本发明专利技术公开了涉及瓦斯抽采技术领域的一种提高瓦斯抽采浓度的装置及方法，包括抽采井和位于抽采井内的钻机，钻机下安装有钻头，钻机上安装有径向导向件，径向导向件上安装有连接件，连接件分别连通有进液管道和抽吸管道，进液管道一端安装有喷液装置，抽吸管道一端安装有抽吸装置，抽吸管道上安装有加热器，径向导向件内开设有第一导向管和第二导向管，第一导向管位于第二导向管的上方，喷液装置穿过第一导向管，抽吸装置穿过第二导向管，第一导向管和第二导向管均交接有单向挡板，抽吸装置上安装有瓦斯浓度检测器。本发明专利技术通过喷液装置将氧化剂溶液喷射如煤层中进行反应，提高瓦斯浓度，再通过抽吸装置将高浓度瓦斯抽吸到地面。再通过抽吸装置将高浓度瓦斯抽吸到地面。再通过抽吸装置将高浓度瓦斯抽吸到地面。
【技术实现步骤摘要】
一种提高瓦斯抽采浓度的装置及方法
[0001]本专利技术涉及瓦斯抽采
，具体是一种提高瓦斯抽采浓度的装置及方法。
技术介绍
[0002]瓦斯抽采时采用专用设备把煤层、岩层和采空区中的可燃气抽出或排出并采集加以利用的措施。有多种强化抽放开采煤层瓦斯的方法,如对煤层进行高、中压注水,水力压裂,水力割缝,松动爆破,大直径(扩孔)钻孔,网格式密集布孔,预裂控制爆破,交叉布孔等。抽采过程中，容易造成抽采钻孔的收缩变形、局部塌孔，使抽采出的瓦斯浓度低的问题所以需要一种提高瓦斯抽采浓度的装置。
[0003]例如中国专利，公告号为：CN105201546B，该专利技术公开了一种提高瓦斯抽采浓度的装置及方法，该装置包括瓦斯抽采管、金属网笼，活性炭块、瓦斯浓度传感器、电磁阀等。活性炭块装填满金属网笼，金属网笼装入瓦斯抽采管内并随抽采管一起下入抽采钻孔内，钻孔内抽采管外壁绑缚有瓦斯浓度传感器，钻孔外部分与电磁阀连接，电磁阀上的控制台通过读取瓦斯浓度传感器上的瓦斯浓度变化可以自动控制电磁阀阀门的开合。
[0004]该装置利用活性炭在变压作用下对瓦斯分子巨大的吸附差量，在阀门打开时活性炭集中解吸之前“贮存”起来的瓦斯，有效提高了钻孔瓦斯的抽采浓度，解决了传统瓦斯抽采时瓦斯解吸慢、抽采浓度低的难题。但是该装置虽然提高了瓦斯抽采的浓度，但是该装置同时降低了高浓度瓦斯抽采的效率。所以本专利技术提出一种提高瓦斯抽采浓度的装置及方法，以解决上述提出的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术意在提供一种提高瓦斯抽采浓度的装置及方法，以解决现有的技术手段在瓦斯抽采过程中提高了抽采瓦斯的浓度之后，瓦斯抽采的效率收到了降低，影响瓦斯抽采作业进度的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：一种提高瓦斯抽采浓度的装置，包括抽采井和位于抽采井内的钻机，钻机下安装有钻头，钻机上安装有径向导向件，径向导向件上安装有连接件，连接件分别连通有进液管道和抽吸管道，进液管道一端安装有喷液装置，抽吸管道一端安装有抽吸装置，抽吸管道上安装有加热器，径向导向件内开设有第一导向管和第二导向管，第一导向管位于第二导向管的上方，喷液装置穿过第一导向管，抽吸装置穿过第二导向管，第一导向管和第二导向管均交接有单向挡板，抽吸装置上安装有瓦斯浓度检测器。
[0007]进一步，喷液装置的一端上加工有螺纹部，螺纹部上套设有螺旋套管，喷液装置的外侧转动连接有若干固定架，螺旋套管靠近固定架的一端上转动连接有若干撑杆，若干撑杆远离螺旋套管的一端均铰接于固定架的中部，喷液装置内部安装有增压泵，喷液装置的一端及其外侧周向均与增压泵连通有若干喷头。
[0008]进一步，抽吸装置内部安装有抽吸泵，抽吸装置一端安装有与抽吸泵连通的主抽
吸头，抽吸装置外侧沿其周向安装有若干均与抽吸泵连通的副抽吸头，且主抽吸头和若干副抽吸头上均安装有滤网。
[0009]进一步，径向导向件上安装有煤层检测器。
[0010]基础方案的原理及有益效果：本装置通过钻机以及钻机下方安装的钻头在地面根据施工煤层的实际情况，向下、斜向或平向地向煤层钻进，形成抽采井，当到达煤层位置时，通过径向导向装置向煤层径向放置喷液装置和抽吸装置，加热器将氧化剂溶液加到一定温度后利用进液管道将氧化剂溶液运输到喷液装置内，通过喷液装置内安装的增压泵将氧化剂溶液进行增压后，通过喷液装置上安装的若干喷头将高压的氧化剂溶液喷射到煤层中，使得氧化剂溶液在煤层中对煤层进行氧化反应；氧化剂溶液能够氧化分解煤中有机质原位生成二氧化碳，二氧化碳会将吸附在煤孔隙中的瓦斯置换出来，以利用煤对二氧化碳的吸附能力远远高于瓦斯，当煤层空间的二氧化碳浓度得到适当提高时，同等压力条件下相对于瓦斯，煤表面对二氧化碳吸附的优势将被逐渐放大，使瓦斯的吸附平衡由于二氧化碳浓度的改变被改变，从而促进瓦斯的解吸过程，大大增加了该附近煤层的瓦斯的浓度；通过瓦斯浓度检测器检测瓦斯浓度，当瓦斯浓度达到预设值后，通过抽吸装置内部安装的抽吸泵和主抽吸头及若干副抽吸头，将渗流至抽吸装置附近的瓦斯抽吸到抽吸管道内，通过抽吸管道的运输，将高浓度瓦斯抽吸到地面。
[0011]本装置结构简单，操作方便，可方便在抽采井内径向钻进多个分支孔。本装置利用增压泵将氧化剂转化为高压流体，使得煤层内闭合裂隙并发生扩展、延伸，以至相互之间发生连接贯通，形成相互交织的贯通裂隙网络，使得煤层抽采半径可控制，实现低渗透率煤层的均匀增透，提高了煤层渗透率，本装置最大优点在于增大瓦斯抽采的浓度的同时增加了瓦斯抽采的效率。
[0012]一种提高瓦斯抽采浓度的方法，包括如下步骤：
[0013]S1，利用钻机在富含瓦斯的煤层钻出一口抽采井，当钻机上的径向导向件到达煤层时，停止钻井；
[0014]S2，利用连通的进液管道和抽吸管道，将喷液装置和抽吸装置通过径向导向件导向到水平的指向煤层；
[0015]S3，启动喷液装置和加热器，将氧化剂溶液通过加热器加热后，利用喷液装置喷射到煤层中，使氧化剂溶液对煤层进行氧化作用；
[0016]S4，在氧化剂溶液对煤层进行氧化作用时，利用瓦斯浓度检测器检测瓦斯浓度，当瓦斯浓度达到预设值后，启动抽吸装置将渗流至抽吸装置附近的瓦斯抽吸到地面上；
[0017]S5，当抽吸装置附近的瓦斯抽取到一定程度时，调整径向导向件到瓦斯充足的煤层，并重复S2、S3和S4。
[0018]进一步，步骤3中，氧化剂溶液包括质量浓度为3～6％过硫酸铵，或15～30％双氧水。
[0019]进一步，步骤3中，通过加热器将氧化剂溶液加热至40～80℃。
[0020]基础方案的原理：本方法通过加热器将氧化剂溶液加到一定温度，再通过喷液装置喷射到煤层中，使氧化剂溶液充分与煤接触，使氧化剂溶液能够氧化分解煤中有机质原位生成二氧化碳，二氧化碳会将吸附在煤孔隙中的瓦斯置换出来，以利用煤对二氧化碳的吸附能力远远高于瓦斯，当煤层空间的二氧化碳浓度得到适当提高时，同等压力条件下相
对于瓦斯，煤表面对二氧化碳吸附的优势将被逐渐放大，使瓦斯的吸附平衡由于二氧化碳浓度的改变被改变，从而促进瓦斯的解吸过程。
[0021]所达到的有益效果是：通过氧化分解煤中有机质原位生成二氧化碳置换吸附的瓦斯，提高吸附气解吸效率，提高瓦斯采收率。本方法操作方便，可方便在抽采井内径向钻进多个分支孔，能够将抽采井附近煤层的瓦斯抽采干净。本方法利用增压泵将氧化剂转化为高压流体，使得煤层内闭合裂隙并发生扩展、延伸，以至相互之间发生连接贯通，形成相互交织的贯通裂隙网络，使得煤层抽采半径可控制，实现低渗透率煤层的均匀增透，提高了煤层渗透率，氧化剂能够氧化分解煤中有机质，产生溶蚀孔，扩大有机质孔隙直径，使煤层的渗透性增大，使瓦斯更容易通过孔裂隙系统渗流出来，提高抽采瓦斯的浓度，本方法最大优点在于增大瓦斯抽采的浓度的同时增加了瓦斯抽采的效率。
[0022]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高瓦斯抽采浓度的装置，其特征在于：包括抽采井和位于抽采井内的钻机，钻机下安装有钻头，钻机上安装有径向导向件，径向导向件上安装有连接件，连接件分别连通有进液管道和抽吸管道，进液管道一端安装有喷液装置，抽吸管道一端安装有抽吸装置，抽吸管道上安装有加热器，径向导向件内开设有第一导向管和第二导向管，第一导向管位于第二导向管的上方，喷液装置穿过第一导向管，抽吸装置穿过第二导向管，第一导向管和第二导向管均交接有单向挡板，抽吸装置上安装有瓦斯浓度检测器。2.根据权利要求1所述的一种提高瓦斯抽采浓度的装置，其特征在于：喷液装置的一端上加工有螺纹部，螺纹部上套设有螺旋套管，喷液装置的外侧转动连接有若干固定架，螺旋套管靠近固定架的一端上转动连接有若干撑杆，若干撑杆远离螺旋套管的一端均铰接于固定架的中部，喷液装置内部安装有增压泵，喷液装置的一端及其外侧周向均与增压泵连通有若干喷头。3.根据权利要求1所述的一种提高瓦斯抽采浓度的装置，其特征在于：抽吸装置内部安装有抽吸泵，抽吸装置一端安装有与抽吸泵连通的主抽吸头，抽吸装置外侧沿其周向安装有若干均与抽吸泵连通的副抽吸头，且主抽吸头和若干副...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂子淇，郭明涛，陈善乐，杨付领，岳虎，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：发明
国别省市：
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