一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置及方法与流程

本发明涉及瓦斯抽采技术领域，特别是涉及一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的方法及装置。

背景技术：

煤是由植物遗体转变成的一种极不均一的有机岩石，植物细胞结构不同程度地得以保存。植物原始细胞结构的差异及其保存的完整程度的不同，成煤初期的胶质物质在漫长的地质年代中，由于高温高压的作用、逐渐脱水和凝结、形成无数微小的孔洞。根据煤中孔隙分类如下：

1、微孔，其直径小于0.01μm，它构成了煤中吸附容积；

2、小孔，其直径在0.1～0.1μm，它构成了毛细管凝结和瓦斯扩散空间；

3、中孔，其直径在0.1～1μm，它构成了缓慢的层流渗透区域；

4、大孔，其直径在1～100μm，它构成了煤在变质过程中也会改变原有孔隙，并产生新孔隙。

5、可见孔及裂隙，其直径大于100μm，它构成了层流及紊流混合渗透区域，并决定了煤的宏观破坏面。

煤层内部的不均一性、不仅表现为各种孔隙的发育，煤体破坏类型，由于其破坏程度不同，煤的物理、力学性质和特征也不同；煤的特征形成的类别，包括煤的光泽、构造特征、节理面性质、强度、断口性质，表现为裂隙的普遍发育，因此，煤是一种多孔隙的物质。煤层在成煤过程中伴随有一定量的瓦斯形成，瓦斯主要储存在煤层的孔隙和裂隙中，其扩散和运移也是在孔隙和裂隙中进行的。煤层中的孔隙和裂隙既是瓦斯储存的场所，也是瓦斯产出的重要通道。这些通道在不断发生变化，矿井钻孔瓦斯长期在—13kp以下(煤炭行业标准要求)抽采、瓦斯运移过程中的孔隙和裂隙造成了封堵，严重影响钻孔抽采量，因此提出一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙、裂隙，增加瓦斯抽采量的方法。

瓦斯抽采钻孔中瓦斯运移过程的孔隙和裂隙造成了封堵的原因分析：煤层内部的不均一性、由于其破坏程度不同，煤的物理、力学性质，表现为各种孔隙的发育。煤层钻孔内瓦斯长期在—13kp一下(煤炭行业标准要求)抽采、瓦斯运移过程中的造成孔隙和裂隙的封堵，影响了煤层钻孔瓦斯抽采量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的方法，采用基于负压管疏通和基于正压管疏通的方法，疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙进行瓦斯抽采，提高瓦斯抽采效率、增加瓦斯抽采量。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置，包括与钻孔连通的负压管和正压管，所述负压管通过第一连接管连接所述钻孔，所述第一连接管上安装有计量单元和第一阀门，所述计量单元用于检测瓦斯流量和压力，所述正压管通过第二连接管连接所述钻孔，所述第二连接管上安装有第二阀门，所述钻孔互相连通。

优选地，所述第一阀门和第二阀门均为矿用电动阀门，所述计量单元、第一阀门和第二阀门连接分站，所述分站连接监控主机。

优选地，所述计量单元采用组合传感器gd3。

一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的方法，包括如下步骤：

步骤s1，安装：将钻孔连通负压管和正压管，所述钻孔和所述负压管之间安装计量单元和第一阀门，所述钻孔和所述正压管之间安装第二阀门；

步骤s2，初始化：使所述第二阀门关闭，所述计量单元和第一阀门打开；

步骤s3，负压疏通：当所述计量单元检测到瓦斯流量q≤第一设定值时，所述第一阀门关闭，煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的堵塞物在正向压力的作用下进行疏通，直至所述计量单元检测的压力p从第二设定值上升到≥第三设定值时，钻孔实现疏通，所述第一阀门打开，进行瓦斯抽采；

步骤s4，当采用步骤s3负压疏通无法进行疏通且所述计量单元检测的瓦斯流量q≤第一设定值时，再采用正压疏通：所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开，煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的堵塞物在反向压力的作用下进行疏通，直至所述计量单元检测的压力≥第三设定值时，钻孔实现疏通，所述第一阀门打开，进行瓦斯抽采。

优选地，步骤s1中所述钻孔通过第一连接管连接所述负压管，所述钻孔通过第二连接管连接所述正压管。

优选地，步骤s3或s4中所述第一设定值为l/100*k，其中l为所述钻孔长度、单位为米，k为百米钻孔最小流量即0.01l/min。

优选地，步骤s3或s4中所述第二设定值为-13kpa。

优选地，步骤s3或s4中所述第三设定值为+13kpa。

优选地，所述第一阀门和第二阀门均为矿用蝶阀。

优选地，所述第一阀门和第二阀门均为矿用电动阀门，所述计量单元、第一阀门和第二阀门连接分站，所述分站连接监控主机。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置及方法，采用基于负压管疏通和基于正压管疏通的方法，类似一个长周期”活塞运动”一样，如此循环往复，疏通煤体瓦斯运移过程中的孔隙和裂隙通道、提高钻孔的抽采效率、增加瓦斯抽采量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提出的一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置的结构示意图。

图中：1、负压管；2、正压管；3、第一连接管；4、第二连接管；5、第一阀门；6、第二阀门；7、计量单元。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

实施例1

如图1所示，一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置，包括与钻孔连通的负压管1和正压管2，所述负压管1通过第一连接管3连接所述钻孔，所述第一连接管3上安装有计量单元7和第一阀门5，所述计量单元7用于检测瓦斯流量和压力，所述正压管2通过第二连接管4连接所述钻孔，所述第二连接管4上安装有第二阀门6，所述钻孔互相连通。

其中，所述第一阀门5和第二阀门6均为矿用电动阀门，所述计量单元7、第一阀门5和第二阀门6连接分站，所述分站连接监控主机。

其中，所述计量单元7采用组合传感器gd3。

一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置，工作过程如下：

步骤s1，初始化：使所述第二阀门6关闭，所述计量单元7和第一阀门5打开；

步骤s2，负压疏通：当所述计量单元7检测到瓦斯流量q≤l/100*k时，所述第一阀门5关闭，煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的堵塞物在正向压力的作用下进行疏通，直至所述计量单元7检测的压力p从-13kpa上升到≥+13kpa时，钻孔实现疏通，所述第一阀门5打开，进行瓦斯抽采；

步骤s3，当采用步骤s3负压疏通无法进行疏通且所述计量单元7检测的瓦斯流量q≤l/100*k时，再采用正压疏通：所述第一阀门5关闭，所述第二阀门6打开，煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的堵塞物在反向压力的作用下进行疏通，直至所述计量单元7检测的压力≥+13kpa时，钻孔实现疏通，所述第一阀门5打开，进行瓦斯抽采。

综上，本发明所提供的一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的装置，用于采用基于负压管疏通和基于正压管疏通的方法，类似一个长周期”活塞运动”一样，如此循环往复，疏通煤体瓦斯运移过程中的孔隙和裂隙通道、提高钻孔的抽采效率、增加瓦斯抽采量。

实施例2

如图1所示，一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的方法，包括如下步骤：

步骤s1，安装：将钻孔连通负压管1和正压管2，所述钻孔和所述负压管1之间安装计量单元7和第一阀门5，所述钻孔和所述正压管2之间安装第二阀门6；

步骤s2，初始化：使所述第二阀门6关闭，所述计量单元7和第一阀门5打开；

步骤s3，负压疏通：当所述计量单元7检测到瓦斯流量q≤第一设定值时，所述第一阀门5关闭，煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的堵塞物在正向压力的作用下进行疏通，直至所述计量单元7检测的压力p从第二设定值上升到≥第三设定值时，钻孔实现疏通，所述第一阀门5打开，进行瓦斯抽采；

步骤s4，当采用步骤s3负压疏通无法进行疏通且所述计量单元7检测的瓦斯流量q≤第一设定值时，再采用正压疏通：所述第一阀门5关闭，所述第二阀门6打开，煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的堵塞物在反向压力的作用下进行疏通，直至所述计量单元7检测的压力≥第三设定值时，钻孔实现疏通，所述第一阀门5打开，进行瓦斯抽采。

其中，步骤s1中所述钻孔通过第一连接管3连接所述负压管1，所述钻孔通过第二连接管6连接所述正压管2。

其中，步骤s3或s4中所述第一设定值为l/100*k，其中l为所述钻孔长度、单位为米，k为百米钻孔最小流量即0.01l/min。

其中，步骤s3或s4中所述第二设定值为-13kpa。

其中，步骤s3或s4中所述第三设定值为+13kpa。

其中，所述第一阀门5和第二阀门6均为矿用蝶阀。

其中，所述第一阀门5和第二阀门6均为矿用电动阀门，所述计量单元7、第一阀门5和第二阀门6连接分站，所述分站连接监控主机。

综上，本发明所提供的一种疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的方法，采用基于负压管疏通和基于正压管疏通的方法，类似一个长周期”活塞运动”一样，如此循环往复，疏通煤体瓦斯运移过程中的孔隙和裂隙通道、提高钻孔的抽采效率、增加瓦斯抽采量。

以上对本发明所提供的疏通煤层瓦斯抽采钻孔孔隙和裂隙的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。