[發明專利]低透難解吸煤層爆破與注氣聯合增強瓦斯抽采裝置及方法

在審

• 申請號: 202111180499.5
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113790080A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 范超軍;文海歐;梁冰;李勝;楊振華;楊雷
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/00;E21B43/26;E21B33/13;E21B43/16
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種低透難解吸煤層爆破與注氣聯合增強瓦斯抽采裝置及方法，裝置的孔內組件包括PDC鉆頭、鉆桿、螺旋葉片及爆破增透堵頭；鉆頭和堵頭位于鉆桿兩端，堵頭外側設有封孔囊袋；螺旋葉片設在鉆桿表面；鉆桿上設有若干燃爆控制器；孔外組件包括燃爆混合氣供給機構和智能點火控制柜；燃爆控制器外接燃爆混合氣輸入管和燃爆點火導線，二者密封穿過爆破增透堵頭后接入與燃爆混合氣供給機構相連的控制柜。方法為：利用孔內組件打完平行孔后留置鉆孔內并封孔；制備燃爆混合氣，通過燃爆混合氣輸入管和燃爆控制器注入鉆孔內；注氣結束后啟動燃爆控制器進行點火，引爆混合氣利用爆炸沖擊制造裂隙；移除孔內組件，安裝瓦斯抽采管和二氧化碳注氣管，進行瓦斯抽采。

技術領域

本發明屬于煤巖增透瓦斯抽采技術領域，特別是涉及一種低透難解吸煤層爆破與注氣聯合增強瓦斯抽采裝置及方法。

背景技術

目前，隨著能源需求量的不斷增加，煤礦開采深度也在不斷加大，深部煤巖長期處于高地應力環境，其滲透性普遍較低，導致深部開采條件下瓦斯抽采難度加大，瓦斯突出問題成為制約礦井生產安全的重要因素。

常規的瓦斯抽采技術包括水力壓裂技術、卸壓抽采技術及深空爆破技術等，這些瓦斯抽采技術普遍存在工程量大、效率低、安全性差、對環境影響較大的缺點。

另外，在進行常規的煤巖增透瓦斯抽采時，傳統的操作方式都是先進行打鉆孔，然后撤除鉆孔設備，之后再執行煤巖增透，最后開展常規的瓦斯抽采，但在面對低透氣性難解吸煤層時，其瓦斯抽采效果并不理想。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種低透難解吸煤層爆破與注氣聯合增強瓦斯抽采裝置及方法，在完成鉆孔打鉆后，無需撤除鉆孔設備，可快速啟動爆破增透，煤巖增透結束后，利用二氧化碳驅替完善的方式完成瓦斯抽采。通過本發明可有效增加低透氣性難解吸煤層的裂隙發育程度，進一步增強了瓦斯抽采效果，有效降低了瓦斯突出、瓦斯爆炸風險。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種低透難解吸煤層爆破與注氣聯合增強瓦斯抽采裝置，包括孔內組件和孔外組件；所述孔內組件包括PDC鉆頭、鉆桿、螺旋葉片及爆破增透堵頭；所述PDC鉆頭安裝在鉆桿底端，所述爆破增透堵頭安裝在鉆桿頂端且位于鉆孔孔口處；在所述爆破增透堵頭外側套裝有充氣式封孔囊袋；所述螺旋葉片設置在鉆桿的桿體表面；在所述鉆桿的桿體表面設有若干燃爆控制器，每個燃爆控制器均外接有燃爆混合氣輸入管和燃爆點火導線；所述孔外組件包括燃爆混合氣供給機構和智能點火控制柜，在智能點火控制柜內還設有燃爆混合氣控制閥組；所述燃爆點火導線密封穿過爆破增透堵頭與智能點火控制柜相連；所述燃爆混合氣輸入管密封穿過爆破增透堵頭與智能點火控制柜內的燃爆混合氣控制閥組的出氣端相連，燃爆混合氣控制閥組的進氣端與燃爆混合氣供給機構相連。

所述燃爆控制器位于相鄰的兩片螺旋葉片中間處，且相鄰的兩處燃爆控制器之間具有90度相位角，全部燃爆控制器在鉆桿桿體上呈螺旋狀態空間分布。

所述燃爆控制器包括點火電極、燃爆混合氣噴氣孔、噴氣孔密封板、密封板支撐導向桿、密封板支撐導向孔、密封板復位彈簧、彈簧定位板及三通管；在所述鉆桿桿體上開設有點火電極安裝孔，所述點火電極位于點火電極安裝孔內；所述燃爆混合氣噴氣孔數量為兩個且對稱分布在點火電極兩側；所述密封板支撐導向孔位于燃爆混合氣噴氣孔外側，所述噴氣孔密封板位于燃爆混合氣噴氣孔的出口側，所述密封板支撐導向桿位于密封板支撐導向孔內，密封板支撐導向桿一端與噴氣孔密封板相固連；所述密封板復位彈簧位于密封板支撐導向孔內，所述密封板支撐導向桿另一端與密封板復位彈簧一端相固連，密封板復位彈簧另一端通過彈簧定位板與鉆桿桿體相固連；兩個所述燃爆混合氣噴氣孔的進口側通過三通管與燃爆混合氣輸入管相連通；所述點火電極與燃爆點火導線相連接。