[发明专利]低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突装置及方法

说明书

本发明公开了一种低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突装置及方法，其中装置包括高压注氮机构以及瓦斯抽放机构，高压注氮机构能够为条带消突提供预定注氮压力参数的氮气。首先利用公式计算得出优化的注氮压力参数；其次，在按照预定注氮压力参数实施底抽巷高压注氮后，注入的氮气能够提高煤层中的混合气体压力，从加强“动力”角度驱赶裂隙瓦斯，加快瓦斯流动速度；最后，注入的氮气还能利用其较高的压力和吸附的瓦斯产生置换的作用，加快瓦斯的解吸，从而迅速的降低煤层瓦斯含量。此外，在底抽巷实施高压注氮快速条带消突，能够利用底抽巷与煤层间的岩层对高压注氮施工的安全起到保护作用。

技术领域

本发明涉及一种低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突装置及方法。

背景技术

煤与瓦斯突出灾害是煤巷掘进过程中的重大危险源。如图4和图5所示，为了消除待掘进煤巷1周围的煤与瓦斯突出危险性，通过在煤层底板掘进岩石巷道内施工穿层抽放钻孔2抽放煤层瓦斯，是一种常用的煤矿瓦斯灾害治理方法，被称为“底抽巷条带消突技术”。

传统的底抽巷瓦斯抽采方式是利用煤层自然压力使瓦斯流动，而对于低渗煤层来说，由于流动“阻力”较大，其抽采效果较差，使得低渗煤层的瓦斯抽放效率很低，在很多时候即使实施了底抽巷条带消突技术，条带内的煤与瓦斯突出危险性彻底消除所需的时间也会很长，严重影响了煤矿的采掘协调与正常生产。可见传统的底抽巷瓦斯抽采方式需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突装置，以强化煤层瓦斯的抽放效率，同时快速消除煤与瓦斯突出危险性。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突装置，包括：

高压注氮机构以及瓦斯抽放机构；其中：

高压注氮机构包括制氮机、氮气增压系统、储氮装置、减压阀、分流调压装置以及支管；

制氮机的输出端通过管路与氮气增压系统的输入端连接，氮气增压系统的输出端通过管路与储氮装置的输入端连接；在氮气增压系统与储氮装置的连接管路上设有球阀；

储氮装置的输出端与减压阀的一端通过管路连接，减压阀的另一端通过管路与分流调压装置的输入端连接；分流调压装置上设有多个支管接口；

支管有多个，且各个支管分别对应连接到一个支管接口上；

瓦斯抽放机构包括钻孔瓦斯汇流管以及瓦斯抽放管路；

在煤层底板掘进岩石巷道内施工穿层钻孔，其中，部分钻孔为用于向条带煤层注入高压氮气的高压注氮钻孔，部分钻孔为用于抽放条带煤层瓦斯的抽放钻孔；

每个支管分别对应连接至一个高压注氮钻孔上；各个抽放钻孔分别连接到钻孔瓦斯汇流管上，钻孔瓦斯汇流管与瓦斯抽放管路连接。

优选地，制氮机配置有可移动式底座。

优选地，制氮机制出的氮气的压力范围为0.5MPa-1Mpa。

优选地，储氮装置上设有自动泄压阀。

优选地，高压注氮机构位于煤层底板掘进岩石巷道内，该巷道与煤层通过岩层隔开。

本发明的目的之二在于提出一种低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突方法，该方法采用上述低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突装置，其具体技术方案如下：

低渗煤层底抽巷高压注氮驱替快速条带消突方法，包括如下步骤：

s1.根据在不同注氮压力条件下的瓦斯产量、氮气突破时间以及产气瓦斯浓度参数，确定一组能够达到较好条带消突效果的注氮压力参数作为优化的注氮压力参数；