[实用新型]单元循环式压抽一体化瓦斯抽采系统

说明书

本实用新型提供了一种单元循环式压抽一体化瓦斯抽采系统，包括：气体增压装置、高压储气调控装置、压抽汇流管和分布于煤层的若干个压抽单元；每个压抽单元包括：第一压抽子单元和第二压抽子单元，每个压抽单元对应配置两个压抽汇流管，所述压抽汇流管分别与抽采主管路、高压储气调控装置相连；所述高压储气调控装置与气体增压装置相连；所述气体增压装置与井下压风管路相连。利用压注空气提升瓦斯抽采效率的滞后效应，对煤层的不同压抽单元进行循环式压注‑抽采，从而在提升瓦斯抽采效率的同时，提升高压气体使用效率与瓦斯抽采浓度，并使得瓦斯抽采效果更加均匀。

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯强化抽采相关技术领域，尤其是涉及一种单元循环式压抽一体化瓦斯抽采系统，主要适用于需要提升抽采效率的煤矿。

背景技术

抽采钻孔可以深入煤层内部，并在抽采负压的作用下将钻孔内的气体压力保持在一个比较低的状态，与钻孔周边煤体形成一定的压力梯度差，促使块间裂隙中的游离态瓦斯向抽采钻孔流动，而吸附态瓦斯发生解吸，对裂隙中的游离态瓦斯进行补充。由于煤层瓦斯压力与煤层瓦斯含量之间的关系遵从着典型的郎格缪尔类型，低压阶段的煤层瓦斯含量仍然较高，对采煤工作面安全回采造成威胁。但随着煤层瓦斯压力的逐步降低，抽采煤体与抽采钻孔间的瓦斯压力梯度大幅度减小，进而造成了“瓦斯流动驱动力”不足，因此抽采后期的抽采量衰减很快。

目前，压抽一体化技术，也被称为驱替技术，通过一部分钻孔向煤层内压注高于煤层瓦斯压力的其他气体，一部分钻孔进行抽采，在压注钻孔与抽采钻孔间增加瓦斯流动动力，提高裂隙中混合气体压力梯度从而驱赶裂隙瓦斯运移，同时利用注入气体的竞争吸附作用促使吸附瓦斯发生解吸与扩散。压抽一体化技术是一种非常有前景的瓦斯快速抽采技术，其现场应用模式得到了很多研究人员的关注。现有技术(ZL201410443825.0)提出了一种低中压空气驱替高压煤层瓦斯系统及方法，向小孔中注入压风系统中的低压空气驱替巷道松动圈与抽采孔的密封段间的煤体瓦斯，向注气孔中注入中压空气，驱替比注气孔密封段更远的煤体瓦斯。现有技术(ZL201910765263.4)公开了一种基于二氧化碳相变致裂装置的煤层瓦斯安全驱替抽采方法，通过大流量中低压注入机构向二氧化碳致裂器内注入压力为常压-10MPa的二氧化碳气体或液体，同时进行瓦斯气体的驱替和抽采,直至抽采完毕。现有技术(ZL201811549209.8)公开了一种注水与注气交变驱替抽采煤层瓦斯的方法，通过往交变钻孔内循环交替实施注水与注气，注水压裂煤体，注气打开前面被水堵塞的瓦斯通道，提高瓦斯解吸效率。

上述专利及其他相关研究有利于在煤矿井下开展压抽一体化工程应用，但已公布的专利与技术方法均是采用持续压注的思路，而持续压注工艺存在三个明显的弊端：

(1)受井下压风、增压等装置能力限制，井下压抽一体化工程的气源是相对有限的，持续压注对气源消耗量较大，使得该技术难以服务大面积的煤层；

(2)长时间持续压注的气体最终会通过压注钻孔流动至抽采钻孔，使得瓦斯抽采浓度持续降低，而瓦斯是一种宝贵的清洁能源，当瓦斯浓度低于5％时其经济价值将急剧下降；

(3)恒定的压注孔与抽采孔布置往往使得压注孔周边煤体的瓦斯含量很低，而抽采孔周边煤体的瓦斯含量维持在较高的等级，压注抽采的抽采效果不均匀。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单元循环式压抽一体化瓦斯抽采系统，利用压注空气提升瓦斯抽采效率的滞后效应，对煤层的不同压抽单元进行循环式压注-抽采，从而在提升瓦斯抽采效率的同时，提升高压气体使用效率与瓦斯抽采浓度，并使得瓦斯抽采效果更加均匀。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：