[发明专利]基于二氧化碳致裂器的瓦斯驱替抽采组件

说明书

本发明公开了一种基于二氧化碳致裂器的瓦斯驱替抽采组件，包括二氧化碳致裂器、气源系统、大流量中低压注入机构和矿用高压软管，所述二氧化碳致裂器位于钻孔内，并通过封孔器进行封孔，且封孔器位于二氧化碳致裂器后方，二氧化碳致裂器的尾端通过矿用高压软管与大流量中低压注入机构相连，所述大流量中低压注入机构通过管路与所述气源系统相连，通过气源系统、大流量中低压注入机构能向二氧化碳致裂器内注入压力为7—10MPa的二氧化碳气体，并通过二氧化碳致裂器的释放孔排出。本发明基于现用的二氧化碳致裂器进行改造，通过气源系统、大流量中低压注入机构能向二氧化碳致裂器内注入压力为7—10MPa的二氧化碳气体，实现瓦斯气体的快速驱替。

技术领域

本发明属于煤层瓦斯抽采设备技术领域。

背景技术

二氧化碳致裂器是应用液态二氧化碳受热气化膨胀，快速释放高压气体破断煤层，解决了以往用炸药爆破开采，预裂中毁坏性大及风险性高的缺陷，在一定程度上提高了煤矿开采和预裂的安全性，因此广泛适用于煤矿作业。

二氧化碳致裂的原理是：二氧化碳在低于31℃时以液态存在，而超越31℃时开始气化，并且随着温度的变化压力也在不断的变化。利用二氧化碳这一特点，在致裂器主管内充装一定量的液态二氧化碳(通常为1.5kg左右)，同时在致裂器主管内还安装有点火头、燃烧棒和定压破裂片，利用起爆器控制点火头引起燃烧棒燃烧，从而对液态二氧化碳加热，使液态二氧化碳瞬间气化收缩并产生高压，体积收缩600倍以上。当压力到达设定极限值时，定压破裂片破断，高压气体从释放管上的释放孔释放，作用在煤(岩)体上，从而达到煤层致裂的目的。

现有的二氧化碳致裂器相比炸药爆炸致裂，提高了煤矿开采作业的安全性，但二氧化碳致裂器内自带的液态二氧化碳较少，仅够用于煤层致裂使用。

发明内容

针对现有二氧化碳致裂器自带液态二氧化碳量较少，仅够用于煤层致裂的局限性，本发明拟提供一种基于二氧化碳致裂器的瓦斯驱替抽采组件。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种基于二氧化碳致裂器的瓦斯驱替抽采组件，包括二氧化碳致裂器，还包括气源系统、大流量中低压注入机构和矿用高压软管，所述二氧化碳致裂器位于钻孔内，并通过封孔器进行封孔，且封孔器位于二氧化碳致裂器后方，二氧化碳致裂器的尾端通过矿用高压软管与大流量中低压注入机构相连，所述大流量中低压注入机构通过管路与所述气源系统相连，通过气源系统、大流量中低压注入机构能向二氧化碳致裂器内注入压力为7—10MPa的二氧化碳气体，并通过二氧化碳致裂器的释放孔排出。

作为上述方案的优选，所述封孔器采用囊式封孔器，二氧化碳致裂器与封孔器之间设置有单向阀，所述单向阀的主体由阀体和压帽通过螺纹旋合而成，在阀体与压帽围成的腔体内依次安装有回位弹簧、堵头和第二四氟垫片，所述堵头靠近压帽的一端设置有球形密封头和侧向孔；当压帽一侧的压力大于阀体一侧的压力时，堵头向阀体侧移动实现阀体的单向打开，压帽一侧的流体经侧向孔流入堵头内腔，最后流入阀体一侧；当阀体一侧的压力大于压帽一侧的压力时，堵头向压帽侧移动并通过球形密封头堵住流体通道。

所述气源系统包括二氧化碳液化模块、二氧化碳储运罐、二氧化碳灌装组件，三者集成在同一箱体内构成气源系统。气源系统具有液化、储运和灌装功能，并采用集成式一体设计，便于管理，并且搬运到野外进行煤层抽采作业时也更加方便。

进一步优选为，所述二氧化碳致裂器的主体由爆破筒和释放管通过螺纹旋合而成，在螺纹旋合的根部装有定压破裂片和第一四氟垫片。

进一步优选为，所述矿用高压软管上设置有单向截止阀，当二氧化碳致裂器起爆前，矿用高压软管上的单向截止阀处于关闭状态，当二氧化碳致裂器起爆后，矿用高压软管上的单向截止阀处于打开状态，能通过气源系统、大流量中低压注入机构向二氧化碳致裂器内注入二氧化碳气体。

本发明的有益效果：采用现有的二氧化碳致裂器实现开采煤层的致裂，并借用二氧化碳致裂器进行瓦斯气体的驱替，实现了二氧化碳致裂器的两用，操作方便，相比负压抽采瓦斯，抽采效率更高。