本申请提供了一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置包括：承载体、多个钻杆、注液装置、降温液循环装置以及驱动装置。钻杆包括第一杆及第二杆，注液装置与第一杆连通，降温液循环装置与第二杆连通。本申请提供的合成装置，第一杆以及第二杆在钻入煤层后，降温液循环装置向第二杆内循环注入降温液对煤层进行降温。当煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度时，注液装置向第一杆内注入低温液体，以使煤层中的瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物。以阵列式布置第一杆以及第二杆，能够实现在煤层中目标区域内的温度控制，以将煤层中瓦斯气体固化形成水合物，从而降低煤层瓦斯压力，达到防治煤与瓦斯突出事故的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置
本申请涉及采煤
，尤其涉及一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置。
技术介绍
目前，煤与瓦斯突出是指煤矿采掘过程中一定条件下煤与瓦斯突然喷出的一种动力现象，是典型的矿井动力灾害。随着煤矿开采深度的增加，地应力愈加显现，含瓦斯煤体中瓦斯压力增大，当采煤作业破坏了煤层瓦斯与围岩原有的应力平衡时，含瓦斯煤体失稳，进而造成煤与瓦斯突出。煤与瓦斯突出防治的主要方法是瓦斯抽采，瓦斯抽采是矿井实施的防灾措施之一，同时也是目前我国煤矿井下瓦斯突出防治的主要技术手段。但由于我国煤层瓦斯地质条件较为复杂，且受当前技术水平的影响，致使井下抽采钻孔的封孔质量较差，同时由于我国煤层普遍透气性较差，渗透率低从而导致瓦斯抽采效果较差。其主要表现在以下方面：(1)抽采负压对煤层瓦斯抽采效果有着重要影响，随着钻孔长度的增加，抽采负压沿钻孔传递过程中的衰减程度增加，从而导致瓦斯抽采效果不显著。(2)煤层瓦斯的抽采效果直接取决于煤层透气性的好坏与渗透率的高低，随着开采深度的增加，煤层所受的地应力增大，使煤体透气性与渗透率降低，从而造成了较低的瓦斯抽采效率。(3)封孔的质量直接影响瓦斯抽采的效果，我国目前的钻孔封孔技术仍存在诸多弊端，如抗压力度低受压易变形漏气、由于材料特性导致封孔质量差等，从而使煤层钻孔抽采瓦斯效果不显著。
技术实现思路
为了防治煤与瓦斯突出事故，保证安全生产，针对目前防治技术的弊端，结合瓦斯水合原理防治煤与瓦斯突出事故的思路，本申请提供了一种可利用瓦斯水合固化原理在煤层中形成水合物防治煤与瓦斯突出事故的用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置，包括：承载体，所述承载体具有移动装置；多个钻杆，所述钻杆安装在所述承载体上，所述钻杆的一端设置有钻头，所述钻杆包括第一杆及第二杆，所述第一杆内设置有注液通道，所述注液通道包括入口以及出口，所述出口邻近钻头设置，所述第二杆内设置有冷却通道；注液装置，所述注液装置与所述注液通道连通，所述注液装置通过所述第一杆向煤层内注入低温液体；降温液循环装置，所述降温液循环装置与所述冷却通道连通，所述降温液循环装置通过所述第二杆对煤层进行降温；以及驱动装置，所述驱动装置设置在所述承载体上，用于为所述钻杆提供动力。在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：滑动装置，所述滑动装置设置在所述承载体上，并相对于所述承载体滑动，所述驱动装置设置在所述滑动装置上；以及多个连接杆，所述连接杆可拆卸地固定在所述滑动装置上，所述连接杆的一端与所述钻杆的另一端可拆卸连接，所述连接杆的另一端与所述驱动装置可拆卸连接。在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：套管，所述套管套设在所述连接杆上；第一密封片，所述第一密封片设置在所述套管的一端，所述第一密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；第二密封片，所述第二密封片设置在所述套管的另一端，并与所述第一密封片之间形成容纳空间，所述第二密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；以及注浆装置，所述注浆装置与所述容纳空间连通，用于向所述容纳空间中注入水泥砂浆。在其中的一些实施例中，所述第一密封片的外周面上设置有弹性密封件；和/或所述第二密封片的外周面上设置有弹性密封件。在其中的一些实施例中，所述注液通道包括主通道以及与所述主通道连通的多个分通道，每一所述分通道均具有所述出口。在其中的一些实施例中，所述出口的口径小于所述分通道的孔径。在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括轮盘，所述轮盘设置在所述承载体上，并能够相对于所述承载体转动，所述轮盘上设置有多个安装孔，且多个所述安装孔沿所述轮盘的周向设置；所述钻杆设置在所述安装孔内，且所述钻杆的另一端穿过所述安装孔并凸出所述轮盘。在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：温度传感器，所述温度传感器设置在所述第一杆上，并临近所述钻头设置，所述温度传感器用于检测煤层的温度，并发送温度信号；以及第一控制器，所述第一控制器分别与所述温度传感器以及所述注液装置连通，所述第一控制器用于接收所述温度信号，并根据所述温度信号控制所述注液装置开启。在其中的一些实施例中，所述合成装置还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述第二杆上，并临近所述钻头设置，所述压力传感器用于检测煤层内的压力，并发送压力信号；以及第二控制器，所述第二控制器与所述压力传感器以及所述注液装置连通连接，所述第二控制器用于接收所述压力信号，并根据所述压力信号控制所述注液装置关闭。在其中的一些实施例中，所述冷却通道包括相连通的螺旋段以及直管段，所述直管段位于所述第二杆的轴心，所述螺旋段环绕所述直管段设置；所述螺旋段与所述降温液循环装置的出液口连通；所述直管段与所述降温液循环装置的回液口连通。本申请的上述技术方案具有如下优点：多个第一杆以及多个第二杆钻入煤层后，将注液装置与第一杆连接、降温液循环装置与第二杆连接。降温液循环装置向第二杆内循环注入降温液对煤层进行降温，以使煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度。当煤层的温度到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的温度时，注液装置向第一杆内注入低温液体，低温液体通过出口进入煤层，由于煤层内液体的注入，煤层内的压力增大，当煤层内的压力到达瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物的压力时，煤层中的瓦斯与液体反应生成瓦斯水合物。以阵列式布置第一杆以及第二杆，能够实现在煤层中目标区域内的温度控制，以将煤层中瓦斯气体固化形成水合物，从而降低煤层瓦斯压力，达到防治煤与瓦斯突出事故的目的。附图说明本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，另外，本申请附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。其中：图1是本申请所述用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置的结构示意图；图2是本申请所述轮盘的结构示意图；图3是本申请所述第一杆与注液装置配合的结构示意图；图4是本申请所述第二杆与降温液循环装置配合的结构示意图；图5是本申请所述滑动装置的结构示意图；图6是本申请所述支撑架的结构示意图；图7是本申请所述套管、第一密封片、第二密封片与注浆装置配合的结构示意图；图8是本申请所述第一杆的局部剖视结构示意图；图9是本申请所述合成装置控制第一种控制的结构框图；图10是本申请所述合成装置控制第二种控制的结构框图。其中，图1至图10的附图标记与部件名称之间的对应关系为：承载体10，移动装置11，轮盘20，安装孔21，盘体22，电机23，钻杆30，钻头31，第一杆32，注液通道321，主通道322，分通道323，第二杆33，冷却通道331，螺旋段332，直管段333，滑动装置40，承重板41，承载座42，支撑架43，支撑杆431，铰接片432，滑道44，连接杆50，第一管道51，第二管道52，驱动装置60，注液装置70，套管80，第一密封片90，第二密封片100，注浆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置，其特征在于，包括：承载体，所述承载体具有移动装置；/n多个钻杆，所述钻杆安装在所述承载体上，所述钻杆的一端设置有钻头，所述钻杆包括第一杆及第二杆，所述第一杆内设置有注液通道，所述注液通道包括入口以及出口，所述出口邻近钻头设置，所述第二杆内设置有冷却通道；/n注液装置，所述注液装置与所述注液通道连通，所述注液装置通过所述第一杆向煤层内注入低温液体；/n降温液循环装置，所述降温液循环装置与所述冷却通道连通，所述降温液循环装置通过所述第二杆对煤层进行降温；以及/n驱动装置，所述驱动装置设置在所述承载体上，用于为所述钻杆提供动力。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于在煤层中形成瓦斯水合物的合成装置，其特征在于，包括：承载体，所述承载体具有移动装置；
多个钻杆，所述钻杆安装在所述承载体上，所述钻杆的一端设置有钻头，所述钻杆包括第一杆及第二杆，所述第一杆内设置有注液通道，所述注液通道包括入口以及出口，所述出口邻近钻头设置，所述第二杆内设置有冷却通道；
注液装置，所述注液装置与所述注液通道连通，所述注液装置通过所述第一杆向煤层内注入低温液体；
降温液循环装置，所述降温液循环装置与所述冷却通道连通，所述降温液循环装置通过所述第二杆对煤层进行降温；以及
驱动装置，所述驱动装置设置在所述承载体上，用于为所述钻杆提供动力。
2.根据权利要求1所述的合成装置，其特征在于，还包括：
滑动装置，所述滑动装置设置在所述承载体上，并相对于所述承载体滑动，所述驱动装置设置在所述滑动装置上；以及
多个连接杆，所述连接杆可拆卸地固定在所述滑动装置上，所述连接杆的一端与所述钻杆的另一端可拆卸连接，所述连接杆的另一端与所述驱动装置可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的合成装置，其特征在于，还包括：
套管，所述套管套设在所述连接杆上；
第一密封片，所述第一密封片设置在所述套管的一端，所述第一密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；
第二密封片，所述第二密封片设置在所述套管的另一端，并与所述第一密封片之间形成容纳空间，所述第二密封片能够支撑在所述第一杆在煤层上形成钻孔的内壁上；以及
注浆装置，所述注浆装置与所述容纳空间连通，用于向所述容纳空间中注入水泥砂浆。
4.根据权利要求3所述的合成装置，其特征在于，
所述第一密封片的外周面上设置有弹性密封件；和/或
所述第二密封片的外周面上设置有弹性密封件...
【专利技术属性】
技术研发人员：张强，张保勇，吴良猛，吴强，王维维，薛广鑫，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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