CN207879373U - 抑制煤与瓦斯突出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种抑制煤与瓦斯突出装置，包括：伸入煤层注水孔的注水管，其附设有封孔结构；连通注水管的供水主管；分别接入供水主管的静水注水单元、脉冲动力单元及供氮气单元；所述静水注水单元用以向供水主管中输送水或水溶液；所述脉冲动力单元用以向供水主管中的流体施加脉冲液压；所述供氮气单元用以向供水主管输送氮气。可通过煤层注水，有效实现煤与瓦斯的突出抑制，提高安全性，并对于透气性差的煤层注水也能取得理想效果。

Description

抑制煤与瓦斯突出装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿施工安全技术领域，具体涉及一种抑制煤与瓦斯突出装置。

背景技术

煤层中90％以上的瓦斯以吸附的形式存在于煤层的孔隙与裂隙中。在尚未开采或未受扰动的煤层中，瓦斯气体能够保持动态的吸附平衡。一旦煤层被开采后，煤层中的裂隙被暴露，平衡的瓦斯赋存状态被打破。大量的瓦斯气体不断从煤层中解吸出来，通过煤层中的孔隙、微裂隙、裂隙运移到巷道或作面中。

目前多数煤矿是应用大功率采煤机以及综采放顶煤开采工艺，在每层含水量低的情况下，将导致煤尘产生量增加，不仅对安全生产构成威胁，还因生产环境恶化，直接损害工人的身体健康。因此，如果治理瓦斯和煤尘的措施不力，就有可能造成瓦斯和煤尘爆炸。

有效地预防瓦斯和煤尘灾害的发生一直是保证煤矿安全生产重中之重的工作。在众多的预防措施中，向煤层中注水是简便有效和治本的方法。

这是因为在煤层注水的预湿过程中，由于裂隙表面的压力、夹层和矿物资的膨化以及化学与物理化学的作用，使煤的力学性质发生变化，塑性增加，硬度和强度降低，造成煤层疏松，减少了煤层内部的应力集中和瓦斯放散的速度，煤破碎过程中生成的煤尘量将有所减少，瓦斯涌出量也减少，一般情况下，煤层水份增加愈多，瓦斯涌出量的降低率愈大，同时，煤破碎后生成的煤尘也愈少。

由此可见，通过煤层注水的方式抑制煤与瓦斯突出具有如下优点：首先，可软化煤层；降低截割和破碎能量，减少设备的损坏和提高采出率；其次，可避免火灾的发生；再次，可预防冲击地压的危害；最后，可降低工作场所温度。要使煤层湿润和软化，必须使煤层中有水。一般使用注水系统对煤提进行注水操作。目前的注水系统一般采用井下静压注水或高压水泵加压注水。

然而，现有技术仍存在一些不足，主要体现在，静压注水只适用于透气性较好的煤层，对于透气性较差煤层的注水工作无法取得理想的结果；而通过加压方式为注水提供的压力有限，且随着注水泵压力的增加，设备的运行和维护要求也相应提高。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种抑制煤与瓦斯突出装置，可通过煤层注水，有效实现煤与瓦斯的突出抑制，提高安全性，并对于透气性差的煤层注水也能取得理想效果。

为达上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

抑制煤与瓦斯突出装置，包括：

伸入煤层注水孔的注水管，其附设有封孔结构；

连通注水管的供水主管；

分别接入供水主管的静水注水单元、脉冲动力单元及供氮气单元；

所述静水注水单元用以向供水主管中输送水或水溶液；

所述脉冲动力单元用以向供水主管中的流体施加脉冲液压；

所述供氮气单元用以向供水主管输送氮气。

进一步地，所述封孔结构为膨胀气囊或膨胀胶管。

进一步地，还包括设置于供水主管接近注水管入口位置的过滤单元；包括壳体和设置于壳体内的过滤网。

进一步地，所述静水注水单元包括：

静压注水管和静压压力泵；

所述静压注水管的出水口连通至供水主管；

所述静压注水管的进水口与静压压力泵连通；

所述静压压力泵用于将水泵入所述静压注水管；

所述静压注水管设置有单向阀，所述单向阀用于导通水从所述静压注水管流向所述供水主管的通路；

所述静压注水管上设置有压力表和流量表；

所述压力表用于显示所述静压注水管中的水压值；

所述水表用于显示所述静压注水管中的注水流量。

所述静压注水管上设置有调节阀和/或关断阀。

进一步地，所述脉冲动力单元包括：

水锤器、水泵和储水箱；

所述水锤器的高压缸的出液口作为所述脉冲动力子系统的出液口；

所述水锤器的低压缸与所述水泵的出水孔连通；

所述水泵的进水孔与所述储水箱连通。

进一步地，所述脉冲动力单元还包括防爆电机和底座；

所述储水箱、水泵和防爆电机都固定设置在所述底座上；

所述防爆电机与所述水泵连接，以向所述水泵提供动力；

所述水锤器固定设置在所述储水箱上。

进一步地，所述供氮气单元包括：

氮气存储罐及气体增压泵；

所述供氮气单元通过供气管与供水主管连通；

供气主管设有气体切割单元，包括一减速段通路，设置有一气体切割网；与减速段通路连通的增速通路。

通过采取上述技术方案，本实用新型提供的装置通过脉冲动力单元，向待注水煤层提供脉冲液压，以加速破坏待注水煤层的坚固结构，使之松散易注水，并通过供氮气体系在流体中混入细小的物理、化学性质稳定的氮气气泡，能够增强流体共振效果。脉冲液压会随着静压注水单元注入煤层中的流体，将脉冲液压传播至被注煤层的水裂痕中，对深部煤层裂隙产生强大的水力冲击，有助于水裂隙的进一步扩展，而混入流体中的氮气气泡则将增强这一扩展效果。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中抑制煤与瓦斯突出装置的结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，在一实施例中，提供一种抑制煤与瓦斯突出装置，包括：

伸入煤层注水孔的注水管1，其附设有封孔结构；

连通注水管的供水主管3；

分别接入供水主管的静水注水单元4、脉冲动力单元5及供氮气单元6；

静水注水单元4用以向供水主管3中输送水或水溶液（溶液性质和参数可由本领域技术人员根据需要进行调整）；

脉冲动力单元5用以向供水主管3中的流体施加脉冲液压；

供氮气单元6用以向供水主管3输送氮气。

此外，还包括设置于供水主管3接近注水管1入口位置的过滤单元2；包括壳体和设置于壳体内的过滤网。用以过滤流体中的杂质，过滤网规格和参数可以根据流体来源和性质进行选取，在此不再赘述。

具体地，封孔结构为膨胀气囊或膨胀胶管，能够通过膨胀封堵煤层注水孔。

静水注水单元包括：静压注水管和静压压力泵；所述静压注水管的出水口连通至供水主管；所述静压注水管的进水口与静压压力泵连通；所述静压压力泵用于将水泵入所述静压注水管；所述静压注水管设置有单向阀，所述单向阀用于导通水从所述静压注水管流向所述供水主管的通路；所述静压注水管上设置有压力表和流量表；所述压力表用于显示所述静压注水管中的水压值；所述水表用于显示所述静压注水管中的注水流量。所述静压注水管上设置有调节阀和/或关断阀。上述描述可知，本实施例选用的就是常规的注水系统并附设具有调节和监测功能的辅助装置。

脉冲动力单元包括：水锤器、水泵和储水箱；所述水锤器的高压缸的出液口作为所述脉冲动力子系统的出液口；所述水锤器的低压缸与所述水泵的出水孔连通；所述水泵的进水孔与所述储水箱连通。还包括防爆电机和底座；所述储水箱、水泵和防爆电机都固定设置在所述底座上；所述防爆电机与所述水泵连接，以向所述水泵提供动力；所述水锤器固定设置在所述储水箱上。上述描述可知，本实施例选用的就是常规的脉冲液压系统并附设具有调节和防护功能的辅助装置。

供氮气单元包括：氮气存储罐及气体增压泵；供氮气单元通过供气管与供水主管连通；供气主管设有气体切割单元7，包括一减速段通路，设置有一气体切割网71；与减速段通路连通的增速通路。气体切割能够将氮气分割为均匀的小气泡，减速段通过增大通路的截面降低氮气流速，有利于增强切割效果和均匀性，切割后通过缩小截面进行增速能够让气泡快速进入供水主管。当然，在管路中还会附设常规的单向阀和/或调解阀等，具体功能和结构均属公知，在此不再赘述。

通过采取上述技术方案，本实用新型提供的装置通过脉冲动力单元，向待注水煤层提供脉冲液压，以加速破坏待注水煤层的坚固结构，使之松散易注水，并通过供氮气体系在流体中混入细小的物理、化学性质稳定的氮气气泡，能够增强流体共振效果。脉冲液压会随着静压注水单元注入煤层中的流体，将脉冲液压传播至被注煤层的水裂痕中，对深部煤层裂隙产生强大的水力冲击，有助于水裂隙的进一步扩展，而混入流体中的氮气气泡则将增强这一扩展效果。

显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，包括：

伸入煤层注水孔的注水管，其附设有封孔结构；

连通注水管的供水主管；

分别接入供水主管的静水注水单元、脉冲动力单元及供氮气单元；

所述静水注水单元用以向供水主管中输送水或水溶液；

所述脉冲动力单元用以向供水主管中的流体施加脉冲液压；

所述供氮气单元用以向供水主管输送氮气。

2.如权利要求1所述的抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，所述封孔结构为膨胀气囊或膨胀胶管。

3.如权利要求1所述的抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，还包括设置于供水主管接近注水管入口位置的过滤单元；所述过滤单元包括壳体和设置于壳体内的过滤网。

4.如权利要求3所述的抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，所述静水注水单元包括：

静压注水管和静压压力泵；

所述静压注水管的出水口连通至供水主管；

所述静压注水管的进水口与静压压力泵连通；

所述静压压力泵用于将水泵入所述静压注水管；

所述静压注水管设置有单向阀，所述单向阀用于导通水从所述静压注水管流向所述供水主管的通路；

所述静压注水管上设置有压力表和流量表；

所述压力表用于显示所述静压注水管中的水压值；

所述流量表用于显示所述静压注水管中的注水流量。

5.如权利要求4所述的抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，所述静压注水管上设置有调节阀和/或关断阀。

6.如权利要求1所述的抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，所述脉冲动力单元包括：

水锤器、水泵和储水箱；

所述水锤器的高压缸的出液口作为所述脉冲动力单元的出液口；

所述水锤器的低压缸与所述水泵的出水孔连通；

所述水泵的进水孔与所述储水箱连通。

7.如权利要求6所述的抑制煤与瓦斯突出装置，其特征在于，所述脉冲动力单元还包括防爆电机和底座；

所述储水箱、水泵和防爆电机都固定设置在所述底座上；

所述防爆电机与所述水泵连接，以向所述水泵提供动力；

所述水锤器固定设置在所述储水箱上。