[發明專利]一種全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置及抽采方法

在審

• 申請號: 202010468843.X
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111608721A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 趙慶珍;常建忠;董毓智;丁志勇;陳鳳杰;趙子豪
• 申請（專利權）人: 山西能源學院
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/00;E21B43/08;E21B33/13;E21B34/06
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊陳鳳

1.一種全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置，其特征在于，包括高壓軟管支架（1）、篩管（2）、封孔管（3）、高壓軟管（5）、絞盤（6）、負壓調節裝置（9）和防爆電機（10），篩管（2）之間通過螺紋連接并送入孔底，篩管（2）的孔口一側與封孔管（3）螺紋連接，封孔管（3）的孔口一側通過法蘭（4）將高壓軟管（5）插入篩管（2）內，并將高壓軟管（5）固定在高壓軟管支架（1）上，高壓軟管（5）與法蘭（4）之間密封連接；高壓軟管（5）另一端纏繞在絞盤（6）上，絞盤（6）由防爆電機（10）驅動；孔口處，負壓調節裝置（9）分別與篩管（2）、高壓軟管（5）以及巷道抽采管路（7）連接，在篩管（2）和高壓軟管（5）進入負壓調節裝置（9）前端設有用于檢測高壓軟管（5）和篩管（2）的孔口負壓和瓦斯濃度的檢測小孔（8）。

2.根據權利要求1所述的全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置，其特征在于，所述負壓調節裝置（9）為手柄式三通內螺紋球閥。

3.根據權利要求1所述的全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置，其特征在于，所述篩管（2）為通用型PE管，篩管（2）內壁設有用于安裝高壓軟管支架（1）的導向槽；所述封孔管（3）與篩管（2）材質相同、管徑相同，封孔管（3）內壁對應篩管（2）設有相同的導向槽。

4.根據權利要求1所述的全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置，其特征在于，所述高壓軟管（5）采用煤礦通用型高壓軟管，軟管由內膠層、四層鋼絲纏繞層和外膠層組成，最高耐工作壓力為70-100MPa。

5.一種全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置的瓦斯抽采方法，其特征在于，是將負壓調節瓦斯抽采裝置由已成孔的鉆孔孔底向孔口方向按預設的移動步距和抽采時間間隔進行移動，每移動一次構成一個抽采點；

然后通過負壓調節瓦斯抽采裝置調節每個抽采點的瓦斯抽采濃度和流量至最大值進行抽采；

負壓調節瓦斯抽采裝置從孔底向孔口完成一次抽采循環后，計算該循環鉆孔中每個抽采點的瓦斯流量衰減系數；

再根據該循環所有抽采點的瓦斯流量衰減系數計算并確定下一抽采循環的抽采靶點；

對確定的抽采靶點按上述步驟再進行循環抽采，直至完成該鉆孔的瓦斯抽采任務，進而實現該鉆孔的全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采。

6.根據權利要求5所述的全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置的瓦斯抽采方法，其特征在于，所述負壓調節瓦斯抽采裝置的安裝、移動、調節過程如下：

鉆孔成孔后，采用螺紋連接方式將篩管連接，送入孔底；

篩管的孔口一側采用螺紋連接方式將篩管與封孔管連接；

采用聚氨酯或水泥砂漿封孔；

封孔管外端的孔口一側設一同材質法蘭，通過法蘭將高壓軟管插入篩管，并將高壓軟管固定在高壓軟管支架上；高壓軟管與封孔管法蘭之間采用密封膠套密封，實現密封狀態下高壓軟管在篩管中的移動；

在封孔管孔口一側與法蘭之間開一旁通，用以連接篩管與三通球閥；

三通球閥分別與篩管、高壓軟管和巷道抽采管路連接；

通過調節三通球閥開度，調節篩管與高壓軟管的抽采負壓，實現鉆孔全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采；

按照預設移動步距和抽采時間間隔，向孔口方向移動高壓軟管，每移動至一個抽采點，打開橡皮塞孔蓋，檢測高壓軟管和篩管的瓦斯濃度和流量，然后通過調節三通球閥開度，使高壓軟管中的瓦斯濃度和流量均達到最大值。

7.根據權利要求6所述的全孔段可移動負壓調節瓦斯抽采裝置的瓦斯抽采方法，其特征在于，所述移動步距和抽采時間間隔的確定方法如下：

式中：R —— 抽采鉆孔的有效影響半徑（m）

t —— 鉆孔設計預抽時間（d）

—— 鉆孔長度（m）

—— 抽采時間間隔（d）

—— 高壓軟管移動步距（m）。