[發明專利]一種多級遞進式瓦斯抽采裝置及方法

在審

• 申請號: 202111089848.2
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113803103A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 倪冠華;景茂;王剛;孫功帥;張翔斐;孫路路;黃啟銘
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B33/13;E21F15/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 肖峰

一種多級遞進式瓦斯抽采裝置及方法，裝置包括套有隔板和‘蘑菇’狀隔板的多級套管，高壓管道一的一端依次穿過三級套管、二級套管和一級套管，抽采管道位于三級套管內部，三通閥門一端連接高壓管道一，另外兩端分別連接高壓管道二和高壓管道三，高壓管道二和高壓管道三分別通過接口一、接口二連接吸壓攪一體化裝置攪壓罐和吸壓攪一體化裝置吸罐，啟動吸壓攪一體化裝置攪壓罐，向充填區一注入密封漿液，啟動控制裝置，收回套環二，調轉三通閥門，連通高壓管道一和高壓管道二，開啟吸壓攪一體化裝置吸罐，清除高壓管道一內的密封漿液，第一次封孔過程完成后，待瓦斯抽采濃度大幅下降時，推移高壓管道一到達充填區二，重復上述操作，分別將密封漿液注入充填區二和充填區三，進行相應的瓦斯抽采作業，實現多級遞進式瓦斯抽采，完成了多次封孔，延續了瓦斯抽采效果和鉆孔的使用周期。

技術領域

本發明涉及一種多級遞進式瓦斯抽采裝置及方法，屬于煤礦井下瓦斯治理技術領域。

背景技術

煤炭資源在我國消耗能源占比中占很大比例，煤炭資源的安全生產問題越來越受到社會和政府的關注，對瓦斯進行防控有助于解決我國礦井瓦斯災害頻發的問題。目前，瓦斯防治方針是先抽后采。我國瓦斯抽采率低下的原因，除了不可控的地質因素外，最主要影響因素是鉆孔封堵不嚴的問題。在受到煤巖應力重新分布及煤質基質收縮和蠕變等影響，鉆孔周圍的裂隙發生擴展，同時出現新生裂隙通道，傳統的單次封孔會出現漏風現象，導致瓦斯抽采濃度下降，效率變低，如何解決上述問題，實現二次及二次以上封孔，延續瓦斯抽采效果和鉆孔的使用周期將會是實現礦井瓦斯高效抽采的關鍵。

發明內容

技術問題：本發明的目的是為了在煤礦井下瓦斯連續抽采期間，進行多級遞進式多次封孔，實現鉆孔的長時間密封、延續瓦斯的抽采效率和鉆孔的生命使用周期的目的，提供一種多級遞進式瓦斯抽采裝置及使用方法。

技術方案：本發明的多級遞進式瓦斯抽采裝置，包括套有隔板一的一級套管、套有‘蘑菇’狀隔板一和隔板二的二級套管和套有‘蘑菇’狀隔板二和隔板三的三級套管，其中一級套管內套二級套管、二級套管內套三級套管和三級套管內套抽采管道，三級套管的內端口和抽采管道表面設有密封蓋，二級套管和三級套管上分別設有卡體一和卡體二，高壓管一的一部分深入三級套管內部，一端穿過三級套管、二級套管和一級套管，使得管口深入充填區一，另一端連接三通閥門，三通閥門的另外兩端分別連接高壓管道二和高壓管道三，高壓管道二通過接口一與吸壓攪一體化裝置攪壓罐連接，高壓管道三通過接口二與吸壓攪一體化裝置吸罐連接，吸壓攪一體化裝置吸罐位于吸壓攪一體化裝置攪壓罐的上端，所述的隔板一、隔板二和隔板三分別固定在一級套管、二級套管和三級套管上面，受重力影響，‘蘑菇’狀隔板一和‘蘑菇’狀隔板二能分別在二級套管和三級套管的表面向下滑動。

所述高壓管一前端是由套環一、套環二、單向片一、單向片二、分裂區一和分裂區二構成，單向片一位于高壓管一的最上端，以下依次是分裂區一、單向片二和分裂區二，單向片一和單向片二位于高壓管的內壁，分裂區一和分裂區二為高壓皮管一的分裂部位，套環一和套環二分別緊套分裂區一和分裂區二。

所述套環一和套環二由細繩、環圈、鉸鏈、半環體一、半環體二開關板一、開關板二和遙控裝置構成，半環體一和半環體二的一端由鉸鏈連接，另一端分別連接開關板一和開關板二，遙控裝置能控制開關板一和開關板二的張合，實現套環一和套環二對高壓管道一的緊固和分離，環圈橫向穿入鉸鏈，環圈的另一端與細繩連接。

所述‘蘑菇’狀隔板一和‘蘑菇’狀隔板二由‘蘑菇’狀凹槽體、鎖拴和隔檔片構成，‘蘑菇’狀凹槽體上端設有鎖栓，鎖栓連接隔檔片，使得隔檔片能繞鎖拴轉動。

本發明的多級遞進式瓦斯抽采方法，包括以下步驟：

a.在深部煤層中按照施工要求打出鉆孔；

b.將隔板一、隔板二、隔板三、‘蘑菇’狀隔板一和‘蘑菇’狀隔板二對應地套在一級套管、二級套管和三級套管上，依次套接一級套管、二級套管、三級套管和抽采管道；