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一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng)及工藝的制作方法

文檔序號(hào):10549890閱讀:562來源:國知局
一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng)及工藝,連接管(2)的左端與瓦斯抽采管I(1)連接,連接管的右端與已密封的瓦斯抽采鉆孔(17)連接,輸水管(10)上設(shè)置有電磁閥III(8),在電磁閥III與連接管連接的管道上設(shè)有放水管(13),放水管上設(shè)置有電磁閥IV(9),電磁閥I、電磁閥II、電磁閥III、電磁閥IV、溫度傳感器、甲烷傳感器、一氧化碳傳感器經(jīng)連接線(11)與智能控制器(12)相連,電火花點(diǎn)火器(14)經(jīng)導(dǎo)線與外部供電開關(guān)相連接。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)人為誘導(dǎo)煤層燃爆增透,能在較短的時(shí)間內(nèi)增加煤層的透氣性,解決高瓦斯低透氣煤層瓦斯抽采困難,抽采濃度下降快的問題。
【專利說明】
一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層増透的系統(tǒng)及工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層增透的系統(tǒng)及工藝,具體是一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng)及工藝,屬于煤層增透瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層增透是提高瓦斯抽采量的主要途徑。目前煤礦采用的單一煤層主要增透措施包括水力化增透和爆破增透兩種形式。然而這兩種增透措施均存在一定的局限性:水力增透如水力壓裂、水力割縫和水力沖孔等增透措施在松軟低透煤層易誘發(fā)塌孔、噴孔等孔內(nèi)事故,堵塞瓦斯流動(dòng)通道,且受水表面張力限制,滲透范圍有限。水力壓裂的起裂壓強(qiáng)為25Mpa以上,極易誘發(fā)煤與瓦斯突出;爆破增透如炸藥爆破和液態(tài)CO2爆破也都存在誘發(fā)塌孔的問題,且需要額外施工控制鉆孔,操作工藝復(fù)雜,僅適用于工作面掘進(jìn)消突。
[0003]氣體燃爆致裂具有滲透范圍廣、沖擊能量可控、可循環(huán)爆破、操作安全等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用前景廣闊。中國發(fā)明專利2015年01月28日公開的公開號(hào)為CN104314605A的“一種鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法”和中國發(fā)明專利2014年12月24日公開的公開號(hào)為CN104234739A的“一種鉆孔內(nèi)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法”均提出了一種向鉆孔主動(dòng)注入空氣,使孔內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档偷阶罴驯舛确秶?,然后引爆孔?nèi)瓦斯致裂的方法。上述方法依靠主動(dòng)注氣的方式稀釋瓦斯,存在孔內(nèi)瓦斯?jié)舛确植疾痪鶆虻膯栴},孔內(nèi)可引爆瓦斯?jié)舛确植紖^(qū)域不均勻、不連續(xù),容易導(dǎo)致點(diǎn)火引爆失效和孔內(nèi)燃爆范圍受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種誘導(dǎo)抽采鉆孔瓦斯燃爆增透煤層的系統(tǒng)及工藝,該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)人為誘導(dǎo)煤層燃爆增透,能在較短的時(shí)間內(nèi)增加煤層的透氣性,解決高瓦斯低透氣煤層瓦斯抽采困難,抽采濃度下降快的問題,使孔內(nèi)可引爆瓦斯?jié)舛确植紖^(qū)域均勻、連續(xù),不會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)火引爆失效和孔內(nèi)燃爆范圍受限。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng)及工藝,包括瓦斯抽采管1、連接管和瓦斯抽采管II,瓦斯抽采管II的右端密封設(shè)置在煤層中的瓦斯抽采鉆孔中;連接管的左端與瓦斯抽采管I的右端連通,連接管的右端與瓦斯抽采管III的左端連通,連接管的左端與瓦斯抽采管連接,連接管由左到右依次設(shè)置有溫度傳感器、甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、電磁閥1、電磁閥I1、電火花點(diǎn)火器,在電磁閥1、電磁閥II之間的連接管上設(shè)有輸水管,輸水管上設(shè)置有電磁閥III,在電磁閥III與連接管連接的管道上設(shè)有放水管,放水管上設(shè)置有電磁閥IV,電磁閥1、電磁閥I1、電磁閥II1、電磁閥IV、溫度傳感器、甲烷傳感器、一氧化碳傳感器經(jīng)連接線與智能控制器相連,電火花點(diǎn)火器經(jīng)導(dǎo)線與外部供電開關(guān)相連接。
[0006]進(jìn)一步,連接管的左端與瓦斯抽采管I螺紋連接。
[0007]進(jìn)一步,瓦斯抽采鉆孔的左端與瓦斯抽采管II之間通過密封圈密封。
[0008]—種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的工藝,包括以下步驟:
[0009]①智能控制器控制電磁閥I和電磁閥II打開,關(guān)閉電磁閥III和電磁閥IV,利用井下負(fù)壓管路抽采鉆孔內(nèi)瓦斯;
[0010]②當(dāng)甲烷傳感器的監(jiān)測(cè)的濃度值達(dá)到起爆濃度時(shí),智能控制器控制關(guān)閉電磁閥1、電磁閥II,然后接通電火花點(diǎn)火器的電源,進(jìn)行點(diǎn)火誘導(dǎo)爆破;
[0011]③爆破結(jié)束后智能控制器打開電磁閥I和電磁閥II繼續(xù)抽采瓦斯,當(dāng)溫度傳感器、一氧化碳傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)值超過警戒閾值后,智能控制器控制關(guān)閉電磁閥I,打開電磁閥III,對(duì)瓦斯抽采鉆孔進(jìn)行注水,注入一定水量并維持一段時(shí)間后,智能控制器關(guān)閉電磁閥III,打開電磁閥IV放水;
[0012]④重復(fù)步驟①、②、③,直至孔內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?%。
[0013]進(jìn)一步,電火花點(diǎn)火器接通電源的條件是管路中的甲烷傳感器的濃度在8%-11%范圍內(nèi)時(shí),所述一氧化碳傳感器的濃度警戒閾值為24ppm,所述溫度傳感器的溫度警戒閾值為60-80。。。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明利用瓦斯抽采鉆孔濃度的自然衰減特性,在抽采后期整個(gè)空間濃度降低到最佳爆點(diǎn)9.5%左右時(shí),點(diǎn)火引爆孔內(nèi)瓦斯,此時(shí)孔內(nèi)瓦斯?jié)舛确植枷鄬?duì)均勻,連續(xù)性好,爆炸范圍廣,爆炸波傳導(dǎo)效率高,產(chǎn)生的致裂能量大;通過檢測(cè)孔內(nèi)一氧化碳和溫度的變化預(yù)判因多次燃爆導(dǎo)致孔內(nèi)煤體自燃的風(fēng)險(xiǎn),并采用向孔內(nèi)注入一定量的水消除燃爆高溫誘發(fā)煤自燃風(fēng)險(xiǎn);該系統(tǒng)及工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,鉆孔瓦斯抽采周期長(zhǎng),可大幅提高瓦斯抽采濃度和流量,提高煤層瓦斯抽采率,降低回采時(shí)瓦斯超限風(fēng)險(xiǎn),在高瓦斯低透氣煤層中具有廣泛的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的工作示意圖。
[0016]圖中:1、瓦斯抽采管I,2、連接管,3、溫度傳感器,4、甲烷傳感器,5、一氧化碳傳感器,6、電磁閥I,7、電磁閥Π,8、電磁閥m,9、電磁閥IV,10、輸水管,11、連接線,12、智能控制器,13、放水管,14、電火花點(diǎn)火器,15、導(dǎo)線,16、密封圈,17、鉆孔,18、煤層,19、瓦斯抽采管Π O
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖1所示,一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng),包括瓦斯抽采管
I1、連接管2和瓦斯抽采管1119,瓦斯抽采管1119的右端密封設(shè)置在煤層18中的瓦斯抽采鉆孔17中;連接管2的左端與瓦斯抽采管11的右端連通,連接管2的右端與瓦斯抽采管II119的左端連通,連接管2的左端與瓦斯抽采管I連接,連接管2由左到右依次設(shè)置有溫度傳感器3、甲燒傳感器4、一氧化碳傳感器5、電磁閥16、電磁閥II7、電火花點(diǎn)火器14,在電磁閥16、電磁閥117之間的連接管2上設(shè)有輸水管10,輸水管10上設(shè)置有電磁閥1118,在電磁閥II18與連接管2連接的管道上設(shè)有放水管13,放水管13上設(shè)置有電磁閥IV9,電磁閥16、電磁閥II7、電磁閥1118、電磁閥IV9、溫度傳感器3、甲烷傳感器4、一氧化碳傳感器5經(jīng)連接線11與智能控制器12相連,電火花點(diǎn)火器14經(jīng)導(dǎo)線15與外部供電開關(guān)相連接。
[0019]連接管2與瓦斯抽采管Il固定連接在一起,該連接方式可以選擇焊接,也可以選擇螺紋連接,本發(fā)明為了使連接管2與瓦斯抽采管Il拆卸方便,優(yōu)選將連接管2的左端與瓦斯抽采管Il通過螺紋連接。
[0020]為了提高瓦斯抽采鉆孔17的密封性能,瓦斯抽采鉆孔17的左端與瓦斯抽采管1119之間通過密封圈16密封。
[0021]—種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的工藝,包括以下步驟:
[0022]①智能控制器12控制電磁閥16和電磁閥117打開,關(guān)閉電磁閥III8和電磁閥IV9,利用井下負(fù)壓管路抽采鉆孔內(nèi)瓦斯;
[0023]②當(dāng)甲烷傳感器4的監(jiān)測(cè)的濃度值達(dá)到起爆濃度時(shí),智能控制器12控制關(guān)閉電磁閥16、電磁閥117,然后接通電火花點(diǎn)火器14的電源,進(jìn)行點(diǎn)火誘導(dǎo)爆破;
[0024]③爆破結(jié)束后智能控制器12打開電磁閥16和電磁閥117繼續(xù)抽采瓦斯,當(dāng)溫度傳感器3、一氧化碳傳感器5監(jiān)測(cè)數(shù)值超過警戒閾值后,智能控制器12控制關(guān)閉電磁閥16,打開電磁閥1118,對(duì)瓦斯抽采鉆孔17進(jìn)行注水,注入一定水量并維持一段時(shí)間后,智能控制器12關(guān)閉電磁閥1118,打開電磁閥IV9放水;
[0025]④重復(fù)步驟①、②、③,直至孔內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?%。
[0026]優(yōu)選的,電火花點(diǎn)火器14接通電源的條件是管路中的甲烷傳感器4的濃度在8%-11 %范圍內(nèi)時(shí),所述一氧化碳傳感器5的濃度警戒閾值為24ppm,所述溫度傳感器3的溫度警戒閾值為60-80 °C。
[0027]實(shí)施例
[0028]在施工直徑為89mm,深1m的井下煤層瓦斯抽采孔后,在封孔前段接連接管2,連接管2上布置有溫度傳感器3、甲烷傳感器4、一氧化碳傳感器5、電磁閥16、電磁閥117、電火花點(diǎn)火器14,連接管2的中間段與輸水管10相連接,輸水管10上設(shè)置有電磁閥1118,連接管2右端與已密封的瓦斯抽采鉆孔17相連,鉆孔的前端設(shè)有封孔段,電磁閥16、電磁閥117、電磁閥1118、溫度傳感器3、甲烷傳感器4、一氧化碳傳感器5經(jīng)連接線10與智能控制器12相連,電火花點(diǎn)火器14經(jīng)導(dǎo)線15與外部供電開關(guān)相連接。
[0029]智能控制器12根據(jù)甲烷傳感器4、溫度傳感器3和一氧化碳傳感器5的參數(shù)進(jìn)行控制管路上電磁閥的開與關(guān),該系統(tǒng)操作包括以下步驟:
[0030]①.智能控制器12控制電磁閥16和電磁閥II7打開,關(guān)閉電磁閥II18和電磁閥IV9,利用井下負(fù)壓管路抽采鉆孔內(nèi)瓦斯;
[0031 ]②.當(dāng)甲烷傳感器4的監(jiān)測(cè)的濃度值達(dá)到8 %_11 %時(shí),智能控制器12控制關(guān)閉電磁閥16、電磁閥117,然后接通電火花點(diǎn)火器14的電源,進(jìn)行點(diǎn)火誘導(dǎo)爆破;
[0032]③.爆破結(jié)束后智能控制器12打開電磁閥16和電磁閥117繼續(xù)抽采瓦斯,當(dāng)溫度傳感器3監(jiān)測(cè)數(shù)值超過60-80°C、一氧化碳傳感器5監(jiān)測(cè)數(shù)值超過24ppm后,智能控制器12控制關(guān)閉電磁閥16,打開電磁閥II18,對(duì)鉆孔進(jìn)行注水,注入一定水量(約為鉆孔體積的30 % -40%)并維持大約I小時(shí)的時(shí)間后,智能控制器12關(guān)閉電磁閥1118,打開電磁閥IV9放水。
[0033]④.重復(fù)步驟①、②、③,直至孔內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?%。
[0034]該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并自動(dòng)引爆鉆孔內(nèi)瓦斯,能夠增加孔壁周圍煤體裂隙發(fā)育,持續(xù)提高煤層瓦斯透氣性,適用于高瓦斯低透氣性煤層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng),包括瓦斯抽采管1(1)、連接管(2)和瓦斯抽采管11(19),瓦斯抽采管11(19)的右端密封設(shè)置在煤層(18)中的瓦斯抽采鉆孔(17)中;連接管(2)的左端與瓦斯抽采管I(I)的右端連通,連接管(2)的右端與瓦斯抽采管III (19)的左端連通,其特征在于,連接管(2)的左端與瓦斯抽采管(I)連接,連接管(2)由左到右依次設(shè)置有溫度傳感器(3)、甲烷傳感器(4)、一氧化碳傳感器(5)、電磁閥1(6)、電磁閥II (7)、電火花點(diǎn)火器(14),在電磁閥I (6)、電磁閥II (7)之間的連接管(2)上設(shè)有輸水管(10),輸水管(10)上設(shè)置有電磁閥III (8),在電磁閥III (8)與連接管(2)連接的管道上設(shè)有放水管(13),放水管(13)上設(shè)置有電磁閥IV(9),電磁閥1(6)、電磁閥11(7)、電磁閥III (8)、電磁閥IV(9)、溫度傳感器(3)、甲烷傳感器(4)、一氧化碳傳感器(5)經(jīng)連接線(11)與智能控制器(12)相連,電火花點(diǎn)火器(14)經(jīng)導(dǎo)線(15)與外部供電開關(guān)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng),其特征在于,連接管(2)的左端與瓦斯抽采管I (I)螺紋連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的系統(tǒng),其特征在于,瓦斯抽采鉆孔(17)的左端與瓦斯抽采管11(19)之間通過密封圈(16)密封。4.一種誘導(dǎo)鉆孔抽采后期瓦斯燃爆煤層增透的工藝,其特征在于,包括以下步驟: ①智能控制器(12)控制電磁閥1(6)和電磁閥11(7)打開,關(guān)閉電磁閥111(8)和電磁閥IV(9),利用井下負(fù)壓管路抽采鉆孔內(nèi)瓦斯; ②當(dāng)甲烷傳感器(4)的監(jiān)測(cè)的濃度值達(dá)到起爆濃度時(shí),智能控制器(12)控制關(guān)閉電磁閥1(6)、電磁閥11(7),然后接通電火花點(diǎn)火器(14)的電源,進(jìn)行點(diǎn)火誘導(dǎo)爆破; ③爆破結(jié)束后智能控制器(I2)打開電磁閥I (6)和電磁閥II (7)繼續(xù)抽采瓦斯,當(dāng)溫度傳感器(3)、一氧化碳傳感器(5)監(jiān)測(cè)數(shù)值超過警戒閾值后,智能控制器(12)控制關(guān)閉電磁閥1(6),打開電磁閥111(8),對(duì)瓦斯抽采鉆孔(17)進(jìn)行注水,注入一定水量并維持一段時(shí)間后,智能控制器(12)關(guān)閉電磁閥III (8 ),打開電磁閥IV (9)放水; ④重復(fù)步驟①、②、③,直至孔內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊陀?%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種誘導(dǎo)抽采鉆孔瓦斯燃爆增透煤層的工藝,其特征在于,所述的電火花點(diǎn)火器(14)接通電源的條件是管路中的甲烷傳感器(4)的濃度在8%-11%范圍內(nèi)時(shí),所述一氧化碳傳感器(5)的濃度警戒閾值為24ppm,所述溫度傳感器(3)的溫度警戒閾值為60-80 °C。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK105909302SQ201610252396
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】周福寶, 劉春 , 滿忠毅
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)
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