一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置及方法制造方法及图纸

一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置及方法，包括微波辐射系统、钻孔瓦斯引爆系统、注气防灭火系统、瓦斯抽采装置。套管前端深入到钻孔内，套管后端接有微波发生器，伸出钻孔的套管上端接有瓦斯抽采装置、七氟丙烷注气管，伸出钻孔的套管下端接有钻孔瓦斯引爆监控装置。微波辐射探头及脉冲点火头随套管深入到钻孔内部，传感器通过M12连接器实时传输套管内瓦斯浓度及温度情况至监控设备。开启微波辐射装置，对煤层进行微波辐射，加热煤层并催生出裂隙孔，促进瓦斯解吸，当瓦斯浓度处于5％‑9％、10％‑16％时，脉冲点火装置点火，引爆钻孔内瓦斯，对煤层进行震裂，促进煤层瓦斯二次解吸，随后通过瓦斯抽采装置将瓦斯排出，达到预抽煤层瓦斯的效果。

A two time enhancement device and method for thermal disturbance and borehole gas explosion in coal seam

【技术实现步骤摘要】
一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置及方法
本专利技术涉及一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置及方法，属于煤矿井下区域煤层增透瓦斯抽采领域，尤其适用于高吸附、难解吸的瓦斯煤层作业。
技术介绍
我国煤层存在一部分具有高吸附、难解吸特性的瓦斯煤层，随着采深的增加和高效集约化生产的推广，难解吸瓦斯煤层所带来的抽采效率低、钻孔施工量大等问题，已不能满足当前防治瓦斯灾害的需要，如何促进煤层瓦斯解吸、提高瓦斯抽采效果，已是近年来国外研究的技术热点，主要措施有：水力割缝、水力掏槽、深孔预裂爆破、开采保护层等，水力割缝存在硬煤切割困难、软煤割缝卸压范围有限等弊端，水力掏槽易恶化工作环境；深孔预裂爆破易产生哑炮而留有安全隐患。仅凭单一的促进瓦斯解吸技术面临着很多局限性，因此急需一种高效、复合技术来满足目前需要应对的问题。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是针对现有高吸附、难解吸的瓦斯煤层促进瓦斯解吸技术中存在的问题，提供一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置及方法，来弥补现有单一煤层促进瓦斯解吸技术的局限性，增加煤层透气性，加快煤层瓦斯二次解吸，从而实现煤层瓦斯抽采的高效化。技术方案：本专利技术的一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置，由微波辐射系统、钻孔瓦斯引爆系统、注气防灭火系统和瓦斯抽采装置组成；所述微波辐射系统由微波辐射发生器、波导管阀门、波导管、微波辐射探头组成，所述微波辐射探头外部设置有保护筛管二，所述钻孔瓦斯引爆系统由钻孔瓦斯引爆监控装置、脉冲点火头、瓦斯浓度传感器、温度传感器组成，所述注气防灭火系统由七氟丙烷注气管和注气管阀门组成，套管前端深入到钻孔内，后端接有微波发生器，所述套管上端接有瓦斯抽采装置和七氟丙烷注气管，下端接有钻孔瓦斯引爆监控装置，微波辐射探头及脉冲点火头随套管深入到钻孔内部，瓦斯浓度传感器和温度传感器通过M12连接器实时传输套管内瓦斯浓度及温度情况至瓦斯引爆监控装置。本专利技术的热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透方法，包括如下步骤：a、在待抽采瓦斯煤层钻取抽采钻孔，所述钻孔内径比套管外径大1～2mm；b、将放置有微波辐射探头和脉冲点火头的套管前端送入到钻孔内部，用封孔材料封孔固定；套管前端布置保护筛管一，用来支撑煤层，套管后端连接微波辐射发生器，伸出钻孔的套管上端连接瓦斯抽采装置和七氟丙烷注气管，伸出钻孔的套管下端连接钻孔瓦斯引爆监控装置；c、开启微波辐射发生器，对煤层进行微波辐射，加热煤层并在煤层中催生出裂隙孔，促进瓦斯解吸，通过瓦斯抽采装置进行瓦斯抽采；d、当钻孔瓦斯引爆监控装置监测到瓦斯浓度处于5％-9％、10％-16％时，控制脉冲点火头点火，引爆钻孔内瓦斯，对煤层进行震裂，促进煤层瓦斯二次解吸；e、当监测到温度较高超过阈值280℃时，通过七氟丙烷注气管注入七氟丙烷进行降温灭火。f、重复步骤c、d、e，实现热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透抽采过程。所述的微波辐射探头外部的高强度保护筛管，可以防止各种原因对微波辐射探头造成破坏，同时该保护筛管不会对微波辐射造成影响。所述的温度阈值为280℃，当超过阈值，监控系统发出警报，同时注气防灭火系统响应，注入七氟丙烷进行灭火降温，防止煤炭、瓦斯自燃。所述的引爆瓦斯浓度处于5％-9％、10％-16％是为了制造小范围瓦斯爆炸，避免瓦斯高强度爆炸造成潜在危险。有益效果：本专利技术解决了现有高吸附、难解吸的瓦斯煤层促进煤层瓦斯技术存在的局限性，运用微波和诱导钻孔内瓦斯爆炸相联合的方式，首先对煤层进行微波辐射，加热煤层并在煤层中催生出裂隙孔，促进瓦斯解吸，当瓦斯浓度达到瓦斯爆炸浓度5％-9％、10％-16％时，脉冲点火装置点火，引爆钻孔内瓦斯，对煤层进行震裂，促进煤层瓦斯二次解吸，随后通过瓦斯抽采装置将瓦斯排出，达到预抽煤层瓦斯的效果。附图说明图1为本专利技术的实施例示意图图2是本专利技术的结构示意图图中：1-煤层，2-钻孔，3-保护筛管一，4-套管，5-封孔材料，6-七氟丙烷注气管，7-注气管阀门，8-瓦斯抽采装置，9-瓦斯抽采口阀门，10-微波辐射发生器，11-波导管阀门，12-波导管，13-微波辐射探头，14-保护筛管二，15-瓦斯引爆监控装置，16-脉冲点火头，17-瓦斯浓度传感器，18-温度传感器，19-M12连接器下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的描述：在图1中，一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置，包括由微波辐射发生器10、波导管阀门11、波导管12、微波辐射探头13、探头保护筛管二14组成的微波辐射系统，由钻孔瓦斯引爆监控装置15、脉冲点火头16、瓦斯浓度传感器17、温度传感器18组成的钻孔瓦斯引爆系统，由七氟丙烷注气管6和注气管阀门7组成的注气防灭火系统，瓦斯抽采装置8。套管4前端深入到钻孔2内，套管4后端接有微波发生器10，伸出钻孔2的套管4上端接有瓦斯抽采装置8、七氟丙烷注气管6，下端接有钻孔瓦斯引爆监控装置15。微波辐射探头13及脉冲点火头16随套管4深入到钻孔2内部，瓦斯浓度传感器17和温度传感器18通过M12连接器19实时传输套管4内瓦斯浓度及温度情况至瓦斯引爆监控装置15。所述的一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透方法，包括如下步骤：在待抽采瓦斯煤层1钻取抽采钻孔2，该钻孔2内径应比套管4外径大1～2mm；将放置有微波辐射探头13和脉冲点火头16的套管4前端深入到钻孔2内部，用封孔材料5封孔固定；套管4前端布置有高强度保护筛管一3，用来支撑煤层1，伸出钻孔2的套管4上端接入瓦斯抽采装置8、七氟丙烷注气管6，下端接入钻孔瓦斯引爆监控装置15；开启微波辐射发生器10，对煤层1进行微波辐射，加热煤层1并在煤层1中催生出裂隙孔，促进瓦斯解吸，通过瓦斯抽采装置8对瓦斯进行抽采；当钻孔瓦斯引爆监控装置15监测到瓦斯浓度处于5％-9％、10％-16％时，控制脉冲点火头16点火，引爆钻孔2内瓦斯，对煤层1进行震裂，促进煤层1瓦斯二次解吸；当监测到温度较高超过阈值280℃时，注入七氟丙烷进行降温灭火；重复步骤c、d、e，实现热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透抽采过程。所述的微波辐射探头13外部的高强度保护筛管二14，可以防止各种原因对微波辐射探头13造成破坏，同时该保护筛管二14不会对微波辐射造成影响。所述的温度阈值为280℃，当超过温度阈值，监控系统发出警报，同时注气防灭火系统响应，注气管阀门7打开进行灭火降温，防止煤炭、瓦斯自燃。所述的引爆瓦斯浓度避开最佳爆炸浓度且处于5％-9％、10％-16％是为了制造小范围瓦斯爆炸，避免瓦斯高强度爆炸造成潜在危险。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置，其特征在于：所述装置由微波辐射系统、钻孔瓦斯引爆系统、注气防灭火系统和瓦斯抽采装置组成；所述微波辐射系统由微波辐射发生器(10)、波导管阀门(11)、波导管(12)、微波辐射探头(13)组成，所述微波辐射探头(13)外部设置有保护筛管二(14)，所述钻孔瓦斯引爆系统由钻孔瓦斯引爆监控装置(15)、脉冲点火头(16)、瓦斯浓度传感器(17)、温度传感器(18)组成，所述注气防灭火系统由七氟丙烷注气管(6)和注气管阀门(7)组成，套管(4)前端深入到钻孔(2)内，后端接有微波发生器(10)，所述套管(4)上端接有瓦斯抽采装置(8)和七氟丙烷注气管(6)，下端接有钻孔瓦斯引爆监控装置(15)，微波辐射探头(13)及脉冲点火头(16)随套管(4)深入到钻孔(2)内部，瓦斯浓度传感器(17)和温度传感器(18)通过M12连接器(19)实时传输套管(4)内瓦斯浓度及温度情况至瓦斯引爆监控装置(15)。

【技术特征摘要】
1.一种热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透装置，其特征在于：所述装置由微波辐射系统、钻孔瓦斯引爆系统、注气防灭火系统和瓦斯抽采装置组成；所述微波辐射系统由微波辐射发生器(10)、波导管阀门(11)、波导管(12)、微波辐射探头(13)组成，所述微波辐射探头(13)外部设置有保护筛管二(14)，所述钻孔瓦斯引爆系统由钻孔瓦斯引爆监控装置(15)、脉冲点火头(16)、瓦斯浓度传感器(17)、温度传感器(18)组成，所述注气防灭火系统由七氟丙烷注气管(6)和注气管阀门(7)组成，套管(4)前端深入到钻孔(2)内，后端接有微波发生器(10)，所述套管(4)上端接有瓦斯抽采装置(8)和七氟丙烷注气管(6)，下端接有钻孔瓦斯引爆监控装置(15)，微波辐射探头(13)及脉冲点火头(16)随套管(4)深入到钻孔(2)内部，瓦斯浓度传感器(17)和温度传感器(18)通过M12连接器(19)实时传输套管(4)内瓦斯浓度及温度情况至瓦斯引爆监控装置(15)。2.权利要求1所述装置的热扰动与钻孔瓦斯爆炸协作煤层二次增透方法，其特征在于，包括如下步骤：a...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪冠华，解宏超，程卫民，李钊，谢景娜，董凯，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37