[發明專利]提高煤層瓦斯抽采濃度的二次封孔系統

有效

• 申請號: 201110134852.6
• 申請日: 2011-05-24
• 公開（公告）號: CN102230394A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 周福寶;胡勝勇;劉應科;劉春;王圣程;宋小林;宋國正
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種提高煤層瓦斯抽采濃度的二次封孔系統，尤其適用于煤巷或巖巷地點的鉆孔瓦斯抽采。

背景技術

瓦斯災害是我國煤礦主要自然災害之一，目前已成為制約煤礦安全生產的主要矛盾。通過施工鉆孔抽采煤層瓦斯是煤礦治理瓦斯災害的重要手段。然而，在瓦斯抽采后期，鉆孔區域會產生漏風裂隙，這已成為制約鉆孔高效抽采瓦斯的瓶頸了。為此，該領域內的工程技術人員對煤層瓦斯抽放鉆孔的二次封孔方法作了大量的研究，提出了微細膨脹粉料封堵瓦斯抽采鉆孔區域煤（巖）漏風裂隙通道的原理。并研制了瓦斯抽放鉆孔的二次封孔裝置，該裝置在封孔時，功能單一，無法控制粉料的輸送，且粉料進入裂隙靜壓損失較大，另外，煤礦井下及鉆孔區域為粉料提供的水分有限，不能使粉料充分吸水膨脹，因此影響了粉料封堵裂隙的效果，造成粉料封堵漏風裂隙技術在礦井的推廣使用中受到限制。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種系統簡單、操作方便、能控制粉料輸送、并能使粉料充分吸水膨脹的提高煤層瓦斯抽采濃度的二次封孔系統。

本發明的提高煤層瓦斯抽采濃度的二次封孔系統，包括依次設在壓縮空氣管上的Ⅰ控制閥、減壓閥、二次封孔裝置，二次封孔裝置的出料口連接有出料管，所述的二次封孔裝置的進氣口處連接有Ⅱ控制閥，Ⅱ控制閥與減壓閥之間的管路上經三通連接有由Ⅵ控制閥控制的通氣管，二次封孔裝置的出料管上依次設有Ⅰ壓力表、Ⅲ控制閥和經三通連接的氣液混流管，所述出料管的出料口上連有能夠抵抗0.4～0.6MPa壓力的透明膠管，經透明膠管連接有擴散器；所述通氣管上連接有與進水管相連的霧化器，霧化器入口的進水管上依次設有Ⅳ控制閥和Ⅱ壓力表，霧化器出口與氣液混流管相連，氣液混流管上設有Ⅴ控制閥。

所述的壓力表與管路連接處設有鋼絲網，鋼絲網網孔目數為140～160目；所述的擴散器為一斷面逐漸擴大的圓錐筒，錐筒的錐角為6～8°，錐筒的出口斷面面積與入口斷面之比為3～4。

有益效果：本發明利用井下的壓風系統和供水系統，為粉料封堵裂隙提供風源和水源；通過二次封孔裝置出料口處的壓力表讀數，間接地反映粉料在裂隙中輸送的阻力情況，并為停止粉料輸送提供判別依據；通過二次封孔裝置出料口管路上的壓力表與管路連接處設有一定目數的鋼絲網，可以阻止粉料進入壓力表；通過利用霧化器的液體霧化功能，為粉料提供充足但不過量的水分；通過控制閥及減壓閥，簡便地實現了粉料輸送及水分的輸送；送入腔室的擴散器將出風口的速壓大部分轉變為靜壓，減少出風口的速壓損失，提高有效靜壓；該系統中的透明膠管可以直觀地看到粉料的流動情況；該系統不含電器元件，在井下使用安全可靠，并可大幅度提高鉆孔的瓦斯抽采效果。

附圖說明

圖1是本發明的提高煤層瓦斯抽采濃度的二次封孔系統示意圖。

圖中：壓縮空氣管-1，Ⅰ控制閥-2，減壓閥-3，Ⅱ控制閥4，二次封孔裝置-5，Ⅰ壓力表-6，Ⅲ控制閥-7，透明膠管-8，擴散器-9，微細膨脹粉料-10，漏風裂隙-11，進水管-12，Ⅳ控制閥-13，Ⅱ壓力表-14，霧化器-15，通氣管-16，Ⅴ控制閥-17，Ⅵ控制閥-18，出料管-19，氣液混流管-20。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述：?

附圖所示，經連接頭將壓縮空氣管1連接在井下壓風管路上，壓縮空氣管1的另一端通過管路依次連接Ⅰ控制閥2、減壓閥3、三通、Ⅱ控制閥4、二次封孔裝置5和出料管19，出料管19上依次連接壓力表6和Ⅲ控制閥7，其中壓力表6與管路連接處墊一層目數為140～160目的鋼絲網，出料管19的出料口連接另外一個三通，并通過管路連接能夠抵抗0.4～0.6MPa壓力的透明膠管8，經透明膠管8連接擴散器9，該擴散器9為一斷面逐漸擴大的圓錐筒，錐筒的錐角為6～8°，錐筒的出口斷面面積與入口斷面之比為3～4，將擴散器9送入溝通鉆孔區域漏風裂隙11的腔室10中；經連接頭將進水管12連接在井下供水管路上，另一端依次通過管路連接Ⅳ控制閥13和Ⅱ壓力表14，并經霧化器15的進水口和霧化器15連接，霧化器15出口連接氣液混流管20，氣液混流管20上連接Ⅴ控制閥17，并最終連接出料管19的出料口處的三通；通氣管16進氣口連接減壓閥3與控制閥4間的三通，通氣管16上連接Ⅵ控制閥18，通氣管16出氣口與霧化器15進氣口連接。

工作原理：關閉控制閥18和Ⅴ控制閥17，打開Ⅰ控制閥2、Ⅱ控制閥4和Ⅲ控制閥7，井下壓風系統中的高壓氣體通過壓縮空氣管1，經減壓閥3把氣體的壓力降到0.2MPa，氣體經二次封孔裝置5，將微細膨脹粉料10通過透明膠管8和擴散器9輸送到腔室10中，進而進入漏風裂隙11中，擴散器9可使攜帶微細膨脹粉料10的氣體的速壓降低，使其靜壓升高，從而使微細膨脹粉料10在漏風裂隙11中輸運的更遠，當二次封孔裝置5出口處的壓力表6讀數達到0.4MPa時，表明微細膨脹粉料10已經幾乎完全封堵漏風裂隙11，氣體在漏風裂隙11中的流動阻力加大，導致氣體靜壓增大，此時關閉Ⅱ控制閥4、Ⅲ控制閥7和Ⅳ控制閥13；打開Ⅵ控制閥18和Ⅴ控制閥17，然后緩慢打開Ⅳ控制閥13，觀察Ⅱ壓力表14讀數，待Ⅱ壓力表14讀數上升為0.2?MPa時，停止旋動Ⅳ控制閥13，水源和氣源經霧化器15后，將井下供水系統中的清水霧化，經透明膠管8輸送到漏風裂隙11中，漏風裂隙11中的微細膨脹粉料10吸水膨脹，可完全封堵漏風裂隙11，且微細膨脹粉料10在鉆孔瓦斯抽采過程中不易被鉆孔內的負壓吸入瓦斯抽采管路中，此時微細膨脹粉料10封堵漏風裂隙11結束。