[發明專利]一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設備及方法

在審

• 申請號: 202211454626.0
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115749926A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 章俊;劉旭;殷帥峰
• 申請（專利權）人: 安徽省皖北煤電集團有限責任公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B7/18;E21B43/26;E21B43/24;E21B3/02;E21B17/00;E21B17/046;E21B10/26;E21B10/43;E21B10/60
• 代理公司: 蘇州拓鴻知識產權代理有限公司 32664
• 代理人: 邢德玲

本發明公開了一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設備及方法，本發明的液態二氧化碳相變壓裂機構包括多節相變壓裂管構件，相鄰的兩節相變壓裂管構件之間同軸連接，且每節相變壓裂管構件的定壓剪切片正好正對所述旋切槽設置，旋切槽的設置，可有效的提高瞬間釋放高壓、高速的超臨界二氧化碳氣體沖擊煤層內部的效果，并保證氣體在瞬間沖擊煤層的接觸面積，提高沖擊增透的能力，保證煤層壓裂的效果與可靠性，本發明可以根據鉆孔以及切槽的間距，來自動調節各節相變壓裂管構件之間間距，結構簡單，方便，可調控性強。

技術領域

本發明具體是一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設備及方法，涉及瓦斯抽采增透相關領域。

背景技術

在煤礦開采過程中，隨著煤層開采深度的增加，煤層滲透性隨之減小，從而嚴重制約了煤層瓦斯抽采率和抽采效果。對此，需要向煤層和瓦斯集聚區域打鉆，將鉆孔接在專用的管路上，用抽采設備將煤層和采空區中的瓦斯抽至地面，加以利用；或排放至總回風流中。然而，如果隨著煤層深度的增加，其滲透性達到一定程度，僅僅依靠鉆孔后的抽采，難以保證抽采的效率，很難實現煤層中瓦斯有效抽出的目的。對此，需要采用增透技術以及增透設備來對煤層增透處理，目前的增透主要包括高壓水壓裂技術、爆破技術以及二氧化碳相變壓裂技術等，高壓水壓裂技術中所需設備的尺寸極大，壓裂裝備的限制導致難以實現井下的有效作業，而爆破技術效率高，但是，對于爆破技術要求較高，而且容易出現事故等問題，而二氧化碳相變壓裂技術不僅高效，而且易于控制，因此，這種技術的應用較為廣泛，然而，目前的這種技術僅僅依靠將液態的二氧化碳伸入鉆孔中，二氧化碳相變時難以最大化的發揮其體積瞬間增加的壓裂效果，影響壓裂能力。

發明內容

因此，為了解決上述不足，本發明在此提供一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設備及方法。

本發明是這樣實現的，構造一種提高瓦斯抽放效率的煤層增透設備，其包括鉆孔與高壓噴射旋切機構和液態二氧化碳相變壓裂機構，其中，所述鉆孔與高壓噴射旋切機構包括同軸布置的鉆孔機構和旋切機構，所述鉆孔機構用于對煤層進行鉆孔，所述旋切機構在鉆孔中沿著鉆孔的深度方向間隔的旋切出多個旋切槽，其特征在于，所述液態二氧化碳相變壓裂機構包括多節相變壓裂管構件，相鄰的兩節相變壓裂管構件之間同軸連接，且每節相變壓裂管構件的定壓剪切片正好正對所述旋切槽設置，所述鉆孔與高壓噴射旋切機構由控制器進行控制，以便根據所述鉆孔的深度來控制所述旋切機構作業，并使得相鄰的兩個旋切槽之間的間距等于相鄰兩節相變壓裂管構件的定壓剪切片之間的間距。

進一步，作為優選，所述鉆孔機構包括鉆桿、鉆桿安裝座、旋轉驅動機構、鉆頭組件，其中，所述鉆桿可轉動的套設安裝在所述鉆桿安裝座上，所述鉆桿安裝座固定支撐布置在待鉆孔的位置，所述鉆桿由所述旋轉驅動機構驅動轉動，所述鉆桿的最前端還設置有所述鉆頭組件，所述鉆頭組件的前端鉆頭能夠相對于所述鉆桿轉動。

進一步，作為優選，所述鉆頭組件包括鉆頭、前端防水電機和導向刀頭，所述鉆桿的最前端固定設置有所述前端防水電機，所述鉆頭固定安裝在所述前端防水電機的輸出端，所述鉆頭的整體為錐形結構，且所述鉆頭的四周設置有螺旋刃，所述鉆頭的最前端設置有與所述鉆桿同軸的導向刀頭，所述導向刀頭為圓柱結構，且所述導向刀頭的直徑為8-20mm，長度為20-80mm，所述前端防水電機的轉速至少為所述鉆桿轉速的三倍，且二者的轉動方向相同。

進一步，作為優選，所述鉆頭的最大外徑處的外徑大于所述前端防水電機的最大外徑處的外徑，且所述鉆頭的最大外徑處的外徑大于所述旋切機構的最大外徑處的外徑，且在鉆孔時，所述旋切機構能夠向鉆孔內噴射水流，所述鉆桿為空心結構，以便通過鉆桿的中心孔為所述前端防水電機的電源線提供容納布置空間。