注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置和方法包括制氮机、增压系统、三通管、掺混器和抽采系统，制氮机上设有第一出气口，增压系统设有增压进气口和增压出气口，三通管包括第一管道、第二管道和第三管道，第一管道分别与增压出气口、第二管道和第三管道相连，第二管道上设有第一支管，第一支管的出口端与注氮钻孔连接，掺混器上设有掺混器进气口和掺混器出气口，掺混器进气口与第三管道相连，掺混器出气口与第一支管相连，抽采系统包括多个抽气支管、汇流管和抽采干管，多个抽气支管与抽采钻孔连接。本发明专利技术通过向煤层内注入氮气掺混阻燃剂的混合气体，驱替促抽强化煤层瓦斯抽采，提高煤层瓦斯抽采率，同时防治煤层自燃。

【技术实现步骤摘要】
注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置和方法
本专利技术涉及瓦斯强化抽采和防治煤层自燃的
，更具体地，涉及一种注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置和方法。
技术介绍
在煤矿生产过程中，瓦斯、火灾一直是不可忽略的安全隐患。目前我国煤矿瓦斯治理常采用的技术手段包括抽采、水力化措施、CO2相变爆破等，应对煤层自燃常用的措施一般为加快工作面推进速度、注惰性气体及阻燃剂等。但随着采掘逐步向深部深水平不断延伸，煤层瓦斯赋存复杂，瓦斯抽采治理难度大，自燃危险性增加，以往的技术手段面临着工艺改进和成本增加的缺陷。煤层自燃防治和瓦斯治理之间存在相互影响、相互制约的特性，容易出现顾此失彼的现象，构建适用于煤层瓦斯抽采与煤层自燃综合防治的技术工艺显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术一方面的实施例提出一种注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置，该注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置通过向煤层内注入氮气掺混阻燃剂粒子的混合气体，一方面利用高压氮气促进煤体瓦斯解吸运移，快速降低煤层瓦斯含量，提高煤层瓦斯抽采率，另一方面借助氮气惰性和阻燃剂防止煤层自燃。本专利技术另一方面的实施例提出一种注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃方法。根据本专利技术第一方面实施例的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置包括：制氮机，所述制氮机上设有第一出气口；增压系统，所述增压系统设有增压进气口和增压出气口，所述增压进气口与所述第一出气口连接；三通管，所述三通管包括第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道的一端与所述增压出气口连接，所述第一管道的另一端分别与所述第二管道和所述第三管道相连，所述第二管道上设有第一支管，所述第一支管的出口端与注氮钻孔的孔口管路连接；掺混器，所述掺混器上设有掺混器进气口和掺混器出气口，所述掺混器进气口与所述第三管道相连，所述掺混器出气口与所述第一支管相连；抽采系统，所述抽采系统包括多个抽气支管、汇流管和抽采干管，多个所述抽气支管与抽采钻孔的孔口管路连接，多个所述抽气支管汇流至汇流管，所述汇流管和所述抽采干管相连。根据本专利技术实施例的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置通过掺混器可将氮气和阻燃剂混合并得到混合气体，混合气体通过第一支管注入注氮钻孔内，同时，氮气也可通过第二管道和第一支管注入注氮钻孔内，利用氮气裹挟混合气体输送至煤层中。本专利技术的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置通过向煤层内注入氮气掺混阻燃剂粒子的混合气体，一方面利用高压氮气促进煤体瓦斯解吸运移，快速降低煤层瓦斯含量，提高煤层瓦斯抽采率，另一方面借助氮气惰性和阻燃剂防止煤层自燃。在一些实施例中，所述增压系统的增压比可根据需要选定。在一些实施例中，所述的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置还包括至少两个气体流量计，两个所述气体流量计分别设在所述第二管道和所述第三管道上。在一些实施例中，所述的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置还包括瓦斯参数测量器，所述瓦斯参数测量器设在所述汇流管上。在一些实施例中，所述的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置还包括至少一个气体阀门，所述气体阀门设在所述管路连接处。根据本专利技术第二方面实施例的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃方法，包括：对多个注氮钻孔和多个瓦斯抽采钻孔进行封孔处理；启动制氮机，所述制氮机制取氮气，将氮气通过增压系统增压后通入掺混器，掺混器以将氮气和阻燃剂混合并得到混合气体，将所述混合气体注入多个所述注氮钻孔内；连接抽采系统，将所述抽采系统的多个抽气支管一一对应的与多个所述瓦斯抽采钻孔的孔口管路连接，以将煤层内的瓦斯抽出。在一些实施例中，所述注氮钻孔的封孔长度不少于30m。在一些实施例中，所述瓦斯抽采钻孔的封孔长度不少于15m。在一些实施例中，所述阻燃剂包括但不限于磷系化合物、金属氢氧化物和含卤阻燃剂。附图说明图1是根据本专利技术实施例的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置的示意图。附图标记：注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置100，制氮机1，第一出气口11，三通管2，第一管道21，第二管道22，第三管道23，第一支管24，气体流量计25，掺混器3，掺混器进气口31，掺混器出气口32，抽采系统4，抽气支管41、汇流管42，抽采干管43，瓦斯参数测量器44，注氮钻孔5，瓦斯抽采钻孔6，增压系统7，增压系统进气口71，增压系统出气口72，气体阀门8。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。如图1所示，根据本专利技术实施例的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置100包括制氮机1、三通管2、掺混器3、抽采系统4和增压系统7。制氮机1上设有第一出气口11。具体地，如图1所示，制氮机1可用于制取所需氮气，优选地，所制氮气压力范围为0～0.8MPa。三通管2包括第一管道21、第二管道22和第三管道23。第一管道21的一端(例如图1中第一管道21的左端)与增压系统出气口72连接，第一管道21的另一端分别与第二管道22和第三管道23连接。第二管道22上设有第一支管24，第一支管24的出口端与注氮钻孔5的孔口管路连接。掺混器3上设有掺混器进气口31和掺混器出气口32，掺混器进气口31与第三管道23相连，掺混器出气口32与第一支管24相连。抽采系统4包括多个抽气支管41、汇流管42和抽采干管43。多个抽气支管41与抽采钻孔6的孔口管路连接，多个抽气支管41汇流至汇流管42，汇流管42和抽采干管43相连。增压系统7，增压系统7上设有增压进气口71和增压出气口72，增压进气口71与第一出气口11连接。根据本专利技术实施例的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置100通过掺混器3可将氮气和阻燃剂混合并得到混合气体，混合气体通过第一支管24注入注氮钻孔5内，同时，氮气也可通过第二管道22和第一支管24注入注氮钻孔5内，利用氮气裹挟混合气体输送至煤层中，氮气驱替煤层瓦斯的同时，与阻燃剂混合实现防治煤层自燃。如图1所示，增压系统7设在制氮机1与三通管2之间，增压系统7可将制氮机1制取的氮气进行二次加压。优选地，经过增压系统7增压后的氮气输出压力可依据增压系统增压比进行调节。在一些实施例中，如图1所示，注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置100还包括至少两个气体流量计25，两个气体流量计25分别设在第二管道22和第三管道23上。可以理解的是，气体流量计25可用于监测第二管道22和第三管道23内的氮气流量，有利于操作人员对氮气流量进行调整，提高了本专利技术的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置100的稳定性。在一些实施例中，如图1所示，注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置100还包括瓦斯参数测量器44，瓦斯参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置，其特征在于，包括：/n制氮机，所述制氮机上设有第一出气口；/n增压系统，所述增压系统设有增压进气口和增压出气口，所述增压进气口与所述第一出气口连接；/n三通管，所述三通管包括第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道的一端与所述增压出气口连接，所述第一管道的另一端分别与所述第二管道和所述第三管道相连，所述第二管道上设有第一支管，所述第一支管的出口端与注氮钻孔的孔口管路连接；/n掺混器，所述掺混器上设有掺混器进气口和掺混器出气口，所述掺混器进气口与所述第三管道相连，所述掺混器出气口与所述第一支管相连；/n抽采系统，所述抽采系统包括多个抽气支管、汇流管和抽采干管，多个所述抽气支管与抽采钻孔的孔口管路连接，多个所述抽气支管汇流至汇流管，所述汇流管和所述抽采干管相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置，其特征在于，包括：
制氮机，所述制氮机上设有第一出气口；
增压系统，所述增压系统设有增压进气口和增压出气口，所述增压进气口与所述第一出气口连接；
三通管，所述三通管包括第一管道、第二管道和第三管道，所述第一管道的一端与所述增压出气口连接，所述第一管道的另一端分别与所述第二管道和所述第三管道相连，所述第二管道上设有第一支管，所述第一支管的出口端与注氮钻孔的孔口管路连接；
掺混器，所述掺混器上设有掺混器进气口和掺混器出气口，所述掺混器进气口与所述第三管道相连，所述掺混器出气口与所述第一支管相连；
抽采系统，所述抽采系统包括多个抽气支管、汇流管和抽采干管，多个所述抽气支管与抽采钻孔的孔口管路连接，多个所述抽气支管汇流至汇流管，所述汇流管和所述抽采干管相连。


2.根据权利要求1所述的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置，其特征在于，所述增压系统的增压比可根据需要选定。


3.根据权利要求1所述的注氮气掺混阻燃剂驱替促抽防治煤层自燃装置，其特征在于，还包括至少两个气体流量计，两个所述气体流量计分别设在所述第二管道和所述第三管道上。


4.根据权利要求1所述的注氮气掺混阻燃剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋鑫，霍中刚，舒龙勇，凡永鹏，杨云龙，崔聪，陈晓军，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11