[发明专利]煤层地下松动方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭及煤层气开采技术领域，具体而言，涉及一种煤层地下松动方法及装置。

背景技术

赋存在地下的煤层被地下水所饱和，且受地压影响，孔隙、空隙、裂隙一般呈闭合状态，因而煤层天然透气性一般较差，可视为隔水层。煤层透气性受赋存深度和变质程度的影响，一般埋深越深透气性越差，同样，变质程度越高透气性也越差。煤炭下气化技术采用热化学方法，将地下煤层直接原地转化为可燃气体，实现了煤炭的化学开采，该技术的关键是利用煤层自身的透气性，将含有氧气的气化剂，送入煤层中，氧气通过扩散、对流等方式与煤层渗透、接触、反应，渗透式气化反应是保持气化过程稳定进行的关键所在。

然而煤层因自身禀赋的差异，对于高变质的烟煤、无烟煤以及深部煤层，由于煤层天然透气性差，气化剂与煤层接触传质阻力大，煤层易形成壁面式反应，往往随着壁面焦化、灰化而使气化反应会进一步恶化，进而造成气化稳定性差、煤层回采率低。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种煤层地下松动方法及装置，旨在解决煤层的透气性差导致的煤层气化稳定性差以及煤层回采率低的问题。

一个方面，本发明提出了一种煤层地下松动方法。该方法包括如下步骤：钻孔步骤，在地面至待松动煤层中钻设钻孔；输送步骤，将液体炸药和起爆药通入钻孔中并压入待松动煤层；松动步骤，将起爆药和液体炸药依次引燃，对待松动煤层进行松动。

进一步地，上述煤层地下松动方法中，钻孔步骤中，钻孔为垂直孔或斜孔，钻孔的方位沿待松动煤层主裂隙方向或最大主应力方向；或钻孔为定向孔或水平井，钻孔的方位沿垂直待松动煤层主裂隙方向或垂直最大主应力方向。

进一步地，上述煤层地下松动方法中，在钻孔步骤和输送步骤之间还包括：分段步骤，将待松动煤层划分为多个待松动煤层段。

进一步地，上述煤层地下松动方法中，输送步骤中，从位于钻孔底端的待松动煤层段开始，依次向各待松动煤层段输送起爆药和液体炸药；松动步骤中，将各待松动煤层段中的起爆药和液体炸药依次引燃，依次对各待松动煤层段进行松动。

进一步地，上述煤层地下松动方法，钻孔步骤和输送步骤之间还包括：注水步骤，向与钻孔间隔设置的预制孔内注入水，待松动煤层置于钻孔和预制孔之间。

进一步地，上述煤层地下松动方法，输送步骤和松动步骤之间还包括：注顶替液步骤，向预制孔内注入顶替液。

进一步地，上述煤层地下松动方法，松动步骤之后还包括：气化步骤，将气化剂输送至待松动煤层，并对待松动煤层进行气化。

本发明使用液体炸药和起爆药，并将液体炸药和起爆药压入待松动煤层的天然孔隙和裂隙中，液体炸药和起爆药在压力的驱使下可以不断地沿待松动煤层的孔隙、裂隙中渗透和扩展。之后再引燃液体炸药，使孔隙和裂隙中的液体炸药爆炸并且产生冲击波，继而使煤层碎裂，孔隙和裂隙得到扩展和延伸，从而在待松动煤层中形成一定的裂缝网络，大大提高了待松动煤层的透气性，形成渗透式地下气化过程，从而提高了待松动煤层地下气化过程的稳定性和煤层回采率。此外，液体炸药直接作用于待松动煤层，避免了对钻孔中套管的损坏；不需要人工松动煤层，本实施例提供的煤层松动方法为全部地面操作，避免了安全隐患。

一方面，本发明还提出了一种煤层地下松动装置。该装置包括：供液装置和连续管；其中，供液装置用于提供液体炸药和起爆药；连续管用于穿设于钻孔内，连续管的第一端与供液装置相连通，连续管的第二端对应于待松动煤层设置，连续管用于将液体炸药和起爆药输送至待松动煤层。

进一步地，上述煤层地下松动装置中，供液装置包括：输送泵和储液罐；其中，输送泵的出口与连续管的第一端相连通，输送泵的入口与储液罐相连通。

进一步地，上述煤层地下松动装置，还包括：一端开口的输气管、点火装置和喷液装置；其中，输气管的开口端与连续管的第二端相连通，点火装置和喷液装置均设置于输气管，喷液装置用于向待松动煤层输送液体炸药和起爆药，点火装置用于引燃液体炸药和起爆药。

进一步地，上述煤层地下松动装置，还包括：第一封隔器、第二封隔器；其中，第一封隔器和第二封隔器均设置于输气管，并且，点火装置和喷液装置均设置于第一封隔器和第二封隔器之间。

进一步地，上述煤层地下松动装置，还包括：传感器、控制器和报警器；其中，传感器设置于输气管，并且，传感器设置于第一封隔器的上方，传感器用于获取点火装置在钻孔中的深度值；控制器与传感器电连接，用于接收传感器获取的深度值，并在深度值大于预设值时发出驱动信号；报警器与控制器电连接，用于接收驱动信号并发出报警信号。