[發(fā)明專利]一種基于水氣渦旋流體治理煤礦上隅角瓦斯的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711460763.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN108087019B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭建珠;邵和;何艷;沈積雄
• 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
• 代理公司: 14101 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司
• 代理人: 盧茂春

一種基于水氣渦旋流體治理煤礦上隅角瓦斯的裝置，屬于流體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于是一種將液相與氣相的兩種物理性能截然不同的流體，混合生成一種多相流水氣渦旋流體，使該流體充滿于煤礦上隅角，通過連續(xù)不斷的渦旋流動(dòng)使得煤礦上隅角瓦斯溢出到主風(fēng)流中予以稀釋和排放，煤礦上隅角瓦斯溢出到主風(fēng)流后還可與液體顆粒結(jié)合隨煤礦礦物或者其它液固物一起排出；該裝置特征還在于，是一種通過渦旋流體流動(dòng)充滿于煤礦上隅角使得這一空間內(nèi)不能產(chǎn)生瓦斯積聚的裝置。本發(fā)明避免由于上隅角瓦斯失控造成的惡性事件的發(fā)生，應(yīng)用前景及意義非常重大。本發(fā)明的裝置簡(jiǎn)單可靠、易操作、及時(shí)、徹底、高效、不導(dǎo)致二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明一種基于水氣渦旋流體治理煤礦上隅角瓦斯的裝置，屬于流體應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種將液相與氣相的兩種物理性能截然不同的流體混合生成一種多相流水氣渦旋流體，使該流體充滿于煤礦上隅角，通過連續(xù)不斷的渦旋流動(dòng)使得煤礦上隅角瓦斯溢出到主風(fēng)流中予以稀釋和排放，或者與液體顆粒結(jié)合隨煤礦礦物或者其它液固物一起排出；而且通過渦旋流體流動(dòng)充滿于煤礦上隅角使得這一空間內(nèi)不能產(chǎn)生瓦斯積聚的裝置及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體，有時(shí)單獨(dú)指甲烷。瓦斯是一種無色、無味、無臭、可以燃燒或爆炸的氣體，難溶于水，擴(kuò)散性較空氣高。瓦斯無毒，但濃度很高時(shí)，會(huì)引起窒息。瓦斯在煤層中的賦存形式主要有兩種狀態(tài)：在滲透空間內(nèi)的瓦斯主要呈自由氣態(tài)，稱為游離瓦斯或自由瓦斯，這種狀態(tài)的瓦斯服從理想氣體狀態(tài)方程；另一種稱為吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒內(nèi)部，占據(jù)著煤分子結(jié)構(gòu)的空位或煤分子之間的空間。

礦井瓦斯不助燃，但它與空氣混合成一定濃度后，遇火能燃燒、爆炸。瓦斯爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生3個(gè)致命的因素：爆炸火焰、爆炸沖擊波和有毒有害氣體。瓦斯爆炸不僅造成大量的人員傷亡，而且還會(huì)嚴(yán)重摧毀礦井設(shè)施、中斷生產(chǎn)。礦井瓦斯爆炸往往引起煤塵爆炸、礦井火災(zāi)、井巷坍塌和頂板冒落等二次災(zāi)害。引起瓦斯燃燒與爆炸必須具備3個(gè)條件：一定濃度的甲烷、一定溫度的引火源和足夠的氧氣。

上隅角就是回風(fēng)順槽和采面后面的拐角處，由于風(fēng)流把瓦斯從工作面帶到回風(fēng)順槽，瓦斯容易在這地點(diǎn)的上面積聚，所以這個(gè)地方的瓦斯容易超限，故上隅角瓦斯?jié)舛仁敲旱V安全監(jiān)控的重點(diǎn)。及時(shí)處理局部積存的瓦斯，是礦井日常瓦斯管理的重要內(nèi)容，也是預(yù)防瓦斯爆炸事故、保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵工作；但是瓦斯集聚易發(fā)生與瓦斯處治理手段異常復(fù)雜和落后的矛盾非常突出，正如發(fā)明名稱---基于千米定向鉆孔的采動(dòng)裂隙帶瓦斯抽采技術(shù)方法，申請(qǐng)?zhí)朇N201710511319.4，利用千米定向鉆機(jī)在回風(fēng)側(cè)的鉆場(chǎng)中向采空區(qū)上部裂隙帶施工若干千米定向鉆孔，對(duì)采動(dòng)裂隙帶中的瓦斯進(jìn)行抽采，能夠有效解決上隅角積聚超限問題，很明顯該方法是將積聚問題小化，沒有徹底解決積聚問題；正如專利：發(fā)明名稱---一種U型通風(fēng)工作面采空區(qū)隨動(dòng)瓦斯抽采方法，申請(qǐng)?zhí)朇N201710467143.7，通過對(duì)回采工作面通風(fēng)的分流作用，減小了采空區(qū)回采工作面上隅角回風(fēng)流中的瓦斯來源，提高了工作面的瓦斯抽采率，達(dá)到了安全高效回采的效果，但是仍然不能徹底解決瓦斯積聚問題，所以急需一種簡(jiǎn)單可靠，有效快速將上隅角瓦斯實(shí)時(shí)地排放到主風(fēng)流中，而且確保上隅角這一限定空間不產(chǎn)生瓦斯集聚現(xiàn)象的裝置。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明一種基于水氣渦旋流體治理煤礦上隅角瓦斯的裝置目的在于，為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在和無法解決的問題，從而公開一種將液相與氣相的兩種物理性能截然不同的流體混合生成一種多相流水氣渦旋流體，使該流體充滿于煤礦上隅角，通過連續(xù)不斷的渦旋流動(dòng)使得煤礦上隅角瓦斯溢出到主風(fēng)流中予以稀釋和排放，或者與液體顆粒結(jié)合隨煤礦礦物或者其它液固物一起排出；而且通過渦旋流體流動(dòng)充滿于煤礦上隅角使得這一空間內(nèi)不能產(chǎn)生瓦斯積聚的裝置及應(yīng)用方法的技術(shù)方案，該技術(shù)方案簡(jiǎn)單可靠、易操作、能夠及時(shí)可靠、徹底、高效、不導(dǎo)致二次污染的水氣渦旋流體治理煤礦上隅角瓦斯裝置，從而避免由于上隅角瓦斯失控造成的惡性事件的發(fā)生。