專利名稱：抑制煤與瓦斯突出的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及采礦業的安防技術領域，特別是涉及石門揭煤過程中抑制 煤與瓦斯突出的裝置。
背景技術：
縱觀采礦業特別是煤炭采掘業的歷史，隨著社會和科學技術的進步，采礦 作業的安全系數逐步得到了提高，礦難呈現了下降的趨勢，然而礦難卻還是時 有發生，這給國家財產和人民生命帶來了不可估量的損失，其中尤以瓦斯災害 而引發的礦難占很大的比例，這種情況也引起了國家和有關科技人員的高度重 視。
抑制煤與瓦斯突出是預防瓦斯災害的重要手段，目前，石門揭煤過程中抑 制煤與瓦斯突出的方法主要有超前鉆孔、鉆孔瓦斯抽放、放炮松動、水力沖孔、 水力割縫、水力壓裂和煤層注水等幾種。(1)超前鉆孔，就是在石門前方向煤 體內打幾個鈷孔，充分釋放煤體瓦斯，降低瓦斯壓力，增寬煤體的卸壓帶，避
免在石門揭煤時出現煤與瓦斯突出。(2)鉆孔瓦斯抽放，就是向含瓦斯煤層打 鉆，使煤層內的瓦斯釋放出來，并把釋放出來的瓦斯抽放出去，進行綜合利用。 (3)放炮松動，是指在煤體內裝藥爆破，對煤體進行松動，其一方面可造成煤 體卸壓，另一方面可提高煤體的透氣性和瓦斯的流動性。(4)水力沖孔，是在 石門揭煤前，使用高壓水射流，在突出煤層中沖出若干直徑較大的孔洞；沖孔 過程中排出了大量的瓦斯和一定數量的煤炭，因而在煤體中形成一定的卸壓、 排放瓦斯區域，可預防該區域突出的發生。(5)水力割縫，是瓦斯抽放方法中
的一種，就是在煤層中先打一鉆孔，然后用水槍沿鉆孔在煤層中沖出一條一定 寬度的割縫，這條割縫有兩種作用， 一是在割縫本身的范圍內相當于開采了一
個小的解放層，造成割縫上下煤體的卸壓，增大了煤層的透氣系數；另一個作 用是割縫在煤體中形成空間，在強大的地壓作用下，使割縫周圍的煤體向空間 流動，因而擴大割縫卸壓和煤層透氣系數增高的范圍。(6)水力壓裂，也是瓦 斯抽放方法中的一種，是通過將大量的高壓液體壓入煤層，迫使煤層破裂，形 成裂縫，并在壓裂液體中混入石英砂或其他支撐劑，使支撐劑充滿裂縫，以便 在停止壓裂后，支撐住裂縫，防止裂縫重新閉合。(7)煤層注水，防止煤與瓦 斯突出的機理是壓力水進入煤層可以破碎附近的煤體；水進入煤層內部的裂 縫和裂隙，使原始煤體濕潤；水封閉了瓦斯流動的通道；增加了煤的可塑性和 柔性，造成煤體的疏松；減少了煤體內部的應力集中和瓦斯放散的速度，因而 降低了突出的危險性。以上技術措施都以排放瓦斯、卸壓為目的。
發明內容
本實用新型的目的是改變以往防止煤與瓦斯突出的方法皆以排放瓦斯和卸 壓為目的的機理，提供一種以提高煤體強度和整體穩定性為目的，利用制冷設 備凍結掘進巷道前方一定區域煤巖體，提高煤巖體穩定性及其支撐能力，在掘 進巷道周圍形成一高強度阻隔突出動力源的結構，抵御掘進工作造成的應力集 中、高瓦斯壓力對煤巖體的動力性破壞，從而抑制煤與瓦斯突出的裝置。
本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現的該抑制煤與瓦斯突出 的裝置包括由高壓注液系統給石門巷道的煤層進行注液后所采用的低溫冷凍系 統；所述低溫冷凍系統包括放置于若干注液凍結鉆孔中的冷凍介質循環管線， 各冷凍介質循環管線的冷凍介質進口端和冷凍介質出口端分別并接在冷凍介質 供集管和冷凍介質回集管上；冷凍介質供集管通過冷凍介質循環水泵與制冷設
備蒸發器的冷凍介質輸出端相連，而冷凍介質回集管則與制冷設備蒸發器的冷
凍介質回流端相連；制冷設備蒸發器還與制冷系統相連。所述制冷系統包括低 溫制冷壓縮機和與之相連的制冷設備冷凝器，制冷設備冷凝器連通到通風口 。
本實用新型首先通過高壓注液系統給注液凍結孔注液，使煤體濕潤，然后 再通過低溫冷凍系統對煤體進行致冷，使掘進工作面前方的煤巖體凍結后，再 開始巷道的掘進和揭煤作業。由于煤體的降溫和凍結，降低了煤體內瓦斯解析 擴散滲流速度，提高了煤體強度和整體穩定性，使注液與煤體凍結轉化為阻隔 突出動力源的耗能結構，石門穿過煤層后，凍結煤體在自然環境下緩慢消融， 煤體內瓦斯緩慢解析和釋放，從而達到了抑制煤與瓦斯突出的目的。該裝置結 構簡單，防突效果好。
圖1是本實用新型的低溫冷凍系統實施前所采用的高壓注液系統的結構示 意圖2是本實用新型的低溫冷凍系統的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。
參見圖1，安裝在石門巷道1中的高壓注液泵4從注液補給裝置8吸液，通 過安裝在注液凍結鉆孔3中的注液管線6將液體注入煤層2，閥件7調節進入各 注液凍結鉆孔3中的流量。待煤層2濕潤后，停止高壓注液泵4，拆除高壓注液 系統。從圖2中可見，然后在注液凍結鉆孔3中安裝冷凍介質循環管線11，再 將冷凍介質循環管線11的冷凍介質進口端和冷凍介質出口端分別并接在冷凍介 質供集管12和冷凍介質回集管13上。冷凍介質供集管12與冷凍介質循環水泵
9的出液端相連，冷凍介質循環水泵9的吸液管則與制冷設備蒸發器14的冷凍 介質輸出端相連；冷凍介質回集管13則與制冷設備蒸發器14的冷凍介質回流 端相連，這樣就形成了低溫制冷介質循環冷凍系統。制冷設備蒸發器14中的熱 量通過制冷系統中的低溫制冷壓縮機15傳入制冷設備冷凝器16中，最后由制 冷設備冷凝器16排入到通風口。閥件10調節進入各注液凍結鉆孔3中冷凍介 質的流量。在冷凍介質循環水泵9與冷凍介質供集管12的連接通道上設有閥件 17;在冷凍介質供集管12與各冷凍介質循環管線11的連接處也分別設有閥件 18。
權利要求1、一種抑制煤與瓦斯突出的裝置，其特征在于它包括由高壓注液系統給石門巷道(1)的煤層(2)進行注液后所采用的低溫冷凍系統；所述低溫冷凍系統包括放置于若干注液凍結鉆孔(3)中的冷凍介質循環管線(11)，各冷凍介質循環管線(11)的冷凍介質進口端和冷凍介質出口端分別并接在冷凍介質供集管(12)和冷凍介質回集管(13)上；冷凍介質供集管(12)通過冷凍介質循環水泵(9)與制冷設備蒸發器(14)的冷凍介質輸出端相連，而冷凍介質回集管(13)則與制冷設備蒸發器(14)的冷凍介質回流端相連；制冷設備蒸發器(14)還與制冷系統相連。
2、 根據權利要求l所述的抑制煤與瓦斯突出的裝置，其特征在于所述與制冷設備蒸發器(14)相連的制冷系統包括低溫制冷壓縮機(15)和與之相連 的制冷設備冷凝器(16)，制冷設備冷凝器(16)連通到通風口。
3、 根據權利要求1或2所述的抑制煤與瓦斯突出的裝置，其特征在于在冷凍介質循環水泵(9)與冷凍介質供集管12的連接通道上設有閥件(17);在冷凍介質供集管(12)與各冷凍介質循環管線(11)連接處分別設有閥件(18);在冷凍介質回集管(13)與制冷設備蒸發器(14)的連接通道上也設有閥件(10)。
專利摘要本實用新型屬于采礦業的安防技術領域，目的在于提供一種以提高煤體強度和整體穩定性為目的從而達到抑制煤與瓦斯突出的裝置。本實用新型包括由高壓注液系統給煤層進行注液后所采用的低溫冷凍系統，所述低溫冷凍系統包括放置于若干注液凍結鉆孔中的冷凍介質循環管線，各冷凍介質循環管線與冷凍介質供集管和冷凍介質回集管相連；冷凍介質供集管和冷凍介質回集管通過冷凍介質循環水泵與制冷設備蒸發器相連，制冷設備蒸發器還與制冷系統相連。由于煤體的降溫和凍結，降低了煤體內瓦斯解析擴散滲流速度，提高了煤體強度和整體穩定性，從而達到了抑制煤與瓦斯突出的目的，該裝置結構簡單，防突效果好。
文檔編號E21F5/00GK201068805SQ20072006420
公開日2008年6月4日 申請日期2007年8月15日 優先權日2007年8月15日
發明者文 萬, 濤 馮, 劉河清, 劉金海, 周利華, 王衛軍, 王海橋, 謝東海, 趙伏軍 申請人:湖南科技大學