CN104453827A - 一种高能电爆震提高煤层透气性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高能电爆震提高煤层透气性的方法，适用于提高煤矿低透气性煤层的透气性和瓦斯抽采效果。首先在需要进行瓦斯抽放的煤层内施工瓦斯抽采钻孔；将电爆震放电装置送入瓦斯抽采钻孔；用封孔装置将瓦斯抽采钻孔密封，从封孔装置预留的布线孔内引出放电装置的连接电缆，将连接电缆连接至储能装置；将储能装置通过电缆连接至发生装置，调节发生装置的电压至50KV，待电压稳定后，启动放电开关，放电装置产生的瞬间高能量作用于煤体，对煤体进行致裂增透。不需要对煤层注水，不会造成水锁效应，避免了水分子堵塞了瓦斯运移通道，影响瓦斯抽采效果。其方法简单，成本低，安全效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种高能电爆震提高煤层透气性的方法，尤其适用于提高煤矿低透气性煤层的透气性和瓦斯抽采效果。
背景技术
当前，提高瓦斯抽采效果的主要途径是煤层的致裂增透措施，即通过一定的技术措施在煤层内产生裂隙网，促使吸附在煤体内部的瓦斯解吸、流动，同时，为解吸后的瓦斯提供运移通道，进而进行瓦斯抽放。这其中关键的是采取何种有效技术措施来产生裂隙网，并且达到理想效果。现有的有效卸压增透技术主要有：密集钻孔、高压水射流割缝、深孔松动爆破以及水力压裂等。
开采保护层被认为是最为直接有效的煤层卸压增透技术。自20世纪50年代末期，我国开始在北票、南桐、中梁山、天府、松藻矿务局试验开采保护层防治煤与瓦斯突出，取得了显著效果，其后几十年该技术得到迅速发展。特别是1996年以来，淮南矿业集团采用该方法，解决了低透气性高瓦斯煤层群安全高效开采的有关技术问题，取得了重大突破。但是，开采保护层措施条件受限，仅适用于具备煤层群开采条件的矿井，对于单一煤层和煤层群开采的首采层，还需要采取其他有效的卸压增透技术措施。
密集钻孔抽采是目前最常用的瓦斯抽采法，尤其是对于具备施工底板抽放巷的煤矿，可以在底板巷内向预抽煤层施工密集抽放钻孔，提高瓦斯抽放效果，在瓦斯较大的煤层，还可以利用钻孔的“自喷”特性使部分煤体排出，造成孔群范围内剩余煤体卸压、膨胀变形，裂隙系统扩展、贯通，提高瓦斯抽放效果，这种方法要求钻孔的施工工程量大、成本相对较高。
高压水射流割缝是指通过钻孔内的高压喷嘴进行射流割缝，使之在煤层中形成人工缝槽，提高层内卸压增透的效果，提高煤层透气性系数，扩大单孔有效有效范围，以减少钻孔施工数量，提高瓦斯抽采量和抽采效率。
深孔松动爆破是指通过布置在煤层钻孔内的爆破孔的爆破，改善钻孔周围的裂隙分布特性，提高煤层的透气性，为提高瓦斯抽采效果创造条件，也是常采用的技术方法，重庆南桐煤矿开展煤层预裂爆破试验发现，瓦斯预抽率仅在10～12d就能达到35％左右，缩短抽放时间60％。但是其存在送药难等问题，特别是松软煤层，大大影响了其推广应用。
水力压裂是指通过向煤层钻孔内注入高压水，使钻孔周围煤体产生破裂，改善煤体透气性，为提高瓦斯抽采效果创造条件。国内外学者对其进行了大量的理论和实践探索，其有效影响范围大，并能有效沟通煤层内原生裂隙，形成瓦斯运移通道。但是，其缺点也很明显，与水力致裂增透导致油藏水锁损害的效应一样，煤层内注水同样也会对瓦斯吸附运移产生阻滞作用。
综上所述，现有的技术措施虽然比较多，但都存在一些难以解决的缺陷，因此，急需探讨一种有效的新方法和技术途径，在提高煤层透气性的同时，又不阻滞瓦斯在裂隙通道内的运移。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种新的煤层致裂增透方法，该方法不需要采用水力化措施，从而避免了水分子堵塞瓦斯运移通道，同时，又可以避免炸药爆破送药难、存在哑炮的难题。
技术方案：本发明的高能电爆震提高煤层透气性的方法，包括如下步骤：
a、在煤层内施工瓦斯抽采钻孔，将放电装置送入钻孔内；
b、用密封器对瓦斯抽采钻孔进行密封，同时将孔内连接放电装置的电缆从密封器内穿出瓦斯抽采钻孔外；
c、将穿出孔外的电缆经导线依次与放电开关、储能装置和发生装置相连接；
d、调节发生装置的电压至50KV，经储能装置储能，待电压稳定后，启动放电开关，通过放电装置释放能量，产生的瞬间高能量作用于煤体，从而对煤体产生致裂增透效果。
所述放电装置包括内设有放电腔体的放电装置壳体、从电装置壳体两端相对伸入放电腔体内的电极，相对伸入放电腔体内的电极间距为10cm，最大放电频率为0.01Hz。
所述发生装置的电压在0-50KV之间线性可调。
所述储能装置的电容为8μF。
所述密封器采用普通瓦斯抽采胶囊封孔器。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能够提高煤层的透气性系数，改善瓦斯的抽采效果，从而杜绝瓦斯事故的发生，也能提高煤层气资源的采收率。与现有技术相比：一是不需要对煤层注水，不会造成水锁效应，也就避免了水分子堵塞了瓦斯运移通道，影响瓦斯抽采效果。二是不存在深孔松动爆破的送药问题，更不会存在哑炮的问题，不影响后期煤层的开采。其方法简单，成本低，瓦斯抽采效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构布置示意图。
图2是放电装置结构图。
图3是本发明在煤矿井下的施工立体结构示意图。
图中：1－煤层；2－瓦斯抽采钻孔；3－放电装置；4－密封器；5－孔内电缆；6－连接导线；7－放电开关；8－储能装置；9－发生装置；10－放电装置壳体；11－电极；12－放电腔体；13－螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的高能电爆震提高煤层透气性的方法，具体步骤如下：
a、首先在需要进行瓦斯抽放的在煤层1内施工瓦斯抽采钻孔2，将放电装置3送入钻孔内；所述放电装置3包括内设有放电腔体12的放电装置壳体10、从电装置壳体10两端相对伸入放电腔体12内的电极11，电极11外露端用螺母13固定，相对伸入放电腔体12内的电极间距为10cm，最大放电频率为0.01Hz。
b、用密封器4对瓦斯抽采钻孔2进行密封，同时将孔内连接放电装置3的电缆5从密封器4内穿出瓦斯抽采钻孔2外；所述密封器4采用普通瓦斯抽采胶囊封孔器。
c、将穿出孔外的电缆5经导线6依次与放电开关7、储能装置8和发生装置9相连接；所述储能装置8采用电容为8μF的储能器；所述发生装置9采用电压在0-50KV之间线性可调的发生装置。
d、调节发生装置9的电压至50KV，经储能装置8储能，待电压稳定后，启动放电开关7，通过放电装置3释放能量，产生的瞬间高能量作用于煤体1，从而对煤体1产生致裂增透效果。
Claims (5)
1.一种高能电爆震提高煤层透气性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在煤层（1）内施工瓦斯抽采钻孔（2），将放电装置（3）送入钻孔内；
b、用密封器（4）对瓦斯抽采钻孔（2）进行密封，同时将孔内连接放电装置（3）的电缆（5）从密封器（4）内穿出瓦斯抽采钻孔（2）外；
c、将穿出孔外的电缆（5）经导线（6）依次与放电开关（7）、储能装置（8）和发生装置（9）相连接；
d、调节发生装置（9）的电压至50KV，经储能装置（8）储能，待电压稳定后，启动放电开关（7），通过放电装置（3）释放能量，产生的瞬间高能量作用于煤体，从而对煤体（1）产生致裂增透效果。
2.根据权利要求1所述的高能电爆震提高煤层透气性的方法，其特征在于：所述放电装置（3）包括内设有放电腔体（12）的放电装置壳体（10）、从电装置壳体（10）两端相对伸入放电腔体（12）内的电极（11），相对伸入放电腔体（12）内的电极间距为10cm，最大放电频率为0.01Hz。
3.根据权利要求1所述的高能电爆震提高煤层透气性的方法，其特征在于：所述发生装置（9）的电压在0-50KV之间线性可调。
4.根据权利要求1所述的高能电爆震提高煤层透气性的方法，其特征在于：所述储能装置（8）的电容为8μF。
5.根据权利要求1所述的高能电爆震提高煤层透气性的方法，其特征在于：所述密封器（4）采用普通瓦斯抽采胶囊封孔器。
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