[實用新型]一種濕熱注水驅替和抽采煤層瓦斯的裝置

有效

• 申請號: 201420854998.7
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204386572U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 黃淵躍;徐全;趙鵬濤;徐東方;成文根;朱新民;李冰
• 申請（專利權）人: 湖南省煤炭科學研究院
• 主分類號: E21B43/20
• 分類號: E21B43/20;E21F7/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本實用新型涉及一種濕熱注水驅替和抽采煤層瓦斯的裝置，尤其適用于低透氣性煤層或者煤層在抽采一段時間后瓦斯含量居高不下的情況，可以快速實現降低抽采區域煤層瓦斯含量、短時間內達到消突目的。

背景技術

煤與瓦斯突出是煤礦的最嚴重的災害之一，煤與瓦斯突出主要是由于地應力突然破碎煤體，瓦斯內能的突然釋放的結果。煤體屬多孔結構碎性物體，瓦斯分子以吸附狀態和游離狀態存在于煤的孔隙和裂隙之中，實踐證明，隨著煤體水份增多，煤的彈性下降，塑性增強，瓦斯放散初速度△P下降，當水份達到4%以上時，煤層就失去突出危險性。因此，對突出煤層進行注水是提高煤體抗破壞能力，降低瓦斯釋放速度，消除煤與瓦斯突出的有效措施。水對煤層中瓦斯主要有五個方面的作用：1、驅替作用，煤對水、二氧化碳、瓦斯、氮氣等物質都有一定的吸附作用，但吸附能力最強的是水，其次是二氧化碳，再次是瓦斯，所以水對瓦斯具有驅替作用，高溫水加速了瓦斯解吸，使驅替效率更加提高。2、水對瓦斯的溶解作用，試驗證明，水在高壓條件下，能溶解部分瓦斯；3、降低了瓦斯釋放速度，隨著水溫不斷向周圍煤層擴散，煤體溫度下降，殘余瓦斯壓力降低，瓦斯釋放速度降低等；4、增加了煤體塑性，提高了煤體抵抗突然破壞的能力；5、降低煤塵飛揚，濕潤的煤體破碎后因水的粘結作用，不易飛揚在空氣中，從而達到降塵的目的。

煤與瓦斯突出防治規定要求：“區域防突措施優先，局部防突措施補充”，區域措施無論用什么方法，都離不開對煤層進行打鉆實施瓦斯抽采。突出煤層基本上都屬難抽放煤層，抽采影響半徑小，抽采效率低。當煤層瓦斯抽到一定程度后，既鉆孔內沒有瓦斯或瓦斯流量極小時，將部分抽采鉆孔進行高壓注高溫水、過熱水作業，由于溫度的每升高1℃，煤層瓦斯吸附能力就降低8%，因此，當溫度升高時，吸附在煤體孔隙壁上的瓦斯分子獲得內能，快速解吸，變成游離瓦斯，在壓差和滲流的作用下，加速注水孔附近抽采孔的瓦斯抽采。

發明內容

本實用新型的目的是在已有的煤層注水卸壓增透措施的基礎上，增加了一種耐高壓防爆加熱裝置，實現了不同壓力和不同溫度注水驅替煤層瓦斯，形成了手動加壓和自動控制水溫為一體的濕熱注水驅替和抽采煤層瓦斯的裝置，效果顯著、實用性強。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種濕熱注水驅替和抽采煤層瓦斯的裝置,其特征在于：它包括高低壓注水裝置、耐高壓防爆加熱裝置、瓦斯抽采裝置，所述高低壓注水裝置包括蓄水箱、通過高壓水管與蓄水箱連接的高壓水泵、驅動高壓水泵的水泵電機，高壓水泵上設有卸壓閥，所述耐高壓防爆加熱裝置包括設置在防爆外殼內的互相分隔開的陶瓷石棉充填物和控制線路板，加熱模塊設置在所述陶瓷石棉充填物內，所述加熱模塊通過快速接頭與高壓水泵出水端連接，加熱模塊的進水口處設有脈沖信號流量計，加熱模塊上設有溫度計，該脈沖信號流量計和溫度計與控制線路板連接，控制線路板通過主電源線與電源連接，并通過控制電纜控制加熱模塊的檔位，瓦斯抽采裝置包括抽采主管、連接在該抽采主管上的至少二根抽采軟管和伸入瓦斯抽采鉆孔內的抽采支管，所述加熱模塊的出水端和所述瓦斯抽采裝置的抽采軟管分別與該抽采支管連接。

優選地，所述的高壓水管上設有物理流量計。

優選地，所述的加熱模塊包括鑄造模塊金屬殼、設置在鑄造模塊金屬殼內的至少一個S型水管、用于加熱鑄造模塊金屬殼和水管的加熱絲和氧化鎂。

優選地，所述的防爆外殼與加熱模塊的進水管、控制電纜、主電源線的連接處分別設有硅膠密封圈和螺絲密封。

本實用新型的優點及有益效果：

由于采用了上述技術方案，本實用新型能實現不同壓力和不同溫度注水驅替煤層瓦斯，整個裝置可以達到實時實現高低壓注高溫水、過熱水（溫度超過100℃，在高壓下位液態水，進入低壓環境中變為水蒸氣）驅替煤層瓦斯、增加煤體溫度和濕度，提高瓦斯抽采效率，實現防治煤與瓦斯突出和防塵一體化，操作簡單，特別是針對低透氣性煤層或者煤層在抽采一段時間后瓦斯含量居高不下而又難以抽采的情況，可以實現快速降低抽采區域煤層瓦斯含量、短時間消突的目的，同時可以大幅降低煤塵，保障工人生產安全。濕熱注水驅替和抽采煤層瓦斯的裝置加壓和自動控制水溫為一體，并且可以防止加熱模塊干燒；熱水進入煤體后，不僅僅可以驅替煤層瓦斯，卸壓增透煤體，而且可以使煤體升溫，加快瓦斯的解吸和運移速度，改變了傳統的注水濕潤煤體的效果，形成了注水驅替—升溫煤體—加快解吸和滲流為一體的煤礦防突技術措施。本裝置能有效的降低抽采鉆孔區域內瓦斯含量、快速達到消突的目的，對于煤礦安全生產是一項技術革新，為今后煤礦瓦斯治理技術又增添了一項新的舉措。

附圖說明