[發明專利]一種液體二氧化碳灌裝系統

有效

• 申請號: 201610638477.1
• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號: CN106195616B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 張東明;白鑫;尹光志;王浩;鄭彬彬;祖釩瑩;何慶兵;楊玉順;樊增瑞;楊瀚
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F17C5/02
• 分類號: F17C5/02;F17C13/02;F17C13/04;E21C37/14
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 張小曉

技術領域

本發明涉及一種灌裝液體二氧化碳的系統。

背景技術

石門是與地面不直接相通的水平巷道，其長軸線與煤層直交或斜交的巖石平巷，為開采水平服務的石門稱為主要石門，為采取服務的石門稱為采區石門，是由巖層進入煤層的主要巷道。石門揭煤是指煤礦井下穿層掘進由巖石巷道進入煤巷的過程,石門掘進工作面從距突出煤層底(頂)板的最小法向距離10m開始直到穿過煤層進入頂(底)板2m(最小法向距離)的過程均屬于揭煤作業。由于揭露煤層前，煤體受頂、底板圍巖的封閉，且處于應力集中區，煤層中的彈性潛能和瓦斯內能得不到釋放，在揭煤爆破作用下極易發生煤與瓦斯突出。石門揭煤突出的特點是突出強度大，破壞性強，在整個揭煤過程中都有可能存在突出危險性，因此石門揭煤的危險性極大。

在具體揭煤操作過程中由于單一的防突措施消突效果有限，造成石門揭煤工程進展緩慢，影響煤礦的正常生產；而且不合理的揭煤方法有可能會造成揭煤過程中的人工誘導突出等，對煤礦安全生產極為不利。

現有技術中，出現了采用水力壓裂的方法進行石門揭煤，但水力壓裂方法存在以下不足之處：1、由于煤層賦存地質條件復雜，水力壓裂增透方法不能保證在壓裂區域產生均勻裂隙，因此在現場應用過程中，往往會存在部分區域壓裂不到位，煤層瓦斯抽采效果不佳的情況，在一定程度上影響了揭煤工作。2、水力壓裂致裂增透需要在煤層內部注入大量的高壓水，一方面，煤層裂隙含水率增大會影響煤層內吸附瓦斯的解析，另一方面，注入煤體的水由煤層滲出會造成巷道掘進工作面積水，惡化工作條件；3、水力壓裂增透需要具備煤礦井下大型柱塞高壓水泵，經濟成本高。4、煤體內水的凍結體積膨脹有限，所產生的膨脹應力有限，只有在封閉空間內液態水相變膨脹，才能產生致裂效果。5、采用煤層注水進行凍結膨脹，由于水僅會沿煤層裂隙流動，因此致裂效果不均勻，會造成煤層部分區域增透效果不佳。

因此本領域技術人員致力于開發一種針對高瓦斯低滲煤層石門快速揭煤的方法，其中采用二氧化碳相變致裂石門揭煤是一種較好的可選方案。但這將需要大量的二氧化碳儲液管和釋放管。現有技術中，將二氧化碳注入儲液管中將耗費大量的電能，操作非常麻煩，而且需要在工廠灌裝，這也增加了大量的二氧化碳的運輸成本。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種可井下現場灌裝二氧化碳的液體二氧化碳灌裝系統。

為實現上述目的，本發明提供了一種液體二氧化碳灌裝系統，包括平板車，所述平板車上固定有液體二氧化碳儲液罐和推桿箱；

所述儲液罐包括注液口和出液口；所述推桿箱的外側固定有二氧化碳增壓泵和兩個相對設置的二氧化碳儲液管灌裝架；所述二氧化碳儲液管灌裝架上可安裝儲液管；

所述二氧化碳增壓泵包括增壓缸體、活塞、驅動氣體入口、增壓液體進口和增壓液體出口；

所述二氧化碳儲液管灌裝架上設置有灌裝控制器；

由第一管路將液態二氧化碳儲液罐的出液口與所述二氧化碳增壓泵的增壓液體進口連接，由第三管路將所述增壓液體出口與所述灌裝控制器連接，由第二管路將井下壓風系統與所述驅動氣體入口連接。

較佳的，所述儲液罐內設置有液位計；所述出液口處設置有第一壓力表；所述第三管路的管路上設置有第二壓力表。

較佳的，所述儲液管的一端可通過螺紋連接頭固定釋放管，另一端可通過螺紋連接頭固定推進桿；

所述儲液管與釋放管的連接端設置有定壓泄能片、灌裝孔和電熱管；

所述釋放管上設置有多個釋放孔，釋放管內設置有支撐劑囊袋；所述釋放管與儲液管的連接處設置有防滑錨固頭；

所述推進桿內設置有引爆線，推進桿的末端固定有防滑錨頭和緊固螺釘。

本發明的有益效果是：

(1)本發明采用煤礦井下壓風系統為增壓動力，通過與井下壓風系統連接，使得整個灌裝過程不需要提供額外的能源，即可實現液態二氧化碳的高壓、快速、穩定灌裝。

(2)本發明通過與液態CO2相變致裂技術恰當結合，可增加煤層抽采率，降低煤體內瓦斯壓力、實現煤層卸壓，從而減少煤層內能，防止煤與瓦斯突出。

(3)本發明在應用過程中不需要用電，因此不會產生電火花，為一種本安型礦用灌裝設備，滿足煤礦井下使用設備的防爆要求，可實現井下現場灌裝，因此操作方便，適應性強，并且節約能源、作業效率高。

附圖說明

圖1是本發明一具體實施方式的結構示意圖。

圖2是本發明一具體實施方式中攜塑料顆粒支撐劑二氧化碳致裂系統的結構示意圖。