[发明专利]低透性煤层的人造谐振波预抽技术

说明书

技术领域：

本发明属于煤层瓦斯预抽的技术领域，具体涉及一种低透性煤层的人造谐振波预抽技术，适应于煤矿井下工作面煤层瓦斯预抽。

背景技术：

就发明人所知，低透性高瓦斯煤层是造成煤矿瓦斯突出的物质基础，煤层瓦斯预抽技术的实施是防止煤层瓦斯突出降低瓦斯涌出量的重要技术手段，问题在于预抽低透性煤层的效果非常的差，目前增加煤层透气性的方法有：高压水致裂充填沙粒支撑，爆破致裂，卸压致裂等方法。上述方法中有的实施难度大，有的受煤层赋存条件限制，实施都有不同程度的困难，除开采卸压的方法可以增加煤层透气性，可以制造大量地裂隙，增加透气性外，其它方法实用性都很差，而卸压预抽受地质条件限制，又不能被广泛使用，因此低透性煤层的预抽瓦斯技术仍然是一个未被攻破的难题。

发明内容：

本发明的目的就是为弥补以上不足，提供的一种可防止煤层瓦斯突出，降低瓦斯涌出量，安全可靠，预抽低透性煤层瓦斯效果好，能被广泛使用的低透性煤层的人造谐振波预抽技术。

本发明是这样实现的，所述的低透性煤层的人造谐振波预抽术，其特征是在煤矿井下透性高瓦斯煤体(1)，掘进一个起震硐室(2)，在起震硐室(2)内设置一震动器(3)，并加支护(5)，在距起震硐室(2)一定距离的地方设置一安全硐室(6)，在安全硐室(6)内设置在一变频控制器(7)，在煤体的不同部位埋设震动检测器及安装瓦斯流量检测系统，通过不断地调整震动频率，得出震动频率与抽放量以及震动传播的范围的关系曲线图，找出最佳震动参数，安装瓦斯抽放管路连接瓦斯钻孔(4)，将瓦斯按要求抽放。

本发明的低透性煤层的人造谐振波预抽技术具有可防止煤层瓦斯突出，降低瓦斯涌出量，安全可靠，预抽低透性煤层瓦斯效果好，能被广泛使用的优点。

人造谐振波对煤层透气性的影响瓦斯赋存理论认为：煤层中的瓦斯主要是以吸附状态存在于煤层孔隙和裂隙中，煤层的电镜图象显示：低透性煤层的微裂隙是彼此隔绝互不连通的。这是低透性煤层难以预抽瓦斯的根本原因。又，煤层中高压瓦斯煤层与围岩压力是耦合平衡态，即瓦斯压力P1与煤层体的骨架支撑力P2之和等于该点的矿山压力P，部分瓦斯的泻出使得P1减小而P2增加，煤层的受压加大裂隙压缩阻止了瓦斯的进一步涌出，这就揭示了为什么低透性煤层中的钻孔初始有部分瓦斯涌出随后瓦斯便不再继续涌出的现象。大量的试验已证明煤层受到爆破震动后会增加瓦斯的涌出量，但持续的时间较短，说明煤层受震后裂隙在瞬间打开随后又重新闭合所以增加透气性震动爆破要多次的实施才有效，因此震动爆破的成本是很高的。如果有一种技术能使煤层的微裂隙重复不断地开启，瓦斯就可以持续地流动运移进入抽放系统。我们由此想到了谐振波，原因是谐振波在固体中主要是以横波和纵波两种形式传播的，只要谐振波的频率和煤层及围岩构成的震动体的频率一致，两者会发生共振，共振发生的条件只是频率相同，而与震动点的功率没有关系，所以只要找到这个频率，我们用一个较小的震动器，就可以完成谐振波的人工传播，使一定区域的煤体发生不断的震动从而提高煤层的透气性。

附图说明：

附图为低透性煤层的人造谐振波预抽技术震动器安置结构图

图中：

1.煤体，2.起震硐室，3.震动器，4瓦斯钻孔，5.支护，

具体实施方式：

下面结合附图实施例对本发明作进一步的详细说明，如附图所示的低透性煤层的人造谐振波预抽技术是，我们在煤矿井下透性高瓦斯煤体(1)中，掘进一个起震硐室(2)，在震硐室(2)内设置一震动器(3)，并加支护(5)，在距震硐室(2)一定距离的地方设置设置一安全硐室(6)，在安全硐室(6)内设置在一变频控制器(7)，在煤体的不同部位埋设震动检测器及安装瓦斯流量检测系统，通过不断地调整震动频率，使震动器(3)在震硐室(2)内，上下震动，通过支护(5)使煤体(1)与其通频起震动，将煤层瓦斯在变频控制器(7)的调整下，得出震动频率与抽放量以及震动传播的范围的关系曲线，找出最佳震动幅度和频率，按要求通过设置在煤体(1)上的瓦斯钻孔(4)抽出至瓦斯抽放管路输出。本发明所述的低透性煤层的人造谐振波预抽技术通过在山西省阳泉市阳煤集团一矿采煤工作面试验基本可行，效果明显，具有很好的推广前景。