[实用新型]基于液态二氧化碳的煤岩体传导致裂装置

说明书

本实用新型公开了一种基于液态二氧化碳的煤岩体传导致裂装置，包括与煤岩体注入管连通的主管路、向主管路提供高压输送动力的增压装置、向主管路输送气液的输送管路和多个均与所述输送管路连通的二氧化碳传导致裂加载装置，所述输送管路包括气体输送管和液体输送管，所述增压装置包括依次连接的防爆控制装置、变频器、变频电机和柱塞泵。本实用新型利用二氧化碳传导致裂加载装置持续为煤岩体提供液态二氧化碳致裂，防爆增压装置保持高压二氧化碳储罐压力，避免液态二氧化碳汽化，可有效克服储罐压力不稳和管路吸热造成液态二氧化碳汽化堵管及增压泵效能低的问题。

技术领域

本实用新型属于煤岩体传导致裂技术领域，具体涉及一种基于液态二氧化碳的煤岩体传导致裂装置。

背景技术

随着浅部煤炭资源逐渐减少甚至枯竭，越来越多的矿井面临深部开采的问题。进入深部开采以后，不少煤矿转变为高瓦斯矿井，原来没有突出危险的煤岩体变为煤与瓦斯突出危险的煤岩体。瓦斯灾害的防治难度进一步增大，瓦斯抽采困难，特别是对于大量无保护层可采的单一突出煤岩体，其瓦斯治理和消突的难度将显得更为艰巨。近年来，多种水力化卸压增透强化抽采技术先后在我国诸多矿区进行了试验，包括煤岩体注水、水力压裂、水力割缝、水力冲孔、水力挤出及综合水力化技术等，并取得了一定的应用效果。但相关研究表明：煤岩体注水后短时间内瓦斯抽采浓度的升高主要是高压水的传导致裂作用，而当水分进入到煤体微孔裂隙后，受“水锁”作用的影响，瓦斯解吸出现很快衰减，致使注水效果差；而利用二氧化碳压裂可增加煤体的孔隙率和渗透性。当前煤矿井下使用的液态二氧化碳传导致裂系统，由于系统布置不够紧凑，二氧化碳储存装置与柱塞泵之间连接管路过长，液态二氧化碳在流动过程中吸热汽化以气液混合态进入柱塞缸中，致使柱塞泵的增压效能得不到充分发挥，泵的出口压力达不到额定压力和煤体起裂压力；压裂过程中储罐内压力降低使得液态二氧化碳极易结干冰，造成堵管问题；另外，当前液态二氧化碳传导致裂系统无法改变增压泵的出口流量，无法实现不同压力下液态二氧化碳的脉冲压注致裂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于液态二氧化碳的煤岩体传导致裂装置，其设计新颖合理，利用多个二氧化碳传导致裂加载装置持续为煤岩体提供液态二氧化碳传导致裂，通过防爆增压装置保持高压二氧化碳储罐压力，避免液态二氧化碳汽化，可有效克服因储罐中压力不稳和管路吸热造成液态二氧化碳汽化堵管及增压泵效能低的问题，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于液态二氧化碳的煤岩体传导致裂装置，其特征在于：包括与煤岩体注入管连通的主管路、向主管路提供高压输送动力的增压装置、向主管路输送气液的输送管路和多个均与所述输送管路连通的二氧化碳传导致裂加载装置，所述输送管路包括气体输送管和液体输送管，所述增压装置包括依次连接的防爆控制装置、变频器、变频电机和柱塞泵，主管路与柱塞泵的输出端连通，气体输送管和液体输送管均与柱塞泵的输入端连通，所述二氧化碳传导致裂加载装置包括高压二氧化碳储罐和与高压二氧化碳储罐连通的防爆增压装置，以及安装在高压二氧化碳储罐上的液位计、温压变送器、排液管、排气管、测满分析阀和安全阀，排液管上安装有液相闸阀和残液排放阀，排气管上安装有气相闸阀和储罐放空阀，高压二氧化碳储罐通过气相高压管与防爆增压装置连通，气相高压管上安装有第一电磁阀，液体输送管远离柱塞泵的一端通过第一连接管与排液管连通，气体输送管远离柱塞泵的一端通过第二连接管与排气管连通；

主管路靠近柱塞泵的一端安装有第一温度传感器和第一压力传感器，主管路远离柱塞泵的一端安装有第二温度传感器和第二压力传感器，主管路上安装有管路放空阀；

液位计、温压变送器、第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器和第二压力传感器均与防爆控制装置的输入端相接，第一电磁阀、管路放空阀、液相闸阀、储罐放空阀、气相闸阀和测满分析阀均由防爆控制装置控制。

上述的基于液态二氧化碳的煤岩体传导致裂装置，其特征在于：所述增压装置安装在第一平板小车上，所述二氧化碳传导致裂加载装置安装在第二平板小车上。