一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114165197A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111499598.X(22)申请日2021.12.09(71)申请人中国矿业大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路丁11号(72)发明人李峰王琛琛刘汉武孙润川相广友(74)专利代理机构郑州立格知识产权代理有限公司41126代理人张妍(51)Int.Cl.E21B43/00(2006.01)E21B43/26(2006.01)E21C37/12(2006.01)E21F7/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法(57)摘要本发明属于煤矿煤层卸压增透及瓦斯抽采技术领域，具体公开一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法，该装置主要由水箱、高压水泵、压力表、高压储水罐、气动阀、电磁阀组、控制柜等组成，该装置将高压水泵形成的高压水注入高压储水罐中，通过控制柜控制电磁阀、气动阀、引射泵的开闭形成高压脉冲流体，高压脉冲流体经输送杆到达胀裂器中，在高压脉冲流体作用下胀裂器产生周期性膨胀，从而对煤壁产生压缩‑膨胀‑压缩的周期性张压应力，使煤层中裂隙不断发育形成致密贯通的裂隙网络，从而达到煤层卸压、强化瓦斯抽采的目的。CN114165197ACN114165197A权利要求书1/1页1.一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置，其特征在于：包括水箱，与水箱出口通过第一管道相连的高压储水罐，高压储水罐出口通过第二管道和高压软管相连通，所述高压软管末端设有输送杆，输送杆端部设有胀裂器，所述胀裂器位于煤层内，所述第一管道上从左至右依次设有高压水泵和第一压力表，所述第二管道上从左至右依次设有第一气动阀、第二压力表以及位于第二管路末端的三通，所述三通右侧出口与高压软管相连通，三通上部出口与第三管路相连通，第三管路出口与水箱上部相连通，所述第三管路从右至左依次设有第二气动阀和引射泵，所述第一气动阀和第二气动阀通过控制电路与电磁阀组连接，所述高压水泵、引射泵和电磁阀组均由控制柜控制开合，所述控制柜含有PLC控制器、控制按钮及仪表盘，第一压力表和第二压力表通过传感器将电信号传输给控制器的仪表盘，所述高压储水罐进口和出口处均设有高压针阀。2.如权利要求1所述的脉冲水力裂切煤层卸压增透装置，其特征在于：所述胀裂器包括裂切软体，所述裂切软体充满液体时呈纺锤体状，且纺锤体的直径大于钻孔直径，裂切软体顶部设有上部壳体，裂切软体底部设有下部壳体，裂切软体中心贯穿有注液管，注液管顶部与上部壳体固定连接，注液管上位于裂切软体内的部分圆周上设有筛孔。3.如权利要求2所述的脉冲水力裂切煤层卸压增透装置，其特征在于：所述上部壳体、下部壳体、注液管均由硬质合金制作。4.如权利要求3所述的脉冲水力裂切煤层卸压增透装置，其特征在于：所述输送杆由多段杆体首尾相接组成，每段杆体上均设有刻度，每个杆体一端设有母接头，另一端设有公接头，公接头端部呈锥状且公接头上车有一个环形凹槽，环形凹槽内设有O型密封圈，环形凹槽左侧还设有一个环形凸起，所述母接头为与公接头相互匹配的U型卡槽状，杆体中心还设有通道。5.如权利要求4所述的脉冲水力裂切煤层卸压增透装置，其特征在于：位于输送杆前端的杆体一端设有公接头，另一端外表面车有锥形螺纹，该杆体通过其端部的锥形螺纹与高压软管固定连接。6.如权利要求1‑5任一所述的脉冲水力裂切煤层卸压增透装置的卸压增透方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）使用钻机钻孔至设计孔深处停钻，采用高压气体洗孔；（2）将胀裂器推进至煤层中，将系统连接好，并检查各个部分的气密性；（3）打开高压储水罐两端的针阀，在控制柜面板上启动高压水泵，直至高压储水罐中的压力达到预定值后关闭水泵；（4）依靠控制面板上的PLC控制器和操作按钮，系统通过电磁阀组按照设置的顺序依次打开及关闭第一气动阀、第二气动阀，实现脉冲水流的形成及裂切液的循环，达到胀裂器的周期性膨胀‑收缩进而对煤层形成周期性张压应力，在煤层中形成连续贯通的裂隙网络；（5）根据煤层的地质情况调节高压水泵的注水压力及开闭气动阀的频率从而实现脉冲压力及脉冲频率的调节，强化煤层卸压增透效果；（6）该钻孔裂切结束后，对下一个裂切钻孔重复步骤（1）‑（4），对煤层进行脉冲裂切，煤层卸压增透工作结束后，打开第二气动阀，对胀裂器进行排水卸压，拆除钻孔中的裂切装置，而后将裂切钻孔连接矿井瓦斯抽采系统进行抽采。2CN114165197A说明书1/5页一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法技术领域[0001]本发明属于煤矿煤层卸压增透及瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种脉冲水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法。背景技术[00