[发明专利]低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透装置及方法

说明书

低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透装置，包括脉冲放电反应器、电缆、高压脉冲发生器、压裂管、抽采管、高压胶管、微波发射器、同轴波导、微波转换器、微波发生器、第一封孔器、第二封孔器、注氮管、水箱、高压水泵、液氮泵和液氮罐；本发明还公开了低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透方法。本发明将水力压裂技术、电爆震技术、液氮冻融技术以及微波技术相融洽的结合起来，极大程度上的提高了煤层的渗透率、孔隙度，能够使煤层裂隙增多，提高液氮冻融效率，并进行循环作业，有利于裂隙中的冰溶化，大大改善低渗透煤层的渗透性，有助于提高瓦斯抽排的效果，大幅度减短瓦斯抽采所需的预计时间，为矿井的瓦斯抽采提供优越的前提条件。

技术领域

本发明属于低渗透煤层的增透技术领域，尤其涉及一种低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透装置及方法。

背景技术

瓦斯赋存于矿井煤体之中，但作为一种清洁能源，主要源于我国煤层低渗透、高吸附的影响，在开采的过程中不仅投入的成本高，并且瓦斯出采率也相对较低。为了提高瓦斯抽采率，国内外相继提出多种增透方法：水力压裂增透方法、水力割缝增透方法、高能气体增透方法、控制爆破增透方法、水力冲孔增透方法等。但随着井下的深度开采，现有的增透方法将逐渐无法满足矿井的生产需求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种将水力压裂技术、电爆震技术、液氮冻融技术以及微波技术结合起来提高增透效果的低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透装置，包括脉冲放电反应器、电缆、高压脉冲发生器、压裂管、抽采管、高压胶管、微波发射器、同轴波导、微波转换器、微波发生器、第一封孔器、第二封孔器、注氮管、水箱、高压水泵、液氮泵和液氮罐；

压裂管、电缆、同轴波导和注氮管伸入到冻融钻孔内，抽采管伸入到抽采钻孔内，冻融钻孔和抽采钻孔平行且相距3-8m，第一封孔器设置在冻融钻孔的孔口处将压裂管、电缆、同轴波导和注氮管外部进行密封；第二封孔器设置在抽采钻孔的孔口处将抽采管的外部进行密封，脉冲放电反应器和微波发射器均位于冻融钻孔内；

脉冲放电反应器通过连接架固定设置在压裂管的出口端，电缆在冻融钻孔内部的一端与脉冲放电反应器连接，电缆在冻融钻孔外部的一端与高压脉冲发生器连接，压裂管的进口端通过高压胶管与水箱连接，高压水泵设置在压裂管上并邻近水箱，注氮管的进口端与液氮罐连接，液氮泵设置在注氮管上并邻近液氮罐，微波发射器与同轴波导的微波输出端连接，同轴波导的微波输入端与微波转换器的微波输出端连接，微波转换器的微波输入端与微波发生器的微波输出端连接。

压裂管上设置有注水阀和压力表，注氮管上设置有注氮阀，抽采管上设置有抽采阀，注水阀和注氮阀均位于在冻融钻孔外部，抽采阀位于抽采钻孔外部。

在封孔器的外部到压裂管的出口端之间，电缆沿压裂管的外壁设置并通过防水胶布粘接，电缆与脉冲放电反应器的连接处绝缘密封，微波发射器与同轴波导之间的连接处绝缘密封。

低渗煤层电爆震及微波辅助液氮冻融增透装置的冻融增透方法，包括以下步骤：

（1）、选择施工地点的低渗煤层，向低渗煤层施工钻出一个冻融钻孔和一个抽采钻孔，冻融钻孔和抽采钻孔平行且相距3-8m；

（2）、将脉冲放电反应器通过连接架装在压裂管的一端，将电缆一端与脉冲放电反应器连接，然后将电缆沿压裂管的长度方向使用防水胶布固定到压裂管上，将同轴波导的微波输出端与微波发射器连接，将压裂管装有脉冲放电反应器的一端、同轴波导装有微波发射器的一端和注氮管的出口端一起送入冻融钻孔中，同时将抽采管的抽采端送入到抽采钻孔内，采用第一封孔器在冻融钻孔的孔口处进行封孔，采用第二封孔器在抽采钻孔的孔口处进行封孔；