一种煤层加热、注水设备及煤层加热注水方法与流程

1.本发明属于煤炭设备领域，尤其涉及一种煤层加热、注水设备及煤层加热注水方法。


背景技术：

2.煤炭作为我国的基础能源和工业原料，对我国国民经济建设发展起到至关重要作用。在煤炭资源开采过程中，由于煤层构造复杂、透气性差、高瓦斯含量以及多为煤与瓦斯突出煤层等特征，煤岩动力学灾害严重，瓦斯事故不仅造成了大量人员伤亡和财产损失，而且也带来了不良的社会影响。防治瓦斯灾害保障煤矿安全生产，是我国煤炭生产面临的首要和迫切的任务。目前，世界各主要产煤国均把抽采煤层瓦斯作为防止瓦斯事故的有效技术措施。
3.目前采取的防治瓦斯灾害措施有开采保护层、气相压裂以及水力压裂等，但是传统的抽采工艺钻孔造穴数量较多，钻孔施工进度缓慢，制约抽采钻孔抽采能力，严重影响区域瓦斯治理效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种煤层加热、注水设备，该设备结构简单，可注水预热煤层，通过水与瓦斯气体之间热量传递，加快煤层瓦斯运移速率，增强煤层透气性，并在温控系统实时调节预热温度，实现瓦斯的高效抽放。
5.提供一种煤层加热注水方法是本发明的另一个目的。
6.本发明的技术方案是：一种煤层加热、注水设备，包括注水系统，电加热系统，温度调控系统和履带行走机构，所述注水系统，包括供水箱、调压泵，所述供水箱的出水口与调压泵管道连接，所述温度调控系统，包括温控箱、加热箱，所述加热箱设置有入水口和出水口，入水口与调压泵管道连接，出水口与煤层注水孔管道连接，所述加热箱内设置有温度传感器、电加热管，温度传感器与温控箱线路连接，温控箱控制电加热管的工作，所述履带行走机构顶部的连接架上四个角上设置有液压支柱，四个液压支柱顶端设置有安装板，所述注水系统，电加热系统，温度调控系统固定连接在安装板上。
7.所述温度传感器为若干个，围绕电加热管设置。
8.所述加热箱箱壁设置有绝缘密封隔热层。
9.所述电加热管端口设置有陶瓷密封。
10.所述电加热管，由若干u型加热元件并联组成，u型加热元件为无缝不锈钢材料，u型加热元件内中央布设螺旋式镍络合金发热电阻丝，管壁与电阻丝之间填充有优良绝缘导热性能的结晶氧化镁，且每个u型加热元件与各自保险串联。
11.所述加热箱的入水口和出水口，分别设置有电磁阀。
12.本发明设备的优点是：
1）、采用履带行走机构，设备小巧，机动灵活性强，方便随时随地改变工作地点，线路连接简单，操作维修便捷，且履带机构上设置有由液压支柱控制的安装板，可以控制车上各系统水平上下移动或呈角度转换工作； 2）温度调控系统可精准自动化调节加热箱温度，维持煤层加热水温度，高效提高瓦斯抽放效率； 3）电加热箱内的电加热设备采用串联与并联联合形式，确保电加热系统的安全可靠，延长电加热元件工作寿命，降低生产成本，避免因单个电加热元件故障导致电加热系统无法进行的问题，防止发生漏电短路引起的火灾事故，真正做到防爆效果。
13.一种煤层加热注水方法，包括以下步骤：（1）移动煤层加热、注水设备利用履带行走机构移动至一组瓦斯预抽钻孔位置；（2）移动煤层加热、注水设备上的供水箱通过调压泵与加热箱管道连接，用于加热煤层注水，（3）注入加热箱的水，通过电热管进行加热，由设置在电热管周围的温度传感器采集实时温度，并将实时温度反馈给温控箱，温控箱内的控制系统对比实时温度与预设温度，对电热管工作进行实时调控，实现输出水流的恒温控制，（4）从瓦斯预抽钻孔中选取一个钻孔为注水口，然后利用履带行走机构上设置的液压立柱调节设备与钻孔的位置，通过管道连接加热箱与注水口，将已加热水注入注水孔，孔内积水从其他钻孔排出，完成操作。
14.本发明的方法，利用履带行走机构，保证了整个注水过程的稳定性和灵活性，同时精准自动化调节温度， 保证热水的稳定注入，进而提高瓦斯抽采效率。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图。
16.图2为发明的电热管示意图。
具体实施方式
17.如图1、2所示，一种煤层加热、注水设备，包括注水系统，电加热系统，温度调控系统和履带行走机构，注水系统，包括供水箱1、调压泵2，供水箱1的出水口与调压泵2管道连接，温度调控系统，包括温控箱5、箱壁设置有绝缘密封隔热层的加热箱8，加热箱设置有入水口和出水口，入水口与调压泵管道连接，出水口与煤层注水孔管道连接，入水口设置有进水电磁阀3，出水口设置有出水电磁阀4，加热箱内设置有若干个温度传感器6、电加热管9，温度传感器6与温控箱5线路连接，温度传感器围绕电加热管9设置，温控箱5控制电加热管9的工作，可对水的加热情况进行实时反馈显示和调控，电热管端口设置有陶瓷密封；履带行走机构11顶部的连接架上四个角上设置有液压支柱16，四个液压支柱16顶端设置有安装板10，注水系统，电加热系统，温度调控系统固定连接在安装板10上，履带行走机构具有承载能力大、抓地力强、噪声低，行驶及通过性能强的优点，本发明还通过液压实现了对设备主体部分的升降及倾斜角度调节。
18.其中，电加热管9由若干u型加热元件95并联组成，u型加热元件95为无缝不锈钢材料，u型加热元件95内中央布设螺旋式镍络合金发热电阻丝，管壁与电阻丝之间填充有优良
绝缘导热性能的结晶氧化镁，且每个u型加热元件与各自保险92串联，最大避免了因个别线路短路或损坏造成的设备停机，并且提高了防爆性能，加强设备安全性。
19.使用方法，（1）利用电动机驱动履带行走机构，移动至一组瓦斯预抽钻孔中选取的合适注水钻孔；（2）利用注水管路连接好电加热箱与注水孔，打开进水阀，将供水箱内液态水经调压泵注入加热箱；（3）设定温控箱目标温度，加热箱开始工作；（4）加热管附近的温度传感器，将加热箱内实时温度经过信号转换器转化为电信号，传递至温控箱；（5）温控箱将接收的温度进行实时显示，且与预设温度进行对比分析，进而发出温度调控指令至加热箱，实现预设温度维稳目的；（6）打开出水阀，将已加热水通过注水管路注入注水孔，孔内积水从其他钻孔排出；（7）关闭进水阀，出水阀，温控箱开关，断电停止煤层加热、注水。
20.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。


技术特征：
1.一种煤层加热、注水设备，其特征在于：包括注水系统，电加热系统，温度调控系统和履带行走机构，所述注水系统，包括供水箱、调压泵，所述供水箱的出水口与调压泵管道连接，所述温度调控系统，包括温控箱、加热箱，所述加热箱设置有入水口和出水口，入水口与调压泵管道连接，出水口与煤层注水孔管道连接，所述加热箱内设置有温度传感器、电加热管，温度传感器与温控箱线路连接，温控箱控制电加热管的工作，所述履带行走机构顶部的连接架上四个角上设置有液压支柱，四个液压支柱顶端设置有安装板，所述注水系统，电加热系统，温度调控系统固定连接在安装板上。2.根据权利要求1所述的煤层加热、注水设备，其特征在于：所述温度传感器为若干个，围绕电加热管设置。3.根据权利要求1所述的煤层加热、注水设备，其特征在于：所述加热箱箱壁设置有绝缘密封隔热层。4.根据权利要求1所述的煤层加热、注水设备，其特征在于：所述电加热管端口设置有陶瓷密封。5.根据权利要求1所述的煤层加热、注水设备，其特征在于：所述电加热管，由若干u型加热元件并联组成，u型加热元件为无缝不锈钢材料，u型加热元件内中央布设螺旋式镍络合金发热电阻丝，管壁与电阻丝之间填充有优良绝缘导热性能的结晶氧化镁，且每个u型加热元件与各自保险串联。6.根据权利要求1所述的煤层加热、注水设备，其特征在于：所述加热箱的入水口和出水口，分别设置有电磁阀。7.一种煤层加热注水方法，包括以下步骤：（1）移动煤层加热、注水设备利用履带行走机构移动至一组瓦斯预抽钻孔位置；（2）移动煤层加热、注水设备上的供水箱通过调压泵与加热箱管道连接，用于加热煤层注水，（3）注入加热箱的水，通过电热管进行加热，由设置在电热管周围的温度传感器采集实时温度，并将实时温度反馈给温控箱，温控箱内的控制系统对比实时温度与预设温度，对电热管工作进行实时调控，实现输出水流的恒温控制，（4）从瓦斯预抽钻孔中选取一个钻孔为注水口，然后利用履带行走机构上设置的液压立柱调节设备与钻孔的位置，通过管道连接加热箱与注水口，将已加热水注入注水孔，孔内积水从其他钻孔排出，完成操作。

技术总结
本发明提供一种煤层加热、注水设备及煤层加热注水方法，包括注水系统，电加热系统，温度调控系统和履带行走机构，注水系统，包括供水箱、调压泵，供水箱与调压泵管道连接，温度调控系统，包括温控箱、加热箱，加热箱入水口与调压泵管道连接，出水口与煤层注水孔管道连接，加热箱内设置有温度传感器、电加热管，温度传感器与温控箱线路连接，履带行走机构顶部设置有液压支柱，液压支柱顶端设置有安装板，注水系统，电加热系统，温度调控系统固定连接在安装板上。该设备结构简单，可注水预热煤层，通过水与瓦斯气体之间热量传递，加快煤层瓦斯运移速率，增强煤层透气性，并在温控系统实时调节预热温度，实现瓦斯的高效抽放。实现瓦斯的高效抽放。实现瓦斯的高效抽放。


技术研发人员：张志晶 李思齐 孙剑 王宇翔 李敏 冯超 刘耀辉 弓晨 郭杨 焦韶禹 赵风华 姚于洁
受保护的技术使用者：山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/3/21