[发明专利]二次利用顺层钻孔注液氮冷冻煤体快速消突装置与方法

摘要

二次利用顺层钻孔注液氮冷冻煤体快速消突装置，包括制液氮机、液氮存储罐、注液氮机、温度显示器以及沿区域性验证不达标的煤层内自左向右依次设置的第一顺层钻孔、第二顺层钻孔、第三顺层钻孔、第四顺层钻孔、第五顺层钻孔和第六顺层钻孔，液氮存储罐的底部设有轮子；本发明适用于回采工作面每推进10‑50m区域性验证不达标，采用顺层钻孔抽采瓦斯存在抽采空白带的情况，通过已经施工的顺层钻孔注液氮，利用液氮（‑196℃）的低温特性快速冷冻煤体，营造低温（0℃以下）环境，抑制煤体瓦斯解吸、降低瓦斯的放散速度和瓦斯的解吸量，实现快速消突，有效的解决了煤层瓦斯抽采中存在的抽采空白带、抽采时间长、工程量及耗资大的问题，并提高了采煤作业的效率。

主权项

1.二次利用顺层钻孔注液氮冷冻煤体快速消突装置的使用方法，其特征在于：所述的二次利用顺层钻孔注液氮冷冻煤体快速消突装置包括制液氮机、液氮存储罐、注液氮机、温度显示器以及沿区域性验证不达标的煤层内自左向右依次设置的第一顺层钻孔、第二顺层钻孔、第三顺层钻孔、第四顺层钻孔、第五顺层钻孔和第六顺层钻孔；制液氮机、液氮存储罐和注液氮机底部均设有轮子，制液氮机、液氮存储罐和注液氮机均通过轮子滚动连接在巷道内的轨道上，液氮存储罐外设有一层保温层，液氮存储罐的顶部设有进液接头，液氮存储罐的左侧底部设有出液接头，制液氮机通过第一管道与液氮存储罐的进液接头连接，第一管道上设有第一阀门，进液接头上设有第二阀门，出液接头上设有第三阀门，出液接头通过第二管道与注液氮机的进液口连接，第二管道上设有第四阀门；第一顺层钻孔、第二顺层钻孔、第三顺层钻孔、第四顺层钻孔、第五顺层钻孔和第六顺层钻孔内均设有瓦斯抽采管，第一顺层钻孔内的瓦斯抽采管通过第三管道连接有第一四通，第三管道上设有第五阀门，第一四通的第二接口通过第四管道与注液氮机的出液口连接，第四管道上设有第六阀门，第一四通的第三接口连接有第五管道，第五管道上设有第七阀门；第二顺层钻孔的孔底设有第一温度传感器；第三顺层钻孔内的瓦斯抽采管通过第六管道连接有第二四通，第六管道上设有第八阀门，第二四通的第二接口连接有第七管道，第七管道上设有第九阀门，第二四通的第三接口通过第八管道与第一四通的第四接口连接；第四顺层钻孔的孔底设有第二温度传感器；第五顺层钻孔内的瓦斯抽采管通过第九管道连接有第三四通，第九管道上设有第十阀门，第三四通的第二接口连接有第十管道，第十管道上设有第十一阀门，第三四通的第三接口通过第十一管道与第二四通的第四接口连接，第三四通的第四接口连接有第十二管道，第十二管道上设有第十二阀门；第六顺层钻孔的孔底设有第三温度传感器；温度显示器通过数据信号线分别与第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器连接；第一管道和进液接头之间通过第一变径转换接头密封连接，出液接头和第二管道之间通过第二变径转换接头密封连接；所述的使用方法包括以下步骤：（1）计算出注液氮时间t；（2）在区域性验证不达标的区域连接好所有管道和阀门，并检测管道的密封性；（3）进行注氮作业：关闭所有阀门后，打开第一阀门和第二阀门，然后启动制液氮机，用手触摸出液接头，当出液接头变凉时，依次打开第三阀门、第四阀门、第六阀门、第五阀门、第八阀门和第十阀门，启动注液氮机同时打开温度显示器，观察温度显示器上的示数；（4）通过注液氮机向第一顺层钻孔、第三顺层钻孔和第五顺层钻孔注入液氮，注入时间为t后，关闭第六阀门、第五阀门、第八阀门、第十阀门和注液氮机，然后再关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和制液氮机；然后观察温度显示器上的示数，当温度显示器上显示第二顺层钻孔、第四顺层钻孔和第六顺层钻孔内的温度示数都降至0℃以下，卸下第一顺层钻孔内的瓦斯抽采管与第三管道的连接、第三顺层钻孔内的瓦斯抽采管与第六管道的连接以及第五顺层钻孔内的瓦斯抽采管与第九管道的连接，接着将第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器取出；当温度显示器上显示第二顺层钻孔、第四顺层钻孔和第六顺层钻孔内的温度示数中有一个温度位于0℃以上，待温度显示器上的示数变化缓慢停止后，依次打开第五阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门和第十一阀门，将顺层钻孔中的气态的氮气全部排出，待氮气全部排出后，再次关闭第五阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门和第十一阀门，然后重复步骤（3）‑（4），直至温度显示器上的示数为0℃以下为止。