[实用新型]应用热蒸汽与微波辐射协同增透煤层的强化瓦斯抽采系统

说明书

本实用新型公开了一种应用热蒸汽与微波辐射协同增透煤层的强化瓦斯抽采系统，属于采矿技术领域，包括设于抽采钻孔内的瓦斯抽采支管及设于增透钻孔内的蒸汽传输管和微波天线，瓦斯抽采支管另一端与瓦斯抽采系统管网连通；蒸汽传输管另一端与蒸汽发生器相连；微波天线通过同轴波导与微波发生器相连；多个抽采钻孔设于增透钻孔四周；抽采钻孔及增透钻孔孔口均设有封堵。通过注热蒸汽增透煤层，改善煤体结构并促进瓦斯解吸渗流；待水蒸气因热量传递冷凝为液态水后，液态水在微波的加热下又快速气化成高温高压蒸汽，继续增透煤层并解除了水锁效应，提高了煤体孔裂隙率及瓦斯流动通道，同时在蒸汽的高温与吸附优势双重作用下进一步促进瓦斯解吸渗流。

技术领域

本实用新型属于采矿技术领域，尤其涉及一种应用热蒸汽与微波辐射协同增透煤层的强化瓦斯抽采系统。

背景技术

我国煤层气资源丰富，却普遍具有“高储低渗”的瓦斯赋存特征，严重制约着我国煤层气工业发展以及煤炭资源的安全高效开采。实践证明，采取煤层增透技术可显著强化低渗透性煤层的瓦斯抽采。近年来，众多的增透方法被提出，诸如水力冲孔、水力压裂等技术。

水力冲孔技术是以岩柱或煤柱为安全屏障，利用高压水射流对钻孔周围的煤体进行冲击，冲出大量的煤体，从而形成孔洞。由于地应力的作用，孔洞周围的煤体发生大幅度的位移，引起孔洞周围煤体的充分卸压，透气性系数增大，煤体内的瓦斯得到大幅度释放。然而，纯水射流水压较高，冲击效果较差；磨料射流虽然能显著改善冲击效果，但是也会引发喷嘴损伤、堵孔等一系列问题；而水力压裂技术在大流量、高水压作用下进行施工，容易造成局部应力集中，同时对配套的技术装备和安全措施要求较高。此外，无论水力冲孔或是水力压裂技术，均会引发大量液态水侵入煤体，易引发水锁效应，形成对瓦斯流动通道的封堵，不利于煤层瓦斯的高效抽采。

这些技术虽然取得了一定的应用效果，但也存在明显的局限性，因此需研发一些新型的、适用于不同工程条件的煤层增透强化瓦斯抽采技术。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种应用热蒸汽与微波辐射协同增透煤层的强化瓦斯抽采系统，能够达到更加高效的煤层增透强化瓦斯抽采效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种应用热蒸汽与微波辐射协同增透煤层的强化瓦斯抽采系统，包括设置于抽采钻孔内的瓦斯抽采支管及设置于增透钻孔内的蒸汽传输管和微波天线，所述瓦斯抽采支管的另一端与抽采钻孔外部的瓦斯抽采系统管网连通；所述蒸汽传输管的另一端与增透钻孔外部的蒸汽发生器相连；所述微波天线通过同轴波导与增透钻孔外部的微波发生器相连；所述抽采钻孔为多个、且设置于增透钻孔的四周，所述抽采钻孔平行于增透钻孔、且间隔设置；所述抽采钻孔及增透钻孔的孔口均设有封堵，所述瓦斯抽采支管贯穿抽采钻孔孔口的封堵，所述蒸汽传输管及同轴波导贯穿增透钻孔孔口的封堵。

优选的，所述同轴波导及微波天线的外部设有防护管，所述防护管贯穿增透钻孔孔口的封堵。

优选的；所述瓦斯抽采支管的外露端与瓦斯抽采系统管网之间的管路上设有集水器，所述集水器的两端分别设有截止阀。

优选的，所述同轴波导的外露端连接波导转换器，所述波导转换器通过矩形波导与微波发生器相连。

优选的，所述蒸汽传输管的外露端与蒸汽发生器之间的管路上设有蒸汽压力表和高温截止阀。

优选的，所述蒸汽传输管内的水蒸气温度不低于150℃、压力不小于0.7MPa。

优选的，所述抽采钻孔为4～6个，所述抽采钻孔与增透钻孔相距3～5m。

优选的，所述抽采钻孔和增透钻孔依次穿过煤层底板及煤层并延伸至煤层另一端的煤层顶板，所述抽采钻孔和增透钻孔的末端均延伸至煤层顶板0.5±0.1m。