[發(fā)明專利]可控沖擊波煤層增透評價系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110099452.X
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112943371A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張倍寧;馬新根;高健勛;孫福龍;楊萍;葛恒;鞠進(jìn);張永民;湯俊萍;王冰山;王維;徐浩;栗磊;殷裁云;劉杰;王耀輝
• 申請（專利權(quán)）人: 華能煤炭技術(shù)研究有限公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00;G09B25/00
• 代理公司: 北京薈英捷創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11726
• 代理人: 張陽

本發(fā)明提供一種可控沖擊波煤層增透評價系統(tǒng)，包括原位環(huán)境模擬子系統(tǒng)、可控沖擊波發(fā)生子系統(tǒng)、掃描子系統(tǒng)、氣體注入子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)；原位環(huán)境模擬子系統(tǒng)用于提供預(yù)設(shè)的溫度壓力模擬環(huán)境；可控沖擊波發(fā)生子系統(tǒng)包括控制器及可控沖擊波發(fā)生器；掃描子系統(tǒng)包括發(fā)射器及接收器；氣體注入子系統(tǒng)包括氣體注入泵、氣體管路及流量計；數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)用于根據(jù)氣體流量及掃描圖像分析測試煤樣的滲透率和內(nèi)部裂隙結(jié)構(gòu)變化。本發(fā)明可以確定可控沖擊波實驗對煤樣內(nèi)部裂隙結(jié)構(gòu)及滲透率的影響，得到模擬原位條件下可控沖擊波的煤層增透效果評價結(jié)果，上述觀測過程無需將測試煤樣卸壓取出，裂隙及滲透率演化特征觀測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤層增透技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種可控沖擊波煤層增透評價系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了保證煤礦的安全生產(chǎn)，常通過鉆孔預(yù)抽瓦斯，但是對于低透氣性的高瓦斯煤層，直接預(yù)抽的效果不甚理想，所以產(chǎn)生了多種煤層增透方法，以改善煤層的透氣性。

可控沖擊波技術(shù)作為一種新型的煤層增透技術(shù)，目前在礦井現(xiàn)場已開展相關(guān)的工業(yè)試驗，但對于可控沖擊波作用過程中煤體的裂紋擴(kuò)展機(jī)理，尤其是多次作用條件下煤體中裂隙形態(tài)變化研究較少。目前由于實驗條件限制，實驗室仍需卸壓取出試件觀測，在X光機(jī)下進(jìn)行掃描，煤體在卸載體積應(yīng)力過程中會產(chǎn)生新的裂隙，且原有裂隙的開度、長度等形態(tài)也會發(fā)生改變，導(dǎo)致取出后的煤體試件無法反映原巖應(yīng)力條件下煤體裂隙和滲透特性變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的是現(xiàn)有煤體試件需要卸壓取出后觀測，導(dǎo)致裂隙和滲透特性觀測結(jié)果不準(zhǔn)確。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種可控沖擊波煤層增透評價系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括原位環(huán)境模擬子系統(tǒng)、可控沖擊波發(fā)生子系統(tǒng)、掃描子系統(tǒng)、氣體注入子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)；所述原位環(huán)境模擬子系統(tǒng)包括夾持器、軸壓控制裝置、圍壓控制裝置及溫控裝置；所述原位環(huán)境模擬子系統(tǒng)用于提供預(yù)設(shè)的溫度壓力模擬環(huán)境；所述夾持器用于容納測試煤樣；所述可控沖擊波發(fā)生子系統(tǒng)包括控制器及可控沖擊波發(fā)生器，所述可控沖擊波發(fā)生器設(shè)置于所述夾持器中；所述掃描子系統(tǒng)包括發(fā)射器及接收器，所述發(fā)射器及所述接收器相對設(shè)置于所述夾持器兩側(cè)；所述氣體注入子系統(tǒng)包括氣體注入泵、氣體管路及流量計，所述氣體管路連通所述氣體注入泵及所述夾持器、所述夾持器及外界空間，所述流量計設(shè)置于所述氣體管路中；所述數(shù)據(jù)采集分析子系統(tǒng)與所述接收器及所述流量計連接，用于根據(jù)氣體流量及掃描圖像分析所述測試煤樣的滲透率和內(nèi)部裂隙結(jié)構(gòu)變化。

可選地，所述夾持器包括膠套、液壓頂板、液壓底板及外殼，所述膠套設(shè)置于所述液壓頂板、所述液壓底板及所述外殼圍成的空間內(nèi)；所述膠套用于容納所述測試煤樣。

可選地，所述外殼采用聚醚醚酮材料，和/或，所述膠套采用丁腈橡膠。

可選地，所述膠套的外壁與所述外殼的內(nèi)壁的距離為4-6mm，和/或，所述外殼的厚度為8-12mm。

可選地，所述軸壓控制裝置包括第一液壓管路，所述第一液壓管路連接至所述液壓頂板及所述液壓底板；所述圍壓控制裝置包括第二液壓管路，所述第二液壓管路連接至所述膠套及所述外殼之間空間。

可選地，所述第二液壓管路中的壓力液為去離子水。

可選地，所述溫控裝置設(shè)置于所述第二液壓管路，用于加熱所述第二液壓管路中的壓力液。

可選地，所述原位環(huán)境模擬子系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)臺，所述夾持器設(shè)置于所述轉(zhuǎn)臺上。

可選地，所述發(fā)射器為X光機(jī)，所述接收器為X射線接收器。

可選地，所述預(yù)設(shè)的溫度壓力模擬環(huán)境的軸壓及圍壓均大于25MPa、溫度大于70℃。