CN203891922U - 用于煤层中瓦斯的高效抽采系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，包括设置于煤层中的试验孔道和抽采孔道，试验孔道内设置有二氧化碳输送管，二氧化碳输送管的一端管口置于试验孔道内部，二氧化碳输送管的另一端管口置于试验孔道外部；抽采孔道内设置有抽采管，抽采管的一端管口置于抽采孔道内部，抽采管的另一端管口置于抽采孔道外部；试验孔道内部预埋有矿用炸药，矿用炸药通过炸药引线与设置于试验孔道外部的炸药引爆器连接。本实用新型进行煤层深孔预裂爆破，再在爆破孔内进行灌注液态二氧化碳，然后进行封孔。利用电阻丝对其加热，使得液态二氧化碳气体转变成高压的二氧化碳气体，随着爆破后的煤体裂隙，驱动瓦斯气体流动，从而提高瓦斯气体抽采的效率。

Description

用于煤层中瓦斯的高效抽采系统

技术领域

本实用新型涉及煤层中瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，特别适用于高瓦斯低渗透性煤层中瓦斯的强化抽采。

背景技术

我国煤矿多为高瓦斯低透气性矿井，在煤矿开采过程中，瓦斯突出与瓦斯爆炸事故时有发生，造成严重的人身伤亡和财产损失等后果。因此，随着社会的进步和对能源需求的增加，如何有效解决低透气性煤层的瓦斯抽采问题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。

国内外煤炭科研人员针对上述问题进行了广泛的研究，创造了多项增透技术措施，主要包括深孔松动爆破和深孔控制爆破、水力冲孔、水力割缝、加沙致裂预抽等。但是这些方法多数存在施工量大，工序复杂，特别是以水作为介质，进行致裂，既浪费大量的水资源，又产生大量的水、煤、岩石等混合物体，影响煤矿生产环境。现有技术通常采用深孔松动爆破技术、水力冲孔技术、水力割缝技术、加沙致裂技术和深孔预裂爆破，这些技术存在如下缺陷：

一、深孔松动爆破技术具有影响半径小，持续时间短等缺点。

二、水力冲孔技术和水力割缝技术：以水为介质，需大量的水资源，而且产生大量的水、煤渣、岩石等混合物，影响巷道的环境，工人生产条件恶劣。

三、加沙致裂技术：以水、沙为介质，存在同样的缺点。

四、深孔预裂爆破，也是一种煤层瓦斯增透的方法，现在在煤矿生产中采用也比较多，是一种大家熟知的技术，其不足之处是，爆破的范围小，而且只是使完整的煤层构造出一些裂隙，让瓦斯气体有了一些通道，在其自身的压力下流动，在人为的抽采。

同时，现有技术均是增加瓦斯通道，让其自身通过扩散来达到抽采瓦斯的目的。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的提供一种简单而且无大量煤泥水的高效抽采系统，提高了煤层瓦斯的抽采效率。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，包括设置于煤层中的试验孔道和抽采孔道，所述试验孔道内设置有二氧化碳输送管，二氧化碳输送管的一端管口置于试验孔道内部，二氧化碳输送管的另一端管口置于试验孔道外部；所述抽采孔道内设置有抽采管，抽采管的一端管口置于抽采孔道内部，抽采管的另一端管口置于抽采孔道外部；所述试验孔道内部预埋有矿用炸药，矿用炸药通过炸药引线与设置于试验孔道外部的炸药引爆器连接。

为了更好地实现本实用新型，所述试验孔道内部还设有电阻丝，电阻丝通过电线与外部电源电连接。

本实用新型提供一种优选的试验孔道结构技术方案是：所述试验孔道内设置有注浆封孔管，注浆封孔管的一端管口置于试验孔道内部，注浆封孔管的另一端管口置于试验孔道外部。

进一步的技术方案是：所述试验孔道内部设有爆破孔，所述矿用炸药和电阻丝置于该爆破孔内。

作为优选的技术方案是：所述二氧化碳输送管外壁、注浆封孔管外壁与试验孔道内壁之间通过试验孔封堵填充物密闭填充。

作为优选的技术方案是：所述抽采管外壁与抽采孔道内壁之间通过抽采孔封堵填充物密闭填充。

本实用新型提供一种优选的二氧化碳输送管结构技术方案是：所述二氧化碳输送管位于试验孔道外部的部分管道上设有二氧化碳管阀门。

本实用新型提供一种优选的注浆封孔管结构技术方案是：所述注浆封孔管位于试验孔道外部的部分管道上设有注浆管阀门。

本实用新型提供一种优选的抽采管结构技术方案是：所述抽采管位于抽采孔道外部的部分管道上设有抽采管阀门。

作为优选，所述二氧化碳输送管在试验孔道内的长度值大于注浆封孔管在试验孔道内的长度值。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明是提供一种高压驱动气体，驱动瓦斯，让其在已有的裂隙(通道内)加速流动；并且利用爆破产生裂隙通道，让液态二氧化碳或固体二氧化碳升温气化过程产生的压力作为动力，推动瓦斯气体流动。

(2)本实用新型在整个瓦斯抽采过程中无需水资源，不会产生煤泥水，不会影响工作巷道的环境。

(3)本实用新型与常规方法比较，瓦斯抽采流量增加了50％～100％，瓦斯治理时间减少了30～50％。

(4)本实用新型进行煤层深孔预裂爆破，再在爆破孔内进行灌注液态二氧化碳，然后进行封孔。利用电阻丝对其加热，使得液态二氧化碳气体转变成高压的二氧化碳气体，随着爆破后的煤体裂隙，驱动瓦斯气体流动，从而提高瓦斯气体抽采的效率。

附图说明

图1为本实用新型带矿用炸药部分的结构示意图；

图2为本实用新型带电阻丝部分的结构示意图；

图3为本实用新型爆破后的结构示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－试验孔道，2－抽采孔道，3－二氧化碳输送管，31－二氧化碳管阀门，4－注浆封孔管，41－注浆管阀门，5－抽采管，51－抽采管阀门，6－爆破孔，7－矿用炸药，8－炸药引线，9－炸药引爆器，10－试验孔封堵填充物，11－抽采孔封堵填充物，12－电阻丝，13－电线，14－爆破裂纹孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

实施例

如图1～图3所示，一种用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，包括设置于煤层中的试验孔道1和抽采孔道2，在实际使用时，试验孔道1和抽采孔道2可以平行开设于煤层之中，试验孔道1主要用于对煤层进行爆破，抽采孔道2主要用于对爆破后的煤层中的瓦斯进行抽采。试验孔道1内设置有二氧化碳输送管3，二氧化碳输送管3的一端管口置于试验孔道1内部，二氧化碳输送管3的另一端管口置于试验孔道1外部。抽采孔道2内设置有抽采管5，抽采管5的一端管口置于抽采孔道2内部，抽采管5的另一端管口置于抽采孔道2外部。试验孔道1内部预埋有矿用炸药7，矿用炸药7通过炸药引线8与设置于试验孔道1外部的炸药引爆器9连接。本实用新型使用时，先在试验孔道1预埋有矿用炸药7，然后通过二氧化碳输送管3向试验孔道1内通入液态二氧化碳或者干冰(即固体二氧化碳)或二氧化碳气体，通过炸药引爆器9引爆矿用炸药7，这样矿用炸药7被引爆后在煤层之中爆炸，煤层之中就会产生很多爆破裂纹孔14，这些爆破裂纹孔14几乎相互连通，位于试验孔道1的液态二氧化碳或者干冰(即固体二氧化碳)就会气化成气体二氧化碳，气体二氧化碳就会起到扩大爆破裂纹孔14的目的，同时驱赶瓦斯向着抽采孔道2的抽采管5聚集，便于抽采管5更快速的抽采。爆破裂纹孔14与抽采孔道2中的抽采管5相连通，通过抽采管5就会很顺利抽采煤层之中的瓦斯，由于爆破裂纹孔14为网状结构，整个煤层中的瓦斯几乎都处于网状结构，瓦斯就会流入网状结构内，爆破裂纹孔14的网状结构相互连通，使得抽采管5抽采得更加彻底。

如图1所示，试验孔道1内部还设有电阻丝12，电阻丝12通过电线13与外部电源电连接。电阻丝12可以对位于试验孔道1内的液态二氧化碳或者干冰(即固体二氧化碳)进行加热，以便于液态二氧化碳或者干冰快速气化，进而提高了抽采管5的抽采效率。

如图2所示，试验孔道1内设置有注浆封孔管4，注浆封孔管4的一端管口置于试验孔道1内部，注浆封孔管4的另一端管口置于试验孔道1外部。

如图1所示，试验孔道1内部设有爆破孔6，矿用炸药7和电阻丝12置于该爆破孔6内，该爆破孔6使得矿用炸药7的爆破更加集中，其爆破效果更佳，电阻丝12可以加热集中在爆破孔6内的液态二氧化碳或者干冰，让液态二氧化碳或者干冰气化更加迅速。

如图1所示，二氧化碳输送管3外壁、注浆封孔管4外壁与试验孔道1内壁之间通过试验孔封堵填充物10密闭填充，该试验孔封堵填充物10用于密闭试验孔道1，避免外界空气进入试验孔道1，以使得液态二氧化碳或者干冰气化不至于泄露。

如图2所示，抽采管5外壁与抽采孔道2内壁之间通过抽采孔封堵填充物11密闭填充，该抽采孔封堵填充物11用于密闭抽采孔道2，避免外界空气进入抽采孔道2，以使得瓦斯在抽采过程中不至于泄露，更加安全，提高抽采的效率。

为了便于操控二氧化碳输送管3的输送，二氧化碳输送管3位于试验孔道1外部的部分管道上设有二氧化碳管阀门31。

为了便于操控注浆封孔管4注浆料的输送，注浆封孔管4位于试验孔道1外部的部分管道上设有注浆管阀门41。

为了便于操控抽采管5，抽采管5位于抽采孔道2外部的部分管道上设有抽采管阀门51。

作为优选，二氧化碳输送管3在试验孔道1内的长度值大于注浆封孔管4在试验孔道1内的长度值。

本实用新型在使用时的具体抽采系统布置和抽操作方法如下：

①、在煤层中，相距一定距离，施工两个孔径、孔深一样的普通钻孔，一为试验孔道1，另一个为抽采孔道2。

②、在试验孔道1中先装入矿用炸药7、连接雷管和导线，导线连接出试验孔道1外部，以备连接炸药引爆器9；

③、在试验孔道1内布置两根钢管，一根为用于灌注液态二氧化碳管的二氧化碳输送管3，一根为用于注浆封孔的注浆封孔管4，二氧化碳输送管3比注浆封孔管4长一米以上，两管外端均安装阀门。其中炸药导线8从二氧化碳输送管3内连出孔口。

④、从注浆封孔管4内注入封孔剂，把试验孔道1封孔，封孔长度≥15m，深度不能超过二氧化碳输送管3的长度，封好孔后，关闭注浆管阀门41。

⑤、等封孔剂完全凝固后，利用炸药引爆器9，实施爆破。

⑥、爆破完成后，打开注浆管阀门41，待炮烟消散，连接加热电阻丝12，并连接二氧化碳输送管3和注浆封孔管4。

⑦、通电电阻丝12进行加热，使得液态二氧化碳在极短的时间内温度上升，从液态变成气体，温度—18℃～—20℃升为25℃～30℃，从压力升为5～6Mpa。

⑧、抽采孔道2中的抽采管路与矿井抽采系统连接，对抽采孔道2进行瓦斯抽放。

⑨、试验孔道1内驱动煤层原生瓦斯气体在裂隙中流动，加快瓦斯的抽采速率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：包括设置于煤层中的试验孔道(1)和抽采孔道(2)，所述试验孔道(1)内设置有二氧化碳输送管(3)，二氧化碳输送管(3)的一端管口置于试验孔道(1)内部，二氧化碳输送管(3)的另一端管口置于试验孔道(1)外部；所述抽采孔道(2)内设置有抽采管(5)，抽采管(5)的一端管口置于抽采孔道(2)内部，抽采管(5)的另一端管口置于抽采孔道(2)外部；所述试验孔道(1)内部预埋有矿用炸药(7)，矿用炸药(7)通过炸药引线(8)与设置于试验孔道(1)外部的炸药引爆器(9)连接。

2.按照权利要求1所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述试验孔道(1)内部还设有电阻丝(12)，电阻丝(12)通过电线(13)与外部电源电连接。

3.按照权利要求1或2所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述试验孔道(1)内设置有注浆封孔管(4)，注浆封孔管(4)的一端管口置于试验孔道(1)内部，注浆封孔管(4)的另一端管口置于试验孔道(1)外部。

4.按照权利要求2所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述试验孔道(1)内部设有爆破孔(6)，所述矿用炸药(7)和电阻丝(12)置于该爆破孔(6)内。

5.按照权利要求3所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述二氧化碳输送管(3)外壁、注浆封孔管(4)外壁与试验孔道(1)内壁之间通过试验孔封堵填充物(10)密闭填充。

6.按照权利要求1所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述抽采管(5)外壁与抽采孔道(2)内壁之间通过抽采孔封堵填充物(11)密闭填充。

7.按照权利要求5所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述二氧化碳输送管(3)位于试验孔道(1)外部的部分管道上设有二氧化碳管阀门(31)。

8.按照权利要求3所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述注浆封孔管(4)位于试验孔道(1)外部的部分管道上设有注浆管阀门(41)。

9.按照权利要求1或6所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述抽采管(5)位于抽采孔道(2)外部的部分管道上设有抽采管阀门(51)。

10.按照权利要求7所述的用于煤层中瓦斯的高效抽采系统，其特征在于：所述二氧化碳输送管(3)在试验孔道(1)内的长度值大于注浆封孔管(4)在试验孔道(1)内的长度值。