【技術實現步驟摘要】
本申請涉及瓦斯抽采，尤其涉及一種注氮驅替強化瓦斯抽采系統及方法。
技術介紹
1、隨著煤炭需求量逐漸增大，導致目前淺埋煤炭資源枯竭，煤炭開發向深部轉移，深部煤炭資源開發日益常態化。隨著開采深度增加，地應力不斷增高，瓦斯含量及壓力持續增大，高瓦斯含量的低透煤層增多，瓦斯災害防控壓力大，成為制約我國煤炭安全開采的重要因素。
2、傳統的鉆孔預抽技術難以克服煤層低透難題，預抽耗時長、鉆孔瓦斯流量衰減速度快，無法滿足采掘接替和安全生產需求。為解決煤層低透問題，通過保護層開采、水力壓裂或割縫、松動爆破、大直徑鉆孔及密集鉆孔等增透增流技術強化瓦斯抽放，以期提高煤層透氣性，實現煤與瓦斯安全共采。
3、上述增透增流技術雖然改善了煤層透氣性，但開采后期因煤層壓力下降，導致抽采效率下降的問題得不到根治。此外，保護層開采增透增流技術對于單一煤層難以實現。水力壓裂或割縫增透增流技術存在用水量大和水鎖效應。松動爆破增透增流技術易導致二次危害。大直徑鉆孔及密集鉆孔增透增流技術施工成本較高。故大多數增透增流技術因工藝復雜、增抽效果不佳，未廣泛應用。因此，迫切需要一種簡單且有效改善煤層透氣性，提高瓦斯抽采效率的新方式。
4、隨著科學技術不斷進步，注氣驅替瓦斯技術取得突破性進展。ecbm試驗提出將注氣應用于井下，采用注氣驅替(無水增透)提高煤層瓦斯抽采效率，取得了較大成功。目前，注氣源主要為co2、n2、空氣等一元或多元混氣。由于n2來源廣、制氮工藝成熟、注n2突出危險性低、n2涌出無污染等優點，因此，通過n2開展井下注氣驅替煤層
5、現有注氮驅替瓦斯抽采的方法，通過全程注氮的方式會導致注氮后期瓦斯抽采濃度下降，瓦斯抽采效率很難提高。
技術實現思路
1、本申請實施例通過提供一種注氮驅替強化瓦斯抽采系統及方法，能夠解決現有注氮驅替瓦斯抽采的方法，通過全程注氮的方式會導致注氮后期瓦斯抽采濃度下降，瓦斯抽采效率很難提高的問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術實施例的技術方案是：
3、第一方面，本專利技術實施例提供了一種注氮驅替強化瓦斯抽采系統，包括氮氣產生機構、注氮總管、注氮支管、壓力傳感器、第一電動分閥門、抽采支管、抽采總管、瓦斯抽放傳感器、瓦斯抽放泵、控制機構；
4、在煤層上施工注氣鉆孔，并在所述注氣鉆孔的氮氣驅替半徑范圍內施工抽采鉆孔；
5、所述氮氣產生機構的輸出端與所述注氮總管的一端連通；
6、所述注氮支管包括多根，多根所述注氮支管的一端均連通于所述注氮總管的另一端；
7、一根所述注氮支管的另一端伸入一個所述注氣鉆孔；
8、每根所述注氮支管上設置一個所述壓力傳感器和一個所述第一電動分閥門；
9、所述抽采支管包括多根，一根所述抽采支管的一端伸入一個所述抽采鉆孔；
10、每根所述抽采支管上設置一個所述瓦斯抽放傳感器；
11、多根所述抽采支管的另一端均連通于所述抽采總管的一端；
12、所述抽采總管的另一端與所述瓦斯抽放泵的輸入端連通；
13、所述氮氣產生機構、所述壓力傳感器、所述瓦斯抽放傳感器、所述瓦斯抽放泵、所述第一電動分閥門均與所述控制機構電連接。
14、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，所述氮氣產生機構包括制氮機和增壓結構；
15、所述制氮機與所述增壓結構連通；
16、所述增壓結構的輸出端與所述注氮總管連通；
17、所述制氮機和所述增壓結構均與所述控制機構電連接。
18、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，所述制氮機包括電控結構、低純氮氣罐、變壓吸附塔、高純氮氣罐和富氧排空管路；
19、所述低純氮氣罐的輸出端與所述變壓吸附塔的輸入端連通；
20、所述變壓吸附塔的輸出端與所述高純氮氣罐的輸入端連通；
21、所述高純氮氣罐的輸出端與所述增壓結構的輸入端連通；
22、所述排空管路的一端分別與低純氮氣罐和變壓吸附塔連通，另一端排空；
23、所述電控結構與所述控制機構、所述變壓吸附塔、所述高純氮氣罐和所述增壓結構電連接。
24、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，所述控制機構包括監控分站、可編輯邏輯控制器、井下環網交換機和地面核心交換機；
25、所述氮氣產生機構、所述壓力傳感器、所述瓦斯抽放傳感器、所述瓦斯抽放泵、所述第一電動分閥門均與所述監控分站電連接；
26、所述監控分站與所述可編輯邏輯控制器電連接；
27、所述可編輯邏輯控制器與所述井下環網交換機電連接；
28、所述井下環網交換機和所述地面核心交換機電連接。
29、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，注氮驅替強化瓦斯抽采系統，還包括防爆電源；
30、所述防爆電源與所述監控分站和所述可編輯邏輯控制器分別電連接。
31、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，注氮驅替強化瓦斯抽采系統，還包括自動放水器；
32、所述抽采總管的另一端與所述自動放水器的輸入端連通；
33、所述自動放水器的輸出端與所述瓦斯抽放泵的輸入端連通。
34、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，所述注氣鉆孔和所述抽采鉆孔交替設置。
35、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，注氮驅替強化瓦斯抽采系統，還包括ch4濃度傳感器和co濃度傳感器；
36、每根所述抽采支管上還設置一個ch4濃度傳感器和co濃度傳感器；
37、ch4濃度傳感器和co濃度傳感器均與控制機構電連接。
38、結合第一方面，在一種可能的實現方式中，注氮驅替強化瓦斯抽采系統，還包括第一電動總閥門；
39、所述第一電動總閥門設置于所述注氮總管上；
40、所述第一電動總閥門與所述控制機構電連接。
41、第二方面，本專利技術實施例提供了一種注氮驅替強化瓦斯抽采方法，其特征在于，基于上述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，包括：
42、在煤層上施工注氣鉆孔，并在所述注氣鉆孔的氮氣驅替半徑范圍內施工抽采鉆孔；
43、多次執行抽采步驟；
44、所述抽采步驟包括：
45、將產生的氮氣通過注氮支管注入所述注氣鉆孔，并對所述抽采鉆孔的瓦斯通過抽采支管進行抽采；
46、當所述抽采支管的瓦斯濃度達到最高時，減小氮氣的注入壓力至抽采支管中瓦斯濃度穩定；
47、暫停注氮30min～60min至瓦斯濃度上升。
48、本專利技術實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，包括氮氣產生機構、注氮總管、注氮支管、壓力傳感器、第一電動分閥門、抽采支管、抽采總管、瓦斯抽放傳感器、瓦斯抽放泵、控制機構；
2.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述氮氣產生機構包括制氮機和增壓結構；
3.根據權利要求2所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述制氮機包括電控結構、低純氮氣罐、變壓吸附塔、高純氮氣罐和富氧排空管路；
4.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述控制機構包括監控分站、可編輯邏輯控制器、井下環網交換機和地面核心交換機；
5.根據權利要求4所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，還包括防爆電源；
6.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，還包括自動放水器；
7.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述注氣鉆孔和所述抽采鉆孔交替設置。
8.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，還包括CH4濃度傳感器和CO濃度傳
9.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，還包括第一電動總閥門；
10.一種注氮驅替強化瓦斯抽采方法，其特征在于，基于權利要求1～9任一項所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，包括氮氣產生機構、注氮總管、注氮支管、壓力傳感器、第一電動分閥門、抽采支管、抽采總管、瓦斯抽放傳感器、瓦斯抽放泵、控制機構；
2.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述氮氣產生機構包括制氮機和增壓結構；
3.根據權利要求2所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述制氮機包括電控結構、低純氮氣罐、變壓吸附塔、高純氮氣罐和富氧排空管路；
4.根據權利要求1所述的注氮驅替強化瓦斯抽采系統，其特征在于，所述控制機構包括監控分站、可編輯邏輯控制器、井下環網交換機和地面核心交換機；
5.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：林海飛，陳曉旭，徐培耘，雙海清，周斌，張曉龍，王崇智，季鵬飛，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：
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