一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置及其使用方法

1.本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置及其使用方法。


背景技术：

2.近年来，由于我国煤矿开采逐步进入深部开采阶段，地应力高、瓦斯抽采困难等问题尤为突出，而解决这一问题的关键就在于瓦斯抽采。目前，常采用的瓦斯抽采方法主要有：水力压裂、深孔爆破、水力割缝、保护层开采，但是这些技术应用起来存在一些缺陷，例如：水力压裂容易造成水锁现象，堵塞瓦斯运移的通道；深孔爆破送药困难；水力割缝在软煤层应用效果较差，而且因排渣问题，不适用于向下打的钻孔；保护层开采不适应在单一煤层开采。因此，开发应用范围更广的煤层增透方法以解决低透气煤层瓦斯抽采困难的问题尤为重要。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置及其使用方法，其能够有效将钻孔中的煤体流态化，使固体转换为气体或液体，从而在钻孔内造出更大孔穴，扩大钻孔卸压增透范围，同时消耗掉钻孔内游离和周围媒体解析的瓦斯，减少瓦斯从钻孔中的涌出。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置及其使用方法，包括供气控制系统、点火监测系统以及排烟系统，所述供气控制系统包括两个分别用于填充氧化剂和还原剂的气瓶，所述气瓶的出口通过第一回火防止器连接软管，所述软管上设有流量控制阀和流量计并连通耐高温管，所述耐高温管另一端伸入钻孔内并连通混合喷火器，所述耐高温管伸入钻孔内的部分被隔热套管包裹并设有第二回火防止器，所述混合喷火器被隔热套管包裹并且其喷火端裸露在外；所述点火监测系统包括与耐高温导线相连的点火控制器，所述耐高温导线另一端伸入隔热套管内与点火器连通，所述点火器装入混合喷火器中，所述排烟系统包括其中一端伸入钻孔内的排烟管道，所述排烟管道沿着其远离钻孔的方向上依次设置有阀门、气固分离器、阻火器以及换热器；所述钻孔的出口设有用于起到密封作用的封孔料；
6.优选地，所述软管通过快速接头连通耐高温管。
7.优选地，所述隔热套管由若干节螺纹连接在一起的隔热管组成。
8.优选地，所述排烟管道深入钻孔的一端距离混合喷火器的喷火端0～5米。
9.优选地，所述封孔料沿着钻孔长度方向的厚度大于2米。
10.优选地，所述点火器包括分别与耐高温导线连接的感温探针和点火针。
11.本发明还提供一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置的使用方法，具体包括以下步骤：
12.a、将两个耐高温管分别与混合喷火器连接；耐高温管上装好第二回火防止器；将点火器装入混合喷火器中，将耐高温导线、耐高温管用钢带喉箍进行捆扎后并穿入隔热套管中，根据孔深确定隔热套管长度；
13.b、将排烟管道和隔热套管送入到打好的钻孔中，并对钻孔进行封孔处理；
14.c、将耐高温导线连接点火控制器；将耐高温管、软管、流量计、流量控制阀、第一回火防止器、气瓶连接好，各个连接处做好密封处理；两个气瓶内分别填充好氧化剂和还原剂，；
15.d、将排烟管道连接到专用烟气排放管道中；
16.e、打开两个气瓶以及软管上的流量控制阀门3，按照氧化剂和还原剂完全燃烧的比例进行控制流量；
17.f、操作完步骤e后，迅速启动点火控制器进行起爆；
18.g、当点火控制器上的温度显示面板上的温度读数上升到一定数值后不再上升趋于稳定时，通过流量控制阀减少还原剂供给量；当温度变化趋于稳定后，进一步调节流量控制阀，减小流量计，实现煤体中还原剂的自我供给，氧化剂外部供给；
19.h、计算气瓶中消耗的还原剂和氧化剂用量，当判断出用量已达到设计值，能够燃烧掉钻孔内一定煤体积时，依次关闭两个气瓶和流量控制阀；
20.i、将排烟管道连接水管，对钻孔中进行注水，保持注水压力大于1mpa，注水大于1小时。
21.本发明的有益效果在于：
22.本发明能够实现钻孔周围煤体流态化转移，扩大钻孔孔穴，从而增大钻孔卸压半径，产生更多裂隙，增强透气性，同时消耗钻孔孔穴扩大过程中产生的可燃气体。该装置结构简单，操作方便，需要的人工较少，能够有效的解决煤层透气性插，瓦斯抽采困难的问题，在该领域中有着广泛的实用性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明实施例提供的一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置的结构示意图；
25.图2为本发明实施例提供的隔热套管的结构示意图；
26.图3为本发明实施例提供的点火器结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1、气瓶；2、第一回火防止器；3、流量控制阀；4、流量计；5、软管；6、快速接头；7、耐高温管；8、点火控制器；9、耐高温导线；10、封孔材料；11、钻孔；12、第二回火防止器；13、点火器；14、混合喷火器；15、隔热套管；16、排烟管道；17、感温针；18、点火针；19、阀门；20、气固分离器；21、阻火器；22、换热器。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1至图3所示，一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置及其使用方法，包括供气控制系统、点火监测系统以及排烟系统，所述供气控制系统包括两个分别用于填充氧化剂和还原剂的气瓶1，所述气瓶1的出口通过第一回火防止器2连接软管5，所述软管5上设有流量控制阀3和流量计4并连通耐高温管7，所述耐高温管7另一端伸入钻孔11内并连通混合喷火器14，混合喷火器14将氧化剂、还原剂进行混合，以备后续燃烧；
31.所述耐高温管7伸入钻孔11内的部分被隔热套管15包裹并设有第二回火防止器12，所述混合喷火器14被隔热套管15包裹并且其喷火端裸露在外，混合喷火器14有10％
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60％部分处于隔热套管15中；所述点火监测系统包括与耐高温导线9相连的点火控制器8，所述耐高温导线9另一端伸入隔热套管15内与点火器13连通，所述点火器13装入混合喷火器14中；
32.所述排烟系统包括其中一端伸入钻孔11内的排烟管道16，所述排烟管道16沿着其远离钻孔11的方向上依次设置有阀门19、气固分离器20、阻火器21以及换热器22；所述钻孔11的出口设有用于起到密封作用的封孔料10；
33.所述软管5通过快速接头6连通耐高温管7。
34.所述隔热套管15由若干节螺纹连接在一起的隔热管组成。
35.所述排烟管道16深入钻孔11的一端距离混合喷火器14的喷火端0～5米。
36.所述封孔料10沿着钻孔11长度方向的厚度大于2米。
37.所述点火器13包括分别与耐高温导线9连接的感温探针17和点火针18，所述点火控制器8包括温度显示面板，温度显示面板能够显示感温探针17检测的实时温度，点火控制器8还包括微型pc机，微型pc机用于存储历史温度数据以及控制点火器13工作。
38.本发明实施例还提供一种钻孔内燃烧煤体卸压增透装置的使用方法，具体包括以下步骤：
39.a、将两个耐高温管7分别与混合喷火器14连接；耐高温管7上装好第二回火防止器12；将点火器13装入混合喷火器14中，将耐高温导线9、耐高温管7用钢带喉箍进行捆扎后并穿入隔热套管15中，根据孔深11确定隔热套管15长度；
40.b、将排烟管道16和隔热套管15送入到打好的钻孔11中，并对钻孔11进行封孔处理；
41.c、将耐高温导线9连接点火控制器8；将耐高温管7、软管5、流量计4、流量控制阀3、第一回火防止器2、气瓶1连接好，各个连接处做好密封处理；两个气瓶1内分别填充好氧化剂和还原剂，；
42.d、将排烟管道16连接到专用烟气排放管道中；
43.e、打开两个气瓶1以及软管5上的流量控制阀门3，按照氧化剂和还原剂完全燃烧的比例进行控制流量；
44.f、操作完步骤e后，迅速启动点火控制器8进行起爆；
45.g、当点火控制器8上的温度显示面板上的温度读数上升到一定数值后不再上升趋于稳定时，通过流量控制阀3减少还原剂供给量；当温度变化趋于稳定后，进一步调节流量控制阀3，减小流量计4，实现煤体中还原剂的自我供给，氧化剂外部供给；
46.h、计算气瓶1中消耗的还原剂和氧化剂用量，当判断出用量已达到设计值，能够燃烧掉钻孔11内一定煤体积时，依次关闭两个气瓶1和流量控制阀4；
47.i、将排烟管道16连接水管，对钻孔11中进行注水，保持注水压力大于1mpa，注水大于1小时。
48.本发明通过将氧化剂和还原剂在钻孔11内进行受控燃烧，点燃周围煤体，煤体在高温下与氧化剂反应，通过控制氧化剂供给量，从而控制钻孔11内燃烧速率；煤体燃烧后主要产物为气体，便于及时排除；煤体的不断燃烧转化为卸压提供更大自由面和空间，在地应力的作用下自有空间周围形成裂隙网。钻孔11内的高温高热在煤体内部产生温度梯度，因而产生不均匀的热应力使煤体不断破裂脱落，同时，高温的存在也促使煤体不断解析出可燃气体，支持孔内进一步燃烧。
49.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。