[实用新型]孔内变频振动增透瓦斯抽采装置

说明书

本实用新型提供了一种孔内变频振动增透瓦斯抽采装置，包括变频式超声波发生器、超声波换能器、瓦斯抽采泵、瓦斯抽采管、电控箱、安装壳，瓦斯抽采管的一端与瓦斯抽采泵相连、另一端具有多孔段，多孔段外壁上设有磁性层，安装壳具有与瓦斯抽采管外壁形状相匹配的电磁性弧面，超声波换能器固定在安装壳内，电磁性弧面通过第一防爆导线串联后通过双刀双掷开关与电控箱连接，超声波换能器通过第二防爆导线串联后与超声波发生器连接，调节双刀双掷开关改变电流方可改变电磁性弧面的磁性，通过磁性层与电磁性弧面之间的吸引或排斥作用将安装壳固定在瓦斯抽采管的多孔段上或钻孔内壁上。

技术领域

本实用新型属于瓦斯抽采技术领域，涉及一种孔内变频振动增透瓦斯抽采装置。

背景技术

煤炭是人类的生产生活必不可缺的重要能量来源，煤炭的开发及煤矿的安全问题是能源安全中最重要的一环，煤矿安全生产一直是研究和关注的重点。我国煤层瓦斯含量普遍较高，高突矿井占矿井总数的44％，在国有重点煤矿中该比例更是高达72％。井下煤层赋存及开采条件复杂，随着开采深度不断加大，煤与瓦斯突出严重，危险系数高，由于瓦斯突出引起的安全事故屡见不鲜。因此，必须采取行之有效的治理措施来降低突出瓦斯对煤矿安全生产的不利影响。

目前，瓦斯抽采是煤矿治理瓦斯灾害的主要手段，也是充分利用瓦斯清洁能源的重要途径。现场瓦斯抽采主要采用在密集布置的瓦斯抽采钻孔内插入瓦斯抽采管，利用孔外瓦斯抽采泵形成负压对煤层瓦斯进行抽采。然而，由于煤体属于多孔介质，是天然的吸附剂，煤与瓦斯之间通过范德华力形成吸引势，大量实验研究表明，煤体中90％以上的瓦斯是以吸附状态存在的，只有少量处于承压游离状态。另外，由于抽采过程中无法形成有效的煤岩体裂隙网络和瓦斯运移通道，再加上受到抽采设备、技术、人员操作等的影响，目前井下瓦斯抽采的效果很不理想，密集布置的瓦斯抽采钻孔还造成资源与人力的浪费，抽采瓦斯流量过低无法在地面得到有效利用，空排瓦斯又对环境造成严重污染。

CN106499366A公开了一种微波与超声波相协同的煤层气强化开采方法，该方法将微波天线和超声波换能器送入地面井，并分别与微波发生器和超声波发生器连接，打开微波发生器和超声波发生器，通过弹性波扰动媒体，同时，微波加热促进煤层气解吸并在煤层内催生出孔裂隙，煤层气在微波和超声波的协同作用下向地面井运移，最后抽采煤层气。虽然该方法能在一定程度上强化煤层气的抽采，但仍然存在以下不足之处有待改进：①该方法在地面井中设置了套管，套管内设有抽采管，套管和抽采管的前端位于煤层中部，抽采时，煤层气从煤层进入地面井，然后从套管的下端进入抽采管而被抽采至地面，由于煤层气只有经过抽采管的前端才能被抽采至地面，而抽采管的前端位于煤层中部，因而该方法只能对抽采管前端这一局部范围实现有效的抽采，同时由于地面井与套管的上端之间、套管与抽采管的上端之间未采取封闭措施，在抽采过程中，从煤层运移至地面井的煤层气会从地面井和套管的上端逸出，这些都会造成抽采效率过低，瓦斯溢出还会造成环境污染。②该方法中，超声波换能器通过线缆悬挂在套管内并与地面井之外的超声波发生器连接，微波天线通过线缆悬挂在套管内并与地面井之外的微波发生器、矩形波导和波导转换器连接，这种设置超声波换能器和微波天线的方式只适用于向下设置的钻孔，由于无法实现超声波换能器和微波天线在钻孔内的固定，对于垂直向上、倾斜向上的钻孔都不适用，因而该方法的适用范围非常局限。有鉴于此，为了更有效地提高煤层瓦斯抽采效率和强化瓦斯抽采效果，研发出具有更高抽采效率和适用性更广的瓦斯抽采装置与技术实属必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供孔内变频振动增透瓦斯抽采装置，以有效提高瓦斯抽采效率，同时拓宽瓦斯抽采装置的适用范围。

本实用新型提供的孔内变频振动增透瓦斯抽采装置，包括超声波发生器、超声波换能器、瓦斯抽采泵、瓦斯抽采管，其特征在于还包括气体流量计、封孔管、电控箱、安装壳，超声波发生器为变频式超声波发生器，超声波换能器至少为3个且位于钻孔内，超声波发生器、电控箱、瓦斯抽采泵和气体流量计位于钻孔外的巷道内；