[实用新型]一种超声激励与水力割缝一体化装置、复合强化瓦斯抽采系统

说明书

本实用新型公开了一种超声激励与水力割缝一体化装置、复合强化瓦斯抽采系统，包括套管，套管顶部固定有水力割缝钻头，水力割缝钻头的周向上设有若干水力割缝钻头射流孔，套管底部通过高压软管连接至高压泵，水力割缝钻头的下部设置有超声波换能器，且超声波换能器套设在套管上，所述超声波换能器通过电缆连接至超声波发生器。本实用新型通过超声激励与水力割缝的有机结合，实现了两种单项技术的优势互补，有效促进煤层瓦斯解吸，提高煤层渗透率，解决矿井瓦斯抽采技术难题，且适用于各种复杂地质条件，应用范围较广。

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯治理技术领域，具体涉及一种超声激励与水力割缝一体化装置、复合强化瓦斯抽采系统。

背景技术

我国煤层瓦斯赋存地质条件复杂，煤层渗透率低、瓦斯含量高，导致瓦斯难于抽采，严重制约了矿井的安全高效回采，同时，我国煤层气埋深2000m 以内的储量约3.146×10¹³m³，该部分资源的开发利用既可以有效降低大气温室效应，又可以降低煤矿瓦斯灾害。

为了高效抽采煤层瓦斯，国内外学者开展了大量的煤层瓦斯激励开采技术研究，主要包括：人工造穴、水力割缝、水力压裂、注气和物理场激励等，但各种单项技术都有其优缺点，不能满足各种各样的复杂瓦斯地质条件。

超声波在促进煤层瓦斯解吸扩散方面，其作用机理主要是超声波的机械振动、热效应作用。首先，超声波在煤体内传播过程中产生机械振动，煤体质点发生位移并易破碎，使煤体中产生新的裂缝网，造成煤的裂隙和孔隙增多，有利于煤层气的扩散和渗流；其次，实验表明，声波热效应可以促进瓦斯解吸扩散，降低煤对瓦斯的吸附能力。但受机械波特性限制，超声波在煤体内的传播衰减速度快，因此其造缝效果有限。

水力割缝技术利用高压水射流切割一条具有一定宽度和厚度的水平卸压槽，形成煤体裂隙通道，但伴随着裂隙形成的过程，大量的压裂水进入到煤体的裂隙通道内，水浸润煤体后，堵塞煤体内微观孔隙，不利于瓦斯解吸，同时煤体裂隙通道内的水也阻碍了煤层瓦斯的扩散。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声激励与水力割缝一体化装置、复合强化瓦斯抽采系统，用于解决现有技术的问题，本实用新型通过超声激励与水力割缝技术的有机结合，不仅能够解决各个单项技术存在的问题，而且能够进一步提高瓦斯抽采效果。一方面超声波借助水媒介能够得到有效传播，利于提高水力割缝后煤体微裂隙的进一步拓展；另一方面，超声波能够有效解除水封现象，破碎雾化煤体裂隙内的水分，疏通瓦斯裂隙通道，有利于瓦斯的扩散。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种超声激励与水力割缝一体化装置，包括套管，套管顶部固定有水力割缝钻头，水力割缝钻头的周向上设有若干水力割缝钻头射流孔，套管底部通过高压软管连接至高压泵，水力割缝钻头的下部设置有超声波换能器，且超声波换能器套设在套管上，所述超声波换能器通过电缆连接至超声波发生器。

进一步地，超声波换能器内侧与套管外侧之间设有滚珠轴承。

进一步地，套管外侧设有螺纹。

进一步地，包括设置在煤层上的措施钻孔，水力割缝钻头及超声波换能器设置在措施钻孔中，措施钻孔的两侧对称设置有抽采钻孔，抽采钻孔中设置有瓦斯抽采管路，瓦斯抽采管路的底部连接有瓦斯输送管路。

进一步地，瓦斯抽采管路上设置有采样口，采样口上设置有截止阀。

进一步地，瓦斯抽采管路的底部通过法兰盘连接有瓦斯输送管路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：