[實用新型]一種控制煤礦瓦斯滲透的裝置

有效

• 申請號: 201520498288.X
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN204782955U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 賈劍
• 申請（專利權）人: 賈劍
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21F7/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 馮夢洪

技術領域

本實用新型屬于煤礦安全、煤礦瓦斯抽采、煤層瓦斯開采的技術領域，具體涉及到一種控制煤礦瓦斯滲透的裝置。

背景技術

煤炭資源是目前我國的主要能源，即使隨著科技進步和節能工藝的發展，全國煤炭消費總量仍然呈現增長態勢，到2020年國內煤炭消費需求總量將超過25億噸。然而，隨著煤層開采深度的增加和開采速度的加快，煤礦安全事故頻發，尤其是煤礦瓦斯災害嚴重。煤礦瓦斯災害給國家和人民的生命財產安全帶來巨大威脅，煤礦瓦斯災害防治成為煤礦安全高效生產的必要措施。

煤礦瓦斯事故的發生與煤田地質條件密切相關。我國大部分煤田構造中原生孔隙和割理系統遭到破壞，后經長期的地應力和地溫共同作用下重新壓實固結，構造運動活動期產生的大量裂隙閉合，煤層透氣性降低，造成瓦斯抽采困難。因此，控制煤礦瓦斯滲透是瓦斯地質災害防治和煤層氣開采的關鍵。

煤礦瓦斯抽采受到煤層瓦斯賦存特性的制約，抽采效率不一、相差甚大。目前我國煤礦瓦斯抽采的主要方法是對采區卸壓增透，如保護層開采、底板巖巷穿層孔抽采、開采層爆破預裂增透、水力沖孔、水力割封等技術措施。但是，這些技術措施都存在工程成本高、對煤體破壞性強、易引發次生災害和裂縫隨地應力增大而閉合等缺點。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種控制煤礦瓦斯滲透的裝置，其能夠避免大面積破壞煤體強度，使瓦斯分子活性增強加速解吸，從而增加煤層瓦斯抽采的效率，提高煤層瓦斯抽采濃度和抽采量，確保煤礦采掘活動不受瓦斯涌出威脅。

本實用新型的技術解決方案是：這種控制煤礦瓦斯滲透的裝置，其為聲波發生裝置，在煤礦未抽采瓦斯區域，鉆出若干個鉆孔，將聲波發生裝置放入鉆孔下指定深度的位置，聲波發生裝置發出的聲波波長為λ，指定深度為1/4λ～1/2λ；聲波發生裝置產生頻率為30～500Hz、聲級為大于等于70dB的聲波，從而形成大量游離瓦斯。

本實用新型利用壓縮空氣為動力，通過聲波發聲裝置將頻率為30～500Hz、聲級為大于等于70dB的聲波導入瓦斯抽采鉆孔的1/4λ～1/2λ位置處；利用聲波在鉆孔中的直射、反射和繞射等形式疊加形成一個不留死角的強大諧振聲場，循環往復地作用在鉆孔內表面，聲波從鉆孔內表面滲透進入煤體形成機械波，通過機械波的傳播使煤體吸附瓦斯活性增強，分子間的滲透速度增快而形成游離瓦斯；當游離瓦斯大量增加時形成氣體正壓，游離瓦斯通過煤分子表面空間沿壓力差方向運動。因此能夠避免大面積破壞煤體強度，使瓦斯分子活性增強加速解吸，從而增加煤層瓦斯抽采的效率，提高煤層瓦斯抽采濃度和抽采量，確保煤礦采掘活動不受瓦斯涌出威脅。

附圖說明

圖1為煤樣取樣鉆孔布置示意圖；

圖2示出了不同干擾頻率與自然解吸狀態條件下煤樣解吸量隨時間的變化關系，圖2a為30～80Hz干擾頻率與自然狀態條件下煤樣解吸量與時間的關系，圖2b為80～130Hz干擾頻率與自然狀態條件下煤樣解吸量與時間的關系，圖2c為130～200Hz干擾頻率與自然狀態條件下煤樣解吸量與時間的關系，圖2d為200～500Hz干擾頻率與自然狀態條件下煤樣解吸量與時間的關系；

圖3為鉆孔擾動前后瓦斯抽采濃度、純量變化圖，圖3a為干擾前后總孔板平均瓦斯抽采濃度變化圖，圖3b為干擾前后總孔板最大瓦斯抽采濃度變化圖，圖3c為干擾前后總孔板平均瓦斯抽采純量變化圖，圖3d為干擾前后總孔板最大瓦斯抽采純量變化圖。

圖4為不同深度擾動下鉆孔瓦斯抽采濃度、純量變化圖，圖4a為鉆孔內不同深度低頻干擾后總孔板瓦斯抽采濃度變化圖，圖4b為鉆孔內不同深度低頻干擾后總孔板瓦斯抽采純量變化圖。

圖5為根據本實用新型的氣動聲波發聲裝置的結構示意圖。

具體實施方式

這種控制煤礦瓦斯滲透的裝置，其為聲波發生裝置，在煤礦未抽采瓦斯區域，鉆出若干個鉆孔，將聲波發生裝置放入鉆孔下指定深度的位置，聲波發生裝置發出的聲波波長為λ，指定深度為1/4λ～1/2λ；聲波發生裝置產生頻率為30～500Hz、聲級為大于等于70dB的聲波，從而形成大量游離瓦斯。