[发明专利]一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统

说明书

本发明公开了一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统，包括高压脉冲气注入系统、防冲孔卸压保护系统以及瓦斯抽采系统。本发明能对煤层进行高压脉冲气体致裂，然后利用高压气体驱替瓦斯，有效减少煤体致裂增透过程中产生的废弃物，减小对作业环境的污染，同时，通过可控的高压气体多次脉冲循环注入气体使致裂驱替瓦斯过程中诱发煤体突出或冲孔的可性能大大降低，更加适用于高瓦斯矿井和突出矿井的煤层增透及高效抽采，大大节约人力物力，缩短抽采时间，解决了现有技术中在突出矿井和高瓦斯矿井本煤层致裂煤体安全性低和致裂过程中水资源浪费的问题，具有较高的经济效益。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，特别是一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统。

背景技术

瓦斯抽采是解决矿井瓦斯最根本、最有效的途径。根据《煤矿安全规程》规定，当矿井或采区(工作面)的绝对瓦斯涌出量大于通风所允许稀释的瓦斯涌出量时，就需要考虑瓦斯的抽采。当通风已无法解决瓦斯涌出量大的问题，瓦斯治理必需由原来单一的通风解决转变成以“瓦斯抽采为主，风排为辅”，用风排来弥补抽采系统流量与抽采浓度不均衡之需要。

为提高抽采效率往往采用人为增加煤层透气性的方法来实现低透气性煤层瓦斯高效抽采。常规的水力割缝在使用时受到诸多因素的影响，例如《煤矿安全规程》第二百一十七条规定，突出煤层的采掘工作面不得选用水力冲孔措施，而且常规的水力压裂措施会对水资源造成极大浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统，以解决上述技术背景中提出的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种煤矿井下循环脉冲注气驱替抽采瓦斯系统，包括高压脉冲气注入系统、防冲孔卸压保护系统以及瓦斯抽采系统；所述高压脉冲气注入系统由矿井压风管路、空气压缩机、高压气体储罐、高压注气阀门、高压注气管路以及高压注气-抽采管组成；矿井压风管路通过阀门连接空气压缩机进气口端，空气压缩机出气口端依次密封连接高压气体储罐、高压注气阀门、高压注气管路以及高压注气-抽采管；

防冲孔卸压保护系统由防冲孔卸压保护管路、压力调节阀、调压控制器以及缓冲箱组成；所述防冲孔卸压保护管路、压力调节阀和缓冲箱通过管路依次密封连接；所述调压控制器固定设于缓冲箱表面且与压力调节阀电性连接；

所述瓦斯抽采系统由瓦斯抽采管路、抽采阀门以及矿井瓦斯抽放总管组成；、瓦斯抽采管路、抽采阀门以及矿井瓦斯抽放总管通过管路依次密封连接；

所述脉冲注气驱替抽采瓦斯系统通过以下步骤实现循环脉冲注气驱替抽采瓦斯：

S1、气体由矿井压风管路(1)送出，经过防爆双螺杆空气压缩机(2)对气体进行压缩后送入高压气体储罐(3)；

S2、通过持续压缩气体使得高压气体储罐(3)内的气压达到10Mpa，与高压气体储罐(3)连接的高压注气阀门(17)开启，并开始通过高压注气管路(5)对高压注气-抽采管(6)注射脉冲式高压气体；

S3、脉冲气体进入煤层(14)高压致裂，同时高压脉冲气体对煤层(14)孔隙内含有的瓦斯进行驱替；

S4、注气驱替瓦斯完成后，矿井瓦斯抽放总管(13)的抽采阀门(18)开启，同时高压注气阀门(17)关闭，对煤层(14)中驱替出的瓦斯进行抽采，抽采出的瓦斯通过矿井瓦斯抽放总管(13)排出。

进一步的，所述高压注气-抽采管上分别设有防冲孔卸压口、注气口以及抽采口，所述防冲孔卸压口与防冲孔卸压保护管路密封连接；所述注气口与高压注气管路密封连接；所述抽采口与瓦斯抽采管路密封连接。

进一步的，所述高压注气-抽采管的前端均有煤层，煤层内设有注气抽采孔，所述注气抽采孔的输入端设有封孔器，高压注气-抽采管与所述封孔器紧固密封连接。