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[發明專利]一種液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法有效

專利信息
申請號: 201710896755.8 申請日: 2017-09-28
公開(公告)號: CN107476794B 公開(公告)日: 2019-05-07
發明(設計)人: 王圣程;姜慧;祿利剛;殷惠光;張朕 申請(專利權)人: 徐州工程學院
主分類號: E21B43/26 分類號: E21B43/26
代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205 代理人: 張旭
地址: 221000 江蘇省徐州市泉山區南三環*** 國省代碼: 江蘇;32
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 瓦斯抽采鉆孔 氮氣 煤體 高溫氮氣 磁化水 液氮氣化 液氮 透氣性 增透 加熱 體內 工作面巷道 蓄熱 液氮凍結 加熱罐 內壓力 氣化的 弱化區 注入管 凍融 氣化 滲流 注滿 滲入 破裂 升高 重復 施工
【權利要求書】:

1.一種液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法,其特征在于,采用的氮氣增透裝置包括液氮罐(1)、液氮量觀測儀(2)、第一液氮輸送絕熱管(3)、第一氮氣回流管(6)、液氮緩沖罐(8)、第二液氮輸送絕熱管(9)、第二控制閥(10)、封孔管連接裝置(11)、氮氣加熱罐(12)、第三控制閥(13)、第二氮氣回流管(15)、高溫氮氣注入管(16)、第四控制閥(17)、三通閥(20)、回流口連接管(21)、磁化水注入管(22)和第五控制閥(23),液氮量觀測儀(2)固定在液氮罐(1)上,液氮罐(1)的出口通過第一液氮輸送絕熱管(3)與液氮緩沖罐(8)的進口連通,液氮緩沖罐(8)的回流口通過第一氮氣回流管(6)與液氮罐(1)的回流口連通,液氮緩沖罐(8)的出口通過第二液氮輸送絕熱管(9)及封孔管連接裝置(11)與封孔管(24)的進口連接,所述封孔管(24)通過封孔段(25)固定在瓦斯抽采鉆孔(26)內,封孔管(24)的管壁上開設有氮氣回流口(19)和磁化水注入口,磁化水注入口與磁化水注入管(22)的一端連通,氮氣回流口(19)通過回流口連接管(21)與三通閥(20)其中一個端口連通,三通閥(20)另外兩個端口分別通過第二氮氣回流管(15)和高溫氮氣注入管(16)與氮氣加熱罐(12)的回流口和氮氣加熱罐(12)的出口連通;第一液氮輸送絕熱管(3)上設有第一控制閥(4),第二液氮輸送絕熱管(9)上設有第二控制閥(10),第二氮氣回流管(15)上設有第三控制閥(13),高溫氮氣注入管(16)上設有第四控制閥(17),磁化水注入管(22)上設有第五控制閥(23);其工作時的具體步驟為:

A、在工作面巷道內根據煤體傾向施工向下的瓦斯抽采鉆孔(26);

B、采用高壓注漿法對瓦斯抽采鉆孔(26)進行密封并設置封孔管(24);

C、打開第五控制閥(23),通過磁化水注入管(22)及封孔管(24)向瓦斯抽采鉆孔(26)內注入磁化水,磁化水的注入壓力為2~4MPa,持續時間為1~2h,然后磁化水向瓦斯抽采鉆孔(26)周圍的煤體內滲流;

D、關閉第五控制閥(23),靜置6~8h,然后打開第一控制閥(4)和第二控制閥(10),液氮罐(1)內的液氮經第一液氮輸送絕熱管(3)、液氮緩沖罐(8)、第二液氮輸送絕熱管(9)、封孔管連接裝置(11)及封孔管(24)向瓦斯抽采鉆孔(26)內注入液氮,直至注滿;

E、關閉第一控制閥(4)和第二控制閥(10),靜置2~3h,使瓦斯抽采鉆孔(26)內形成相對封閉的空間,液氮凍結滲入煤體(27)內的磁化水,并且一部分液氮經氣化轉變為氮氣,使瓦斯抽采鉆孔(26)內壓力升高;

F、打開第三控制閥(13),使瓦斯抽采鉆孔(26)內已氣化的氮氣經氮氣回流口(19)、回流口連接管(21)、三通閥(20)及第二氮氣回流管(15)進入氮氣加熱罐(12)內,直至瓦斯抽采鉆孔(26)內的液氮完全氣化后關閉第三控制閥(13);

G、重復步驟D~F,對瓦斯抽采鉆孔(26)實施多次液氮氣化循環,從而使煤體(27)形成弱化區;

H、氮氣加熱罐(12)對其內部收集的氮氣進行加熱,使氮氣的加熱溫度達到60~100℃的高溫氮氣,然后打開第四控制閥(17),使高溫氮氣經高溫氮氣注入管(16)、三通閥(20)及封孔管(24)注入瓦斯抽采鉆孔(26)內,使高溫氮氣對煤體(27)形成的弱化區進行致裂,最終達到增加煤體(27)的透氣性。

2. 根據權利要求1 所述液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法,其特征在于,所述步驟G的液氮氣化循環次數為4~8次。

3. 根據權利要求1 所述液氮氣化循環后注高溫氮氣增加煤體透氣性的方法,其特征在于,第一液氮輸送絕熱管(3)上設有第一逆止閥(5),第一氮氣回流管(6)上設有第二逆止閥(7),第二氮氣回流管(15)上設有第三逆止閥(14),高溫氮氣注入管(16)上設有第四逆止閥(18)。

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