一种二氧化碳爆破设备及驱替瓦斯的煤矿开采系统及方法
技术领域
[]#二氧化碳爆破#本发明属于瓦斯治理领域，涉及一种二氧化碳爆破设备及驱替瓦斯的煤矿开采系统及方法。
背景技术
[]我国大部分煤矿煤层渗透系数较低，且瓦斯含量较高，瓦斯治理难度大，严重影响煤矿生产安全。瓦斯抽采技术是煤矿日常生产中治理瓦斯灾害的常用方法，强化抽采瓦斯技术及配套装备对低透气性的高瓦斯矿井和突出危险煤层矿井尤为重要。
[]随着人们对瓦斯治理技术深入研究，许多新的煤矿开采方法被提出来，其主要原理为破坏地层裂隙结构、提高透气性，从而实现瓦斯气体的高效抽采，提高抽采率。目前较为成熟的开采技术有：水力冲孔、水力压裂、水力割缝法、深孔预裂爆破等增透工艺技术。但是上述技术同时也存在一些问题，如水力压裂法在顶底板条件较差的条件下，容易造成地层严重失稳破坏，不但消耗水量巨大，压裂液还污染地下水源；水力割缝法效果显著，适用于水平孔及上向孔作业，但消耗水量巨大，对未开采储层影响很大；深孔爆破法的炸药爆破的危险性大，易引起瓦斯爆炸。
[]现有的二氧化碳爆破设备及驱替瓦斯的开采实验系统具有以下几个方面缺点：(1)研究对象主要针对二氧化碳，很少有针对空气和氮气的，空气和氮气比二氧化碳施工安全性更高、成本更低。(2)致裂和驱替设备是单独分离的，造成了设备成本的增加，且巷道空间狭小，不利于过多大型设备存放。(3)有的设备操作不方便，不能对实验过程进行更好地控制，甚至存在安全隐患，给试验研究的开展带来极大不便。
发明内容
[]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种二氧化碳爆破设备及驱替瓦斯的煤矿开采系统及方法，可以灵活选择成本更低，安全性更高的气体进行致裂及驱替瓦斯，且致裂和驱替设备集成在一起，节省成本和占用空间。
[]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
[]一种二氧化碳爆破设备及驱替瓦斯的煤矿开采系统，包括依次连接的气源罐、高压泵和高压储气罐；
[]气源罐的气体为二氧化碳、氮气，空气及其他气体中的单一种类气体，或者多种气体的混合；
[]高压储气罐输出端分为两路，第一路采用致裂管依次连接有高压控制阀和其中一个注气管；第二路依次连接有减压阀、低压储气罐和另一个注气管；
[]两个注气管固定设置在煤层的孔眼内，注气管周围设置有抽气管。
[]优选的，气源罐输入端连接有第一阀，气源罐和高压泵之间连接有第一过滤器和第二阀，高压泵和高压储气罐之间连接有第三阀和第一温度计。
[]优选的，高压储气罐侧面设置有安全阀和第四阀。
[]优选的，高压储罐通过致裂管依次连接有第一压力计、第五阀，第五阀输出端分为两路，第一路通过致裂管依次连接有高压控制阀、第一止回阀、第二过滤器和其中一个注气管；
[]第二路依次连接有减压阀、第二温度计、第二压力计、低压储气罐、第七阀、第二止回阀、第三压力计、第三过滤器和另一个注气管；
[]低压储气罐侧面设置有第六阀。
[]优选的，致裂管内径为0.5?20cm，最大可承受30MPa以上。
[]优选的，注气管和抽气管的管外壁位于煤层孔口的部位，和煤层采用孔口密封的方式固定，注气管和抽气管位于煤层孔内部的管外壁与煤层密封接触面采用内部封孔的方式固定。
[]优选的，注气管或抽气管周面设置有0个或多个孔，多个孔以螺旋式进行排列、单向等间隔形式进行排列或双向等间隔对称排列。
[]优选的，注气管和抽气管采用多点法排布，注气管位于多个抽气管中间位置。
[]一种基于上述任意一项所述系统的二氧化碳爆破设备及驱替瓦斯的煤矿开采方法，包括以下步骤；
[]步骤一，在煤层中钻孔，放置注气管与抽气管；
[]步骤二，向气源罐注入气体，将气体注入高压泵，再将加压气体注入高压储气罐中；
[]步骤三，若进行致裂，则关闭减压阀，打开高压控制阀，高压气体进入注气管，进行二氧化碳爆破设备；若进行驱替，则关闭高压控制阀，打开减压阀，气体气压减小到驱替压力，气体注入低压储气罐后，气体再进入注气管，进行气体驱替。
[]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[]本发明将致裂和驱替设备集成在一起，作为两个支路连接高压储气罐，节省设备使用成本，减少了系统的占用空间，并且致裂和驱替设备集成在一起，方便进行操作控制；通过气源罐输送到系统内部进行致裂或者驱替的气体种类，可以是二氧化碳、氮气，空气及其他气体中的单一种类气体，或者多种气体的混合，可以灵活选择成本更低，安全性更高的气体。
[]进一步，注气管和抽气管管外壁与煤层密封接触面，采用内部封孔与孔口封口相结合的方式固定。内部封孔是将强裂隙带封到封孔段外侧，以此防止注入的气体泄漏，改善致裂、驱替生产效果，提高抽采效率；孔口密封是对封孔管起到固定作用，防止封孔管受高压而产生晃动或断裂，从而影响致裂或抽采效果。
