[發(fā)明專利]一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410443825.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104234740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡勝勇;馮國(guó)瑞;張鈺亭;李振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21B43/16
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于由壓氣系統(tǒng)和抽氣系統(tǒng)組成，所述壓氣系統(tǒng)包括主管路、支管路，主管路上安裝有除濕器、增壓閥、儲(chǔ)氣罐、減壓閥、壓力表、節(jié)流閥和流量計(jì)，主管路穿入到煤層內(nèi)注氣孔的密封段；支管路穿入到煤層內(nèi)小孔的密封段；主管路與抽采管路連接；所述抽氣系統(tǒng)包括抽采管路，抽采管路安裝有取樣閥、流量計(jì)和壓力表，抽采管路的其中兩個(gè)穿入到煤層內(nèi)抽采孔的密封段。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于所述支管路有兩條，兩條支管路與主管路通過(guò)四通管連接，兩條支管路各通過(guò)三通管與抽采管路連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于所述三通管的三條連接管路上均設(shè)有閥門。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于所述四通管連接壓風(fēng)系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于所述支管路小孔設(shè)置在注氣孔于抽采孔之間，注氣孔設(shè)置在兩個(gè)小孔之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于所述的壓氣系統(tǒng)包括主管路（8）、四通管（19）、第一閥門（1）、除濕器（2）、增壓閥（3）、儲(chǔ)氣罐（4）、第一壓力表（5）、第二閥門（6）、減壓閥（7）、第二壓力表（10）、節(jié)流閥（9）、第一流量計(jì)（11）、第五閥門（12）、第一三通管（29）、第一支管路（31）、第二支管路（32）、第三閥門（14）、第二三通管（30）、第四壓力表（21）、第八閥門（22）、注氣孔（33）、小孔（35）；主管路（8）上依次設(shè)有第一閥門（1）、除濕器（2）、增壓閥（3）、儲(chǔ)氣罐（4）、第一壓力表（5）、第二閥門（6）、減壓閥（7）、第二壓力表（10）、節(jié)流閥（9）、第一流量計(jì)（11）、第五閥門（12）、第一三通管（29），在靠近第一閥門（1）端與四通管（19）連接，在靠近第一三通管（29）端與注氣孔（33）相連，第一三通管（29）的另一端與抽采管路（27）相連；第一支管路（31）和第二支管路（32）上依次設(shè)有第三閥門（14）、第二三通管（30）、第四壓力表（21）、第八閥門（22），在靠近第三閥門（14）端與四通管（19）連接，在靠近第八閥門（22）端與小孔（35）連接，第二三通管（30）位于第三閥門（14）和第四壓力表（21）之間，第二三通管（30）的另一端與抽采管路（27）相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯系統(tǒng)，其特征在于所述的抽氣系統(tǒng)包括抽采管路（27）、第六閥門（26）、第五壓力表（25）、第三流量計(jì)（24）、第二取樣裝置（23）、第七閥門（18）、第三壓力表（17）、第二流量計(jì)（16）、第一取樣裝置（15）、第四閥門（20）、注氣孔（33）、抽采孔（34）、小孔（35），注氣孔（33）通過(guò)第一三通管（29）與抽采管路（27）相連，之間設(shè)有第六閥門（26）、第五壓力表（25）、第三流量計(jì)（24）、第二取樣裝置（23）；抽采孔（34）與抽采管路（27）之間設(shè)有第七閥門（18）、第二壓力表（17）、第二流量計(jì)（16）、第一取樣裝置（15）；第一支閥（31）和第二支管路?(32）通過(guò)第二三通管（30）與抽采管路（27）相連，之間設(shè)有第四閥門（20）。

8.一種用于低中壓空氣驅(qū)替高壓煤層瓦斯的方法，其特征在于，該方法的具體步驟是：

a．注氣孔（33）、抽采孔（34）和小孔（35）孔口段采用水泥砂漿密封，其中抽采孔（34）或小孔（35）的密封段長(zhǎng)度比巷道的松動(dòng)圈的寬度大1~3米，注氣孔（33）的密封段長(zhǎng)度比抽采孔（34）和小孔（35）的密封段長(zhǎng)度大5~10米，小孔（35）的孔深與注氣孔（33）的密封段長(zhǎng)度相同；關(guān)閉第一閥門（1）、第二閥門（6）、第三閥門（14）、第五閥門（12）；所述抽采孔（34）、小孔（35）的密封段長(zhǎng)度L₂均為8~15米；注氣孔（33）的密封段長(zhǎng)度L₃為15~20米;

b．分別打開(kāi)第四閥門（20）、第六閥門（26）、第七閥門（18）、第八閥門（22），使注氣孔（33）、抽采孔（34）和小孔（35）開(kāi)始抽采煤層中的瓦斯，且抽采瓦斯10~20d;

c．每間隔1~3d，關(guān)閉第四閥門（20），打開(kāi)第三閥門（14），由井下的壓風(fēng)系統(tǒng)（28）持續(xù)往小孔（35）內(nèi)注入壓縮空氣5~10h；當(dāng)?shù)诙髁坑?jì)（16）讀數(shù)≤1m3/min時(shí)，關(guān)閉第三閥門（14），打開(kāi)第四閥門（20）;

d．循環(huán)重復(fù)步驟c，直至第二流量計(jì)（16）讀數(shù)介于1~3m3/min之間時(shí)，繼續(xù)小孔（35）內(nèi)注入壓縮空氣，驅(qū)替巷道的松動(dòng)圈（37）深度L₁與抽采孔（34）的密封段深度L₂之間的煤體瓦斯，且持續(xù)注氣10~20d；驅(qū)替巷道的松動(dòng)圈（37）深度L₁為5~7米;

e．每隔2~5d，打開(kāi)第一閥門（1），壓風(fēng)系統(tǒng)（28）中的空氣經(jīng)除濕器（2）除濕后，經(jīng)增壓閥（3）進(jìn)入長(zhǎng)、寬、高分別為2m、1m、1m的儲(chǔ)氣罐（4）；當(dāng)儲(chǔ)氣罐（4）中的氣壓達(dá)到2~4MPa時(shí)，打開(kāi)第二閥門（6），調(diào)節(jié)減壓閥（7），使氣壓降至1~1.2MPa后，關(guān)閉第六閥門（26）；打開(kāi)第五閥門（12），調(diào)節(jié)節(jié)流閥（9），使空氣的流量為1~3m3/min;

f．持續(xù)往注氣孔（33）注氣5~10h，當(dāng)?shù)诙髁坑?jì)的讀數(shù)介于1~3m3/min時(shí)，關(guān)閉第五閥門（12），打開(kāi)第六閥門（26）;

g．循環(huán)重復(fù)步驟e，直至第二流量計(jì)（16）讀數(shù)介于3~5m3/min之間時(shí)，關(guān)閉第三閥門（14），打開(kāi)第四閥門（20），驅(qū)替注氣孔（33）密封段深度L₃與抽采孔（34）密封段深度L₂之間的煤體瓦斯，且持續(xù)注氣10~20d;

h．每隔2~5d經(jīng)第一取樣裝置（15）抽取抽采孔內(nèi)15~30ml混合氣體，并分析CH₄濃度，當(dāng)CH₄濃度低于30%時(shí)，關(guān)閉第五閥門（12）、第七閥門（18）和第八閥門（22），停止抽采瓦斯1~3d;

i．打開(kāi)第五閥門（12）、第七閥門（18）和第八閥門（22），循環(huán)重復(fù)步驟h，直至CH₄濃度始終低于30%，關(guān)閉第五閥門（12）和第八閥門（22），打開(kāi)第六閥門（26）;

j．每隔2~5d從第一取樣裝置（15）和第二取樣裝置（23）分別抽取抽采孔（34）內(nèi)15~30ml混合氣體，并分析CH₄濃度，當(dāng)CH₄濃度低于16%時(shí)，關(guān)閉第六閥門（26）、第七閥門（18）和第八閥門（22）。