[实用新型]煤矿井下压裂或割缝用加砂装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下煤层瓦斯抽采技术领域，特别是用于煤矿井下水力压裂或割缝工艺中的加砂装置。 

背景技术

煤层瓦斯是一种洁净能源，但对煤矿生产而言更是一种灾害源。我国的煤炭赋存地质条件复杂，主要依靠地下开采，随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量逐渐增加，煤层瓦斯压力增大，突出的危险性增高，防突难度越来越大。随着开采深度的增加、资源需求的日益强烈、国家一系列关于煤矿瓦斯灾害治理强制措施和煤层气开发利用鼓励政策的出台，都迫切要求有一套系统的、完整的、地面与井下相结合的瓦斯抽采工艺技术。特别是重庆地区所属煤矿煤层大多为松软煤层，具有煤层硬度低、瓦斯含量高、透气性差的特点；突出危险性大，瓦斯灾害是制约煤矿安全、高效生产的第一因素，现行的瓦斯治理措施已难以满足高效生产的需求，迫切需要一种新型区域和局部治理工艺，以彻底改变目前消突困难、采掘接替紧张的局面。水力压裂及水力割缝技术作为煤矿井下瓦斯治理的重要手段广泛的应用于国内大多数煤与瓦斯突出矿井的局域瓦斯治理和局部瓦斯治理措施中，水力压裂技术还是煤层气开采中层位改造的重要措施。但由于受基础工业和安全管理方面的限制，为压裂和割缝提供动力的压力泵组其系统压力具有一定的局限性，不能无限度提高，因此，其压裂割缝能力受到一定局限，目前，尚无办法能显著改善。于是，本领域的技术人员从压裂割缝介质方面寻找改善改善的途径。经实践发现，水力割缝技术中，以前采用纯清水作为割缝介质，但其往往对硬度系数较大的煤体和煤层顶底板的岩石无法达到预期的割缝效果，其割缝能力有限，而在水中加入少量的砂石后，采用较低的割缝压力就能够割穿硬度系数较大的煤岩体；煤岩体水力压裂技术对煤岩体的增透具有较好效果，但采用清水压裂完成后，压裂所产生的裂隙容易闭合，降低了压裂后增透应有的效果，当在压裂水中添加少量沙石，利用进入裂缝的砂石作为支撑体对煤岩体的支撑作用，以阻止已压裂的裂缝闭合，确保压裂后的增透效果。然而，现有技术中尚无成套的加砂设备或装置可以利用，更缺乏科学的加砂控制方法，只能通过简易的加砂料斗依靠人工调整料闸开合度控制加砂量，其不仅劳动强度大、安全性差、砂水混合比例不理想，而且还严重制约水力压裂及割缝的效率和增透效果。 

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于煤矿井下压裂或割缝的加砂装置，以取代简易加砂料斗，实现降低劳动强度、减少煤矿井下用工量、减少安全隐患、提高水力压裂及割缝的效率和增透效果的目标。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。 

一种煤矿井下压裂或割缝用加砂装置，包括依次连接的进水管、混合管、出水管，进水管的进口端用于与水源连接，进水管的管路上设有第一电动阀、第一数字压力表、第一电磁流量计；出水管的出口端用于与介质加压泵组的压裂或割缝介质接入口连接，出水管的管路上设有止回阀、第二数字压力表、第二电磁流量计；所述混合管通过给砂管连通有用于盛装砂料的料斗，料斗位于混合管上方，给砂管的管路上设有电动卸料阀和电动闸板阀，电动卸料阀位于电动闸板阀上方；所述第一电动阀、电动卸料阀和电动闸板阀均采用防爆型；所述进水管、混合管和出水管分别通过固定支架固定在平板矿车上。 

采用上述技术方案后的本实用新型，可利用现有技术中成熟的PLC或PC的工业自动控制系统，通过对第一数字压力表、第一电磁流量计、第二数字压力表和第二电磁流量计进水和出水的压力和流量检测的数字信号采集，并将压力和流量的检测信号通过自动控制系统显示，以确定压力及流量与设定值的差异；同时，利用自动控制系统的控制功能实现对第一电动阀、电动卸料阀和电动闸板阀的关闭和开启度的控制，根据进水的实际流量调整控制加砂量，从而自动实现压裂或割缝介质中的砂水混合比例，以取代现有技术中的人工加砂工作、降低劳动强度、减少煤矿井下用工量和减少安全隐患，确保砂水混合比例满足设定要求，且结构简单、制造和使用成本低，方便上下井运输。本实用新型由于第一电动阀、电动卸料阀和电动闸板阀均采用防爆型，以确保煤矿井下使用安全；另外，该装置由进水管、混合管和出水管分别通过固定支架固定在平板矿车上，可方便该装置移动，转移使用场地，还加强了进水管、混合管和出水管相互连接的牢固性。其中，电动闸板阀用于确保电动卸料阀的密闭性，在需要及时停止供砂时，可迅速关断电动闸板阀。本实用新型在介质加压泵组工作前或工作中，料斗中应备有足够砂料。