[實用新型]應用熱蒸汽與微波輻射協同增透煤層的強化瓦斯抽采系統

有效

• 申請號: 202020446540.3
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN212003131U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 陳明義;楊亞璞;楊雨濛;馮丹;田思奧;房榮雅
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/24;E21F7/00
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 侯迎新

本實用新型公開了一種應用熱蒸汽與微波輻射協同增透煤層的強化瓦斯抽采系統，屬于采礦技術領域，包括設于抽采鉆孔內的瓦斯抽采支管及設于增透鉆孔內的蒸汽傳輸管和微波天線，瓦斯抽采支管另一端與瓦斯抽采系統管網連通；蒸汽傳輸管另一端與蒸汽發生器相連；微波天線通過同軸波導與微波發生器相連；多個抽采鉆孔設于增透鉆孔四周；抽采鉆孔及增透鉆孔孔口均設有封堵。通過注熱蒸汽增透煤層，改善煤體結構并促進瓦斯解吸滲流；待水蒸氣因熱量傳遞冷凝為液態水后，液態水在微波的加熱下又快速氣化成高溫高壓蒸汽，繼續增透煤層并解除了水鎖效應，提高了煤體孔裂隙率及瓦斯流動通道，同時在蒸汽的高溫與吸附優勢雙重作用下進一步促進瓦斯解吸滲流。

技術領域

本實用新型屬于采礦技術領域，尤其涉及一種應用熱蒸汽與微波輻射協同增透煤層的強化瓦斯抽采系統。

背景技術

我國煤層氣資源豐富，卻普遍具有“高儲低滲”的瓦斯賦存特征，嚴重制約著我國煤層氣工業發展以及煤炭資源的安全高效開采。實踐證明，采取煤層增透技術可顯著強化低滲透性煤層的瓦斯抽采。近年來，眾多的增透方法被提出，諸如水力沖孔、水力壓裂等技術。

水力沖孔技術是以巖柱或煤柱為安全屏障，利用高壓水射流對鉆孔周圍的煤體進行沖擊，沖出大量的煤體，從而形成孔洞。由于地應力的作用，孔洞周圍的煤體發生大幅度的位移，引起孔洞周圍煤體的充分卸壓，透氣性系數增大，煤體內的瓦斯得到大幅度釋放。然而，純水射流水壓較高，沖擊效果較差；磨料射流雖然能顯著改善沖擊效果，但是也會引發噴嘴損傷、堵孔等一系列問題；而水力壓裂技術在大流量、高水壓作用下進行施工，容易造成局部應力集中，同時對配套的技術裝備和安全措施要求較高。此外，無論水力沖孔或是水力壓裂技術，均會引發大量液態水侵入煤體，易引發水鎖效應，形成對瓦斯流動通道的封堵，不利于煤層瓦斯的高效抽采。

這些技術雖然取得了一定的應用效果，但也存在明顯的局限性，因此需研發一些新型的、適用于不同工程條件的煤層增透強化瓦斯抽采技術。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種應用熱蒸汽與微波輻射協同增透煤層的強化瓦斯抽采系統，能夠達到更加高效的煤層增透強化瓦斯抽采效果。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：

一種應用熱蒸汽與微波輻射協同增透煤層的強化瓦斯抽采系統，包括設置于抽采鉆孔內的瓦斯抽采支管及設置于增透鉆孔內的蒸汽傳輸管和微波天線，所述瓦斯抽采支管的另一端與抽采鉆孔外部的瓦斯抽采系統管網連通；所述蒸汽傳輸管的另一端與增透鉆孔外部的蒸汽發生器相連；所述微波天線通過同軸波導與增透鉆孔外部的微波發生器相連；所述抽采鉆孔為多個、且設置于增透鉆孔的四周，所述抽采鉆孔平行于增透鉆孔、且間隔設置；所述抽采鉆孔及增透鉆孔的孔口均設有封堵，所述瓦斯抽采支管貫穿抽采鉆孔孔口的封堵，所述蒸汽傳輸管及同軸波導貫穿增透鉆孔孔口的封堵。

優選的，所述同軸波導及微波天線的外部設有防護管，所述防護管貫穿增透鉆孔孔口的封堵。

優選的；所述瓦斯抽采支管的外露端與瓦斯抽采系統管網之間的管路上設有集水器，所述集水器的兩端分別設有截止閥。

優選的，所述同軸波導的外露端連接波導轉換器，所述波導轉換器通過矩形波導與微波發生器相連。

優選的，所述蒸汽傳輸管的外露端與蒸汽發生器之間的管路上設有蒸汽壓力表和高溫截止閥。

優選的，所述蒸汽傳輸管內的水蒸氣溫度不低于150℃、壓力不小于0.7MPa。

優選的，所述抽采鉆孔為4～6個，所述抽采鉆孔與增透鉆孔相距3～5m。

優選的，所述抽采鉆孔和增透鉆孔依次穿過煤層底板及煤層并延伸至煤層另一端的煤層頂板，所述抽采鉆孔和增透鉆孔的末端均延伸至煤層頂板0.5±0.1m。