[发明专利]气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置

说明书

本发明提供一种气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置。本发明通过脉动式气体对煤层进行增压预裂，从而解决开采过程中液态二氧化碳相变膨胀爆破不可控而诱发瓦斯爆炸的问题，提高瓦斯开采安全性。并且还解决了软煤层弱化通透问题，以及煤层裂隙和孔洞封闭高水压问题，降低了开采难度。进一步通过量子能植入使瓦斯更容与煤层脱离，提高抽采效率。

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯治理技术领域，尤其涉及一种气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置。

背景技术

提高煤层的增透性，有效的排放煤层中的瓦斯是矿井区域防治瓦斯煤与瓦斯突出的最有力措施之一。通过瓦斯抽放可降低煤层的瓦斯含量和压力，从而消除煤与瓦斯突出隐患。目前国内主要采用水刀切割钻孔技术，利用CO₂相变和高压水压裂煤层提高煤层的增透性。

CO₂相变致裂技术是利用液态CO₂在一定温度下迅速汽化膨胀而研发出的一种物理爆破技术。存在的技术问题是爆炸压力过程不可预控，会诱导煤层瓦斯突出；其次是CO₂加热管安装和操作不慎会诱引起瓦斯爆炸；第三是大量的CO₂膨胀会导致环境的O₂含量下降。

高压水致裂技术是水加压后沿着煤层的层理和节理渗透，高压水作用在钻孔壁煤体上，煤体受力破碎、原始裂隙得到扩展，从而为瓦斯流动创造通道，起到增加煤层透气性和渗透性的作用。存在的问题是首先高压水在注射压裂过程中易造成高压水自身封存在煤层内，会诱导煤层瓦斯突出；其次是对于部分粉煤，大量水的浸泡有时会堵死节理和裂隙，降低煤体的通透性；第三是设备工艺复杂安装运输繁琐，综合成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法及装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法，包括：量子植入仓通过设置在钻孔口部的封孔器将脉动式气体输送至钻孔内；在所述量子植入仓向所述钻孔内输送所述脉动式气体的同时，所述量子植入仓内的超声波发生器产生超声波，产生的超声波随所述脉动式气体进入所述钻孔。

在一些可选的实施例中，该方法之前还包括：在钻机推进钻杆及钻头的过程中，将加压介质自钻杆的内通道输送至钻头，并且将携带有切割渣的介质自所述钻杆的外通道中抽取而出；停止钻削，将加压介质升压，升压后的加压介质通过水刀喷出切割岩体以形成刀缝，抽出钻杆及钻头。

在一些可选的实施例中，所述的气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法，还包括：空气源热泵产生具有热量的空气，并将所述具有热量的空气输送至气箱内；高压空气脉动泵将所述气箱内的具有热量的空气作为空气源，产生所述脉动式气体，并输送至所述量子植入仓内。

在一些可选的实施例中，所述加压介质为加压水或高压气体；所述加压水的压强为5-20Mpa；所述高压气体的压强为煤层抗压强度的1.2-2倍；所述高压气体为空气或氮气。

在一些可选的实施例中，所述的气体脉动量子能植入预裂增透瓦斯抽采方法，还包括：携带有切割渣的介质输送至渣气分离器，所述渣气分离器分离排出渣、水及气体。

在一些可选的实施例中，所述超声波发生器产生的超声波的频率为0.02MHz-8MHz。