够在环囊处于充气状态下时通过多个架齿件对其进行径向挤压，使得环囊完全与煤矿钻孔侧壁相紧密贴合，避免出现漏隙。

本实施例中，两个所述气流道塑造装置3能够在单向抽采机构4的上下方形成对应气流腔，所述调节管2对所述气流腔高压输送惰性气体，惰性气体能够进入气流腔内，并通过钻孔中水压致裂的缝隙流入煤矿岩层中。

本实施例中，所述单向抽采机构4包括：安装轴缸41，套接固定在所述调节管2上，所述安装轴缸41内转动设置有定位盘44，所述定位盘44的横截面呈倒梯形结构，且所述安装轴缸41内周向设置有多个排送仓，各所述排送仓中均滑动设置有轴塞42，所述轴塞42上万向铰接有连接柱43，所述定位盘44的下端面开设有环槽，所述连接柱43的一端通过球轴滑动设置在所述环槽内，所述安装轴缸41上设置有驱动齿座45，所述驱动齿座45的输出端通过齿轮啮合作用与所述定位盘44连接传动，所述安装轴缸41的下方固定有连接端件46。

作为较佳的实施例，所述连接端件46上设有多个单向进气孔47，且所述调节管2的中间管上设有单向排气孔，也就是说，在单向抽采机构工作中，通过驱动齿座持续驱动定位盘旋转，使得各排送仓中的轴塞依次进行竖向滑动，并在滑动中通过单向进气孔将瓦斯气体抽送至排送仓内，而后由单向排气孔将其排入中间管中。

本实施例中，所述单向抽采机构4能够在所述气流道塑造装置3供气状态不同时间段进行煤矿钻孔中气体，尤其，在气流道塑造装置初步工作中，通过调节管对上下方的各气流腔供气，使得惰性气体流动在气流腔内，惰性气体通过裂缝进入煤岩中，此时逐步增加供气压力，同时控制单向抽采机构的工作间隔时间段，以便引导处于不同位置处的惰性气体能够回流至单向抽采机构中，从而实现煤层裂缝中流通道塑形，而在瓦斯抽采中，能够持续输送惰性气体，并配合单向抽采机构持续抽采工作，实现内部瓦斯气体引流，提高抽采效果。

具体地，对于水压致裂的钻孔瓦斯抽采时，优先通过主抽采管对钻孔内涌出的瓦斯进行快速抽送，而当当瓦斯气体压力低于阈值后，将煤矿钻孔均分为多个抽采段，由单向抽采机构进行分布抽取，这其中，气流道塑造装置能够配合单向抽采机构对煤矿裂缝进行流通道塑形，而后由调节管对气流道塑造装置中形成的气流腔供气，同时单向抽采机构进行持续抽采工作，从而实现对钻孔内部瓦斯气体引流，提高抽采效果。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种水压致裂的高效瓦斯抽采系统，其特征在于：其包括：主抽采管（1），竖直伸入固定在煤矿钻孔内，所述主抽采管（1）中同轴设置有调节管（2），所述调节管（2）与主抽采管（1）相滑动连接，且所述调节管（2）上安装有单向抽采机构（4），所述单向抽采机构（4）用于对钻孔中涌出的瓦斯气体负压抽送，所述调节管（2）上位于单向抽采机构（4）的上下方均设置有气流道塑造装置（3）；

所述调节管（2）被设置为三层式多管套接结构，位于相对上方的所述气流道塑造装置（3）与调节管（2）的外层管相固定，所述单向抽采机构（4）与调节管（2）的中间管相固定，位于相对下方的所述气流道塑造装置（3）与调节管（2）的内层管相固定；

所述气流道塑造装置（3）包括：固定套（31），套接设置在所述调节管（2）上，所述调节管（2）上位于固定套（31）的下方滑动设置有密封套（32），所述固定套（31）与密封套（32）上均设置有封孔组件（5），所述封孔组件（5）之间连接有多个伸缩导杆（33）；

所述封孔组件（5）包括：外定位盘（51），其内部周向分布有多个调节爪（52），各所述调节爪（52）均滑动设置在所述外定位盘（51）上，所述外定位盘（51）上转动设置有定位盘（53），所述定位盘（53）的下端面设有盘丝螺纹（54），且所述调节爪（52）通过螺纹啮合作用与所述定位盘（53）相连接传动，所述调节爪（52）上螺栓固定有架齿件（55），且所述外定位盘（51）上还套接有环囊（56），所述环囊（56）与煤矿钻孔内壁相接触，且所述架齿件（55）的侧壁与所述环囊（56）相紧密靠压；

两个所述气流道塑造装置（3）能够在单向抽采机构（4）的上下方形成对应气流腔，所述调节管（2）对所述气流腔高压输送惰性气体；

所述单向抽采机构（4）包括：安装轴缸（41），套接固定在所述调节管（2）上，所述安装轴缸（41）内转动设置有定位盘（44），所述定位盘（44）的横截面呈倒梯形结构，且所述安装轴缸（41）内周向设置有多个排送仓，各所述排送仓中均滑动设置有轴塞（42），所述轴塞（42）上万向铰接有连接柱（43），所述定位盘（44）的下端面开设有环槽，所述连接柱（43）的一端通过球轴滑动设置在所述环槽内，所述安装轴缸（41）上设置有驱动齿座（45），所述驱动齿座（45）的输出端通过齿轮啮合作用与所述定位盘（44）连接传动，所述安装轴缸（41）的下方固定有连接端件（46）；

所述连接端件（46）上设有多个单向进气孔（47），且所述调节管（2）的中间管上设有单向排气孔。