低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置和消突抑尘方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置，待开采的煤层上均匀设有多个呈正弦波形瓦斯抽采钻孔，波峰处的瓦斯抽采钻孔连接有注水支管，波峰以下的瓦斯抽采钻孔连接有瓦斯抽采支管；各注水支管均连接注水总管，各瓦斯抽采支管均连接瓦斯抽采总管；各注水支管上分别设有支管流量计和支管截止阀；注水总管连接注水系统，瓦斯抽采总管连接瓦斯抽采装置；本发明专利技术还公开了相应的消突抑尘方法：第一是波峰改管，第二是配制增透亲水用溶液，第三是波峰钻孔注水，第四是保压，第五是排水，第六是抽采瓦斯。本发明专利技术相比现有技术，具有更好的消突抑尘作用，提高矿下安全度，改善作业环境，且实施成本更低，效率更高。

Device and method of comprehensive outburst and dust suppression of coal seam by using low pressure flue gas absorption liquid

【技术实现步骤摘要】
低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置和消突抑尘方法
本专利技术涉及煤矿安全开采

技术介绍
煤层中的瓦斯是采煤作业中的主要危险源，需要将瓦斯抽出避免瓦斯突出等严重事故。矿井瓦斯在进行预抽时因煤层结构复杂、渗透性系数低，存在瓦斯预抽时间长、抽采纯量低、抽采钻孔使用周期短（同一抽采钻孔抽一段时间后就不能继续有效抽出瓦斯了）等问题。这些问题导致煤与瓦斯突出的危险性较大，严重威胁矿井的安全生产。瓦斯抽放已成为治理煤矿井下瓦斯的根本手段，为提高瓦斯抽放效率，当前低渗煤层物理增透技术中以水力化措施最为常用，但需伴随高压辅助，需要消耗大量的水资源和能量，成本很高。同时，由于高强度的负压抽放，以致煤体失水严重，煤体更加干燥，采煤、掘进、转载和运输等过程生成的粉尘量更大，煤矿工人尘肺病发病率一直居高不下，严重威胁着矿工的身体健康。煤层注水是有效抑制煤尘产生的防尘措施之一，在回采煤层上钻孔，通过钻孔将水注入煤体，增加煤体水分，以抑制煤尘产生。但是当煤层与水接触时，由于水在煤层表面的接触角远大于90度，煤层润湿性差，严重影响了煤层注水的抑尘效果，导致了用水量大且抑尘效果差的现状。由此可见，现有水力化综合消突措施和粉尘防治技术有待更进一步的改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种消突和抑尘效果均更好且成本较低的低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置。为实现上述目的，本专利技术的低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置，待开采的煤层上均匀设有多个瓦斯抽采钻孔，瓦斯抽采钻孔呈正弦波形分布，波峰处的瓦斯抽采钻孔连接有注水支管，波峰以下的瓦斯抽采钻孔连接有瓦斯抽采支管；各注水支管均连接注水总管，各瓦斯抽采支管均连接瓦斯抽采总管；各注水支管上分别设有用于测量注水支管中的流量的支管流量计以及支管截止阀；注水总管连接注水系统，瓦斯抽采总管连接瓦斯抽采装置；注水系统包括供水机构、供液机构和混合容器；混合容器设有第一进口、第二进口和混合出水口，混合出水口连接注水总管；供液机构包括供液泵，供液泵进液口连接有溶液箱，溶液箱中存储有增透亲水用溶液，增透亲水用溶液为稀释后并添加有高铁酸钠的烟道气吸收液，增透亲水用溶液中硫元素质量浓度为1%且高铁酸钠质量浓度为0.5%至10%（包括两端值）；供液泵出液口通过供液管连接混合容器的第一进口，供液管上设有供液阀和供液总流量计；供水机构包括供水泵，供水泵进水口连接煤矿井下的供水管路，供水泵出水口通过供水管连接混合容器的第二进口，供水管上设有供水阀和供水总流量计；供液泵和供水泵均为变频泵。注水总管上设有压力表并连接有排放阀。混合容器中设有搅拌装置。本专利技术还公开了使用上所述低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置进行的消突抑尘方法，依次按以下步骤进行：第一步骤进行之前，所有的瓦斯抽采钻孔均连接有瓦斯抽采支管，瓦斯抽采装置通过瓦斯抽采总管、各瓦斯抽采支管和各瓦斯抽采钻孔进行抽采瓦斯作业；当单位时间内抽采的瓦斯总流量降低50%－70%以后，进行第一步骤；第一步骤是波峰改管；对于位于正弦波形的波峰处的瓦斯抽采钻孔，将其所连接的瓦斯抽采支管从瓦斯抽采钻孔和瓦斯抽采总管之间拆卸下来，在波峰处的瓦斯抽采钻孔处安装注水支管，使用注水总管连接各注水支管，按照注水系统的结构完成注水系统的安装；第二步骤是配制增透亲水用溶液；先检测烟道气吸收液中硫元素的含量，将烟道气吸收液用水稀释，并在稀释液中加入高铁酸钠，配置出硫元素质量浓度为1%且高铁酸钠质量浓度为0.5%至10%的增透亲水用溶液，将增透亲水用溶液存储在溶液箱中；第三步骤是波峰钻孔注水；关闭排放阀，打开供液阀、供液泵、供水阀、供水泵和各支管截止阀，观察压力表、供液总流量计和供水总流量计，调节供液泵和供水泵的运行频率，以及供液阀的开启度；将注水总管内的压力调节为6±0.5MPa，并同时将供水管和供液管内的流量比调节为49：1，对各波峰处的瓦斯抽采钻孔进行注水注液作业，通过支管流量计观察各波峰处的瓦斯抽采钻孔的注水流量；当一个瓦斯抽采钻孔的注水流量进入25－30立方米的范围内之后，关闭该瓦斯抽采钻孔所连接的注水支管上的支管截止阀；当所有支管截止阀均关闭后，关闭供液阀、供液泵、供水阀和供水泵，完成波峰钻孔注水；第四步骤是保压，保持系统状态24小时；第五步骤是排水；打开排放阀和各支管截止阀，排放各波峰处瓦斯抽采钻孔内的水，排水24小时后关闭排放阀；第六步骤是抽采瓦斯；启动瓦斯抽采装置，在10－18KPa负压下抽采瓦斯；至少一个瓦斯抽采支管上设有用于计量单孔瓦斯流量的孔板流量计和用于检测瓦斯浓度的瓦斯浓度传感器，孔板流量计和瓦斯浓度传感器均连接电控装置，电控装置连接显示屏；在第六步骤的进行过程中，通过孔板流量计和瓦斯浓度传感器检测单孔瓦斯流量以及单孔瓦斯浓度；瓦斯抽采结束后，完成消突抑尘方法。在第三步骤中，进行注水注液作业时，开启搅拌装置，使增透亲水用溶液与水混合均匀。本专利技术具有如下的优点：本专利技术具有综合消突和粉尘抑治的双重作用。其中，粉尘抑治是通过相比单纯注水进一步增加煤的润湿程度，来降低后续工作面开采至注水煤层时，采煤过程中产生的粉尘。本专利技术利用原有瓦斯抽采钻孔，当单位时间内抽采的瓦斯总流量降低50%－70%以后再开始进行本专利技术的消突抑尘方法，既延长了既有瓦斯抽采钻孔的使用寿命、在正常难以抽出瓦斯后使这些瓦斯抽采钻孔重新能够抽出大量瓦斯，又无须像普通注水抑尘措施那样还要施工专用注水钻孔，节约了作业成本。当然，本专利技术使得常规手段不能正常抽出瓦斯的瓦斯抽采钻孔能够继续抽采大量瓦斯，从而相比以往大幅减少了煤层中的瓦斯含量，大幅降低采煤作业中煤与瓦斯突出事故发生的可能性。抑尘追求的是尽量提升水对煤的润湿效果，抽采瓦斯追求的是尽量提高瓦斯抽采量。由于技术追求（目标）不同，加上普通的水对煤层中煤的润湿效果很差，因此需要在瓦斯抽采钻孔以外最有利于水在煤中扩散的位置专门打孔，无法利用现有瓦斯抽采钻孔，否则基本上没有抑尘效果。即便在瓦斯抽采钻孔以外最有利于水在煤中扩散的位置专门打孔注水，注的是普通水的话，抑尘效果也非常有限，这是因为普通的水对煤层中煤的润湿效果很差。相对于注水孔的位置，水对煤层中煤的润湿效果对于抑尘来说是重要得多的因素。本专利技术不从次要矛盾（注水孔的位置）下手，从而节约了施工单独的注水孔的时间和成本；本专利技术从主要矛盾（提高水对煤层中煤的润湿效果）下手，来解决提高抑尘效果的技术问题。本专利技术向瓦斯抽采钻孔中注的不单纯是水，而是水与增透亲水用溶液的混合物，是增透亲水用溶液的稀释物。通过在水中混入增透亲水用溶液，具有增透和抑尘双重作用；本专利技术将以往高压水力压裂增透的增透方式，转换为物理化学共同作用下的增透。且本专利技术中对煤的物理化学作用，是本申请人的首创，与以往的作用原理均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置，待开采的煤层上均匀设有多个瓦斯抽采钻孔，其特征在于：瓦斯抽采钻孔呈正弦波形分布，波峰处的瓦斯抽采钻孔连接有注水支管，波峰以下的瓦斯抽采钻孔连接有瓦斯抽采支管；/n各注水支管均连接注水总管，各瓦斯抽采支管均连接瓦斯抽采总管；各注水支管上分别设有用于测量注水支管中的流量的支管流量计以及支管截止阀；/n注水总管连接注水系统，瓦斯抽采总管连接瓦斯抽采装置；/n注水系统包括供水机构、供液机构和混合容器；/n混合容器设有第一进口、第二进口和混合出水口，混合出水口连接注水总管；/n供液机构包括供液泵，供液泵进液口连接有溶液箱，溶液箱中存储有增透亲水用溶液，增透亲水用溶液为稀释后并添加有高铁酸钠的烟道气吸收液，增透亲水用溶液中硫元素质量浓度为1%且高铁酸钠质量浓度为0.5%至10%；/n供液泵出液口通过供液管连接混合容器的第一进口，供液管上设有供液阀和供液总流量计；/n供水机构包括供水泵，供水泵进水口连接煤矿井下的供水管路，供水泵出水口通过供水管连接混合容器的第二进口，供水管上设有供水阀和供水总流量计；供液泵和供水泵均为变频泵。/n

【技术特征摘要】
1.低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置，待开采的煤层上均匀设有多个瓦斯抽采钻孔，其特征在于：瓦斯抽采钻孔呈正弦波形分布，波峰处的瓦斯抽采钻孔连接有注水支管，波峰以下的瓦斯抽采钻孔连接有瓦斯抽采支管；
各注水支管均连接注水总管，各瓦斯抽采支管均连接瓦斯抽采总管；各注水支管上分别设有用于测量注水支管中的流量的支管流量计以及支管截止阀；
注水总管连接注水系统，瓦斯抽采总管连接瓦斯抽采装置；
注水系统包括供水机构、供液机构和混合容器；
混合容器设有第一进口、第二进口和混合出水口，混合出水口连接注水总管；
供液机构包括供液泵，供液泵进液口连接有溶液箱，溶液箱中存储有增透亲水用溶液，增透亲水用溶液为稀释后并添加有高铁酸钠的烟道气吸收液，增透亲水用溶液中硫元素质量浓度为1%且高铁酸钠质量浓度为0.5%至10%；
供液泵出液口通过供液管连接混合容器的第一进口，供液管上设有供液阀和供液总流量计；
供水机构包括供水泵，供水泵进水口连接煤矿井下的供水管路，供水泵出水口通过供水管连接混合容器的第二进口，供水管上设有供水阀和供水总流量计；供液泵和供水泵均为变频泵。


2.根据权利要求1所述的低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置，其特征在于：注水总管上设有压力表并连接有排放阀。


3.根据权利要求2所述的低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置，其特征在于：混合容器中设有搅拌装置。


4.使用权利要求1－3中任一项所述的低压注烟道气吸收液进行煤层综合消突抑尘的装置进行的消突抑尘方法，其特征在于依次按以下步骤进行：
第一步骤进行之前，所有的瓦斯抽采钻孔均连接有瓦斯抽采支管，瓦斯抽采装置通过瓦斯抽采总管、各瓦斯抽采支管和各瓦斯抽采钻孔进行抽采瓦斯作业；当单位时间内抽采的瓦斯总流量降低50%－70%以后，进行第一步骤；
第一步骤是波峰改管；对于位于正弦波形的波峰处的瓦斯抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨娟，戴俊，张明杰，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41