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专利号: 2020110133293
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于超声波的自增压煤体致裂增透强化瓦斯抽采方法,其特征在于,具体步骤为:

A、在煤层上方的高位抽放巷内选择一个位置向下打设增透钻孔,增透钻孔的最深处穿过岩层伸入煤层中、且不穿过煤层;

B、根据增透钻孔的深度,选择所需数量的PVC管首尾相连组成传输线保护管,传输线保护管一端固定有超声波振子,将传输线保护管的该端伸入增透钻孔内并达到最深处,传输线保护管另一端通过钢筋固定在增透钻孔的孔口处;传输线保护管内设有传输线,传输线一端与超声波振子电连接、另一端与处于高位抽放巷内的超声波发生器电连接;

C、在增透钻孔内靠近钻孔孔口的传输线保护管外部装有第一封孔囊袋,在增透钻孔内靠近煤层的传输线保护管外部装有第二封孔囊袋,第一封孔囊袋和第二封孔囊袋上分别对应装有第一囊袋注浆管和第二囊袋注浆管、且第一囊袋注浆管的注浆口和第二囊袋注浆管的注浆口均伸出增透钻孔外;将注浆管一端伸入增透钻孔并处于第一囊袋注浆管和第二囊袋注浆管之间,注浆管另一端伸出增透钻孔外;将注水管一端伸入增透钻孔并依次穿过第一封孔囊袋和第二封孔囊袋达到煤层内;在靠近注水管一端的注水管内部装有单向球阀、且单向球阀的出口朝向该端,注水管另一端伸出增透钻孔外;完成增透所需装置的布设过程;

D、将第一囊袋注浆管的注浆口和第二囊袋注浆管的注浆口分别与注浆泵连接,然后通过注浆泵使浆液分别注入第一封孔囊袋和第二封孔囊袋,使第一封孔囊袋和第二封孔囊袋均完全充起分别与增透钻孔的内壁压紧密封,此时将第一囊袋注浆管的注浆口和第二囊袋注浆管的注浆口与注浆泵断开并分别封堵,从而第一封孔囊袋、第二封孔囊袋和增透钻孔的内壁之间形成密封空间;将注浆管另一端与注浆泵连接,然后通过注浆泵使浆液注入密封空间内,待浆液注满密封空间后,将注浆管另一端与注浆泵断开并封堵,从而完成增透钻孔的封堵过程;

E、将注水管另一端与处于高位抽放巷内的水箱连接,水箱内的水受重力作用通过注水管到达增透钻孔的最深处,持续注入直至第二封孔囊袋和增透钻孔的最深处之间的水压超过注水管内水的重力,此时单向球阀关闭停止注水;

F、设定超声激励参数后启动超声波发生器,进而使超声波振子发出超声波,超声波在水中传递的损耗会转化为大量热量,从而使水温升高汽化增大增透钻孔最深处的压力,同时超声波在水中传递会产生空化效应,空化泡的产生和破灭会形成极高的拉应力;在空化效应和汽化增压的共同作用下,对增透钻孔最深处周围的煤体压裂形成裂隙;

G、当裂隙产生后,增透钻孔内的水及汽化后的水汽会进入裂隙内,从而使增透钻孔最深处的水压降低,当内部水压低于注水管内水的重力时,单向球阀打开使注水管内的水进入增透钻孔最深处,直至增透钻孔的最深处的水压再次超过注水管内水的重力,此时单向球阀关闭停止注水,并重复步骤F的压裂过程并形成新的裂隙;如此持续一段时间后关闭超声波发生器,从而完成对该增透钻孔最深处周围煤体的压裂增透过程;

H、在高位抽放巷内再选择一个位置,并重复步骤A至G,完成该位置的煤层压裂增透过程;如此循环,完成高位抽放巷内各个位置的煤层压裂增透过程;最后在高位抽放巷内向煤层打设多个瓦斯抽采钻孔,对煤层进行瓦斯抽采工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的自增压煤体致裂增透强化瓦斯抽采方法,其特征在于,所述第一封孔囊袋和第二封孔囊袋均为橡胶材质。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的自增压煤体致裂增透强化瓦斯抽采方法,其特征在于,所述注水管为不锈钢材质。