专利名称：提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统，尤其适用于煤巷或岩巷地点的钻孔瓦斯抽采。
背景技术：
瓦斯灾害是我国煤矿主要自然灾害之一，目前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。通过施工钻孔抽采煤层瓦斯是煤矿治理瓦斯灾害的重要手段。然而，在瓦斯抽采后期， 钻孔区域会产生漏风裂隙，这已成为制约钻孔高效抽采瓦斯的瓶颈了。为此，该领域内的工程技术人员对煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法作了大量的研究，提出了微细膨胀粉料封堵瓦斯抽采钻孔区域煤(岩)漏风裂隙通道的原理。并研制了瓦斯抽放钻孔的二次封孔装置，该装置在封孔时，功能单一，无法控制粉料的输送，且粉料进入裂隙静压损失较大，另外，煤矿井下及钻孔区域为粉料提供的水分有限，不能使粉料充分吸水膨胀，因此影响了粉料封堵裂隙的效果，造成粉料封堵漏风裂隙技术在矿井的推广使用中受到限制。
发明内容
技术问题本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种系统简单、操作方便、能控制粉料输送、并能使粉料充分吸水膨胀的提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统。本发明的提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统，包括依次设在压缩空气管上的 I控制阀、减压阀、二次封孔装置，二次封孔装置的出料口连接有出料管，所述的二次封孔装置的进气口处连接有II控制阀，II控制阀与减压阀之间的管路上经三通连接有由VI控制阀控制的通气管，二次封孔装置的出料管上依次设有I压力表、III控制阀和经三通连接的气液混流管，所述出料管的出料口上连有能够抵抗0. 4 0. 6MPa压力的透明胶管，经透明胶管连接有扩散器；所述通气管上连接有与进水管相连的雾化器，雾化器入口的进水管上依次设有IV控制阀和II压力表，雾化器出口与气液混流管相连，气液混流管上设有V控制阀。所述的压力表与管路连接处设有钢丝网，钢丝网网孔目数为140 160目；所述的扩散器为一断面逐渐扩大的圆锥筒，锥筒的锥角为6 8°，锥筒的出口断面面积与入口断面之比为3 4。有益效果本发明利用井下的压风系统和供水系统，为粉料封堵裂隙提供风源和水源；通过二次封孔装置出料口处的压力表读数，间接地反映粉料在裂隙中输送的阻力情况，并为停止粉料输送提供判别依据；通过二次封孔装置出料口管路上的压力表与管路连接处设有一定目数的钢丝网，可以阻止粉料进入压力表；通过利用雾化器的液体雾化功能， 为粉料提供充足但不过量的水分；通过控制阀及减压阀，简便地实现了粉料输送及水分的输送；送入腔室的扩散器将出风口的速压大部分转变为静压，减少出风口的速压损失，提高有效静压；该系统中的透明胶管可以直观地看到粉料的流动情况；该系统不含电器元件，在井下使用安全可靠，并可大幅度提高钻孔的瓦斯抽采效果。
图1是本发明的提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统示意图。图中压缩空气管-1，I控制阀-2，减压阀-3，II控制阀4，二次封孔装置-5，I 压力表-6，III控制阀-7，透明胶管-8，扩散器-9，微细膨胀粉料-10，漏风裂隙-11，进水管-12，IV控制阀-13，II压力表-14，雾化器-15，通气管-16，V控制阀-17，VI控制阀-18， 出料管-19，气液混流管-20。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述
附图所示，经连接头将压缩空气管1连接在井下压风管路上，压缩空气管1的另一端通过管路依次连接I控制阀2、减压阀3、三通、II控制阀4、二次封孔装置5和出料管19，出料管19上依次连接压力表6和III控制阀7，其中压力表6与管路连接处垫一层目数为140 160目的钢丝网，出料管19的出料口连接另外一个三通，并通过管路连接能够抵抗0. 4 0. 6MPa压力的透明胶管8，经透明胶管8连接扩散器9，该扩散器9为一断面逐渐扩大的圆锥筒，锥筒的锥角为6 8°，锥筒的出口断面面积与入口断面之比为3 4，将扩散器9送入沟通钻孔区域漏风裂隙11的腔室10中；经连接头将进水管12连接在井下供水管路上， 另一端依次通过管路连接IV控制阀13和II压力表14，并经雾化器15的进水口和雾化器15 连接，雾化器15出口连接气液混流管20，气液混流管20上连接V控制阀17，并最终连接出料管19的出料口处的三通；通气管16进气口连接减压阀3与控制阀4间的三通，通气管16 上连接VI控制阀18，通气管16出气口与雾化器15进气口连接。工作原理关闭控制阀18和V控制阀17，打开I控制阀2、II控制阀4和III控制阀 7，井下压风系统中的高压气体通过压缩空气管1，经减压阀3把气体的压力降到0. 2MPa,气体经二次封孔装置5，将微细膨胀粉料10通过透明胶管8和扩散器9输送到腔室10中，进而进入漏风裂隙11中，扩散器9可使携带微细膨胀粉料10的气体的速压降低，使其静压升高，从而使微细膨胀粉料10在漏风裂隙11中输运的更远，当二次封孔装置5出口处的压力表6读数达到0. 4MPa时，表明微细膨胀粉料10已经几乎完全封堵漏风裂隙11，气体在漏风裂隙11中的流动阻力加大，导致气体静压增大，此时关闭II控制阀4、III控制阀7和IV控制阀13 ；打开VI控制阀18和V控制阀17，然后缓慢打开IV控制阀13，观察II压力表14读数， 待II压力表14读数上升为0. 2 MPa时，停止旋动IV控制阀13，水源和气源经雾化器15后， 将井下供水系统中的清水雾化，经透明胶管8输送到漏风裂隙11中，漏风裂隙11中的微细膨胀粉料10吸水膨胀，可完全封堵漏风裂隙11，且微细膨胀粉料10在钻孔瓦斯抽采过程中不易被钻孔内的负压吸入瓦斯抽采管路中，此时微细膨胀粉料10封堵漏风裂隙11结束。
权利要求
1.提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统，包括依次设在压缩空气管(1)上的I控制阀(2)、减压阀(3)、二次封孔装置(5)，二次封孔装置(5)的出料口连接有出料管(19)，其特征在于所述的二次封孔装置(5)的进气口处连接有II控制阀(4)，II控制阀(4)与减压阀 (3)之间的管路上经三通连接有由VI控制阀(18)控制的通气管(16)，二次封孔装置(5)的出料管(19)上依次设有I压力表(6)、III控制阀(7)和经三通连接的气液混流管(20)，所述出料管(19)的出料口上连有能够抵抗0.4 0. 6ΜΙ^压力的透明胶管(8)，经透明胶管 (8)连接有扩散器(9)；所述通气管(16)上连接有与进水管(12)相连的雾化器(15)，雾化器(15)入口的进水管(12)上依次设有IV控制阀(13)和II压力表(14)，雾化器(15)出口与气液混流管(20 )相连，气液混流管(20 )上设有V控制阀(17 )。
2.根据权利要求1所述的提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统，其特征在于所述的I压力表(6)与管路连接处设有钢丝网，钢丝网网孔目数为140 160目。
3.根据权利要求1所述的提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统，其特征在于所述的扩散器(9)为一断面逐渐扩大的圆锥筒，锥筒的锥角为6 8°，锥筒的出口断面面积与入口断面之比为3 4。
全文摘要
提高煤层瓦斯抽采浓度的二次封孔系统，尤其适用于煤巷或岩巷地点的钻孔瓦斯抽采。它主要由压缩空气管、控制阀、减压阀、二次封孔装置、压力表、进水管、通气管、气液混流管、雾化器、透明胶管和扩散器等部件组成。在瓦斯抽采过程中，钻孔区域会产生漏风裂隙，导致瓦斯浓度下降。此时，井下压风系统中的高压空气，通过压缩空气管，经减压阀降至适当压力后，由二次封孔装置将微细膨胀粉料输送到沟通漏风裂隙的腔室中，进而进入漏风裂隙。雾化器将井下供水系统的清水雾化，为漏风裂隙中的粉料提供充足的水源，使粉料充分膨胀，进而完全封堵漏风裂隙。该系统结构简单，操作方便，不含电器元件，安全可靠，并可大幅度提高钻孔的瓦斯抽采效果。
文档编号E21F7/00GK102230394SQ20111013485
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者刘应科, 刘春 , 周福宝, 宋国正, 宋小林, 王圣程, 胡胜勇 申请人:中国矿业大学