[发明专利]一种高压水与干冰联合作用增透装置及方法

说明书

本发明公开了一种高压水与干冰联合作用增透装置及方法，涉及高瓦斯低透气性煤层瓦斯的强化抽采技术领域，供水管与水箱连接，供水管上安装有供水闸阀和流量表，水箱的一侧与压裂泵连接，压裂泵的上部设置有第一压力表和卸压阀，水箱的另一侧通过三通连接有卸压软管和高压胶管，卸压软管上安装有第一卸压闸阀，高压胶管上设置有进水闸阀、第二压力表、第二卸压闸阀和孔口闸阀，高压胶管与水力压裂钻孔连接，且水力压裂钻孔设置在煤层内，水力压裂钻孔内部前端设置有封孔材料，水力压裂钻孔内部后端设置有保温封装干冰。

技术领域

本发明涉及一种高压水与干冰联合作用增透装置及方法，具体为高瓦斯低透气性煤层瓦斯的强化抽采技术领域。

背景技术

中国的煤层普遍具有瓦斯高而透气性低的特征，且随着煤矿开采深度的增加，煤层的透气性会进一步降低，不利于瓦斯的抽采和瓦斯灾害防治。对于未卸压的低透气性煤层抽采瓦斯，往往需要借助一些强化增透措施，如：“深孔预裂爆破”、“气体驱替”、“水力压裂”等。受地质和生产条件限制，各种增透技术均有其优缺点和适用条件，如“深孔预裂爆破”威力大但是有可能诱发瓦斯爆炸，“气体驱替”往往受到煤体原始透气性低的影响。目前，“水力压裂”增透在我国许多矿区应用较为广泛，其工艺也在不断完善中，如裂缝水阻塞瓦斯流动通道以及压裂过程中水压稳定性等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压水与干冰联合作用增透装置及方法，以解决上述背景技术中增透效果差、效果维持时间短和瓦斯内吸附瓦斯解吸难的难题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压水与干冰联合作用增透装置包括供水管1、供水闸阀2、流量表3、水箱4、第一压力表5、压裂泵6、卸压阀7、进水闸阀8、第一卸压闸阀9、卸压软管10、第二压力表11、第二卸压闸阀12、孔口闸阀13、高压胶管14、煤层15、水力压裂钻孔16、封孔材料17和保温封装干冰18，供水管1与水箱4连接，供水管1上安装有供水闸阀2和流量表3，水箱4的一侧与压裂泵6连接，压裂泵6的上部设置有第一压力表5和卸压阀7，水箱4的另一侧通过三通连接有卸压软管10和高压胶管14，卸压软管10上安装有第一卸压闸阀9，高压胶管14上设置有进水闸阀8、第二压力表11、第二卸压闸阀12和孔口闸阀13，高压胶管14与水力压裂钻孔16连接，且水力压裂钻孔16设置在煤层15内，水力压裂钻孔16内部前端设置有封孔材料17，水力压裂钻孔16内部后端设置有保温封装干冰18。

作为优选，所述的保温封装干冰18包含保温材料19、护管20、棉纱21、密封材料22、干冰23、端盖24和气孔25，干冰23设置在护管20内，护管20的内侧设置有保温材料19，干冰23的外侧设置有密封材料22，且密封材料22的外侧设置有棉纱21，棉纱21外侧安装有端盖24，端盖24上均布有数个气孔25。

作为优选，所述的干冰23为碎块状，遇水即在水压控制下迅速气化和溶解，可辅助压裂泵水力压裂，又可协调补偿较大裂隙生成时压裂钻孔内水压突降，缩短压裂时间。

作为优选，所述的保温材料19为特制的管状，两端采用密封材料22和棉纱21封堵，配合安装在护管20中。

作为优选，所述的密封材料22为粉状，具有一定隔热性和遇水速溶特性，在压裂前为干冰保温，在水力压裂时迅速溶解使高压水与干冰接触。

作为优选，所述的端盖24的表面为弧面状且带有多个气孔，便于护管20在钻孔中输送，及时使高压水与密封材料和干冰接触。

本发明一种高压水与干冰联合作用增透方法包括以下步骤：

a. 根据实际测定的抽采半径，在煤层中顺煤层交替布置水力压裂钻孔16和瓦斯抽采钻孔，瓦斯抽采钻孔作为压裂孔压穿煤体的观测孔；