[发明专利]一种高功率脉冲波致裂含瓦斯煤体的伺服渗流装置

说明书

本发明涉及煤层气(矿井瓦斯)开采技术领域，特别是一种高功率脉冲波致裂含瓦斯煤体的伺服渗流装置，包括高功率脉冲发生机构，所述高功率脉冲发生机构通过导线与煤样相连接，使所述高功率脉冲发生机构工作时，所述高功率脉冲发生机构向所述煤样发射高功率脉冲，致裂所述煤样。采用本发明的有益效果为：采用高功率脉冲致裂煤体时，能够较为准确地确定对煤体致裂效果较好时所需的脉冲能量。

技术领域

本发明涉及煤层气(矿井瓦斯)开采技术领域，特别是一种高功率脉冲波致裂含瓦斯煤体的伺服渗流装置。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，我国对煤层的开发取得了突破性的进展。随着我国煤需求量的逐年增加，我国对煤层的开采也逐步向深部转移。深部煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高，容易导致矿井生产过程中发生煤与瓦斯突出动力灾害。为了防治发生煤与瓦斯突出灾害，确保安全生产，在对煤层进行开采前，需要对煤层中的瓦斯进行抽采。然而，深部煤层的透气性普遍较低，因而瓦斯抽采难度较大，为了降低瓦斯抽采的难度，在抽采瓦斯前需要采取措施增加煤层的渗透性。

煤层致裂增渗技术是解决深部低透气性煤层普遍存在微孔隙、低渗透率和高吸附难题的重要方法，国内外的学者对煤层致裂增渗技术进行了大量探索，取得了一定的进展。目前常用的煤层增渗技术主要有：开采保护层、密集钻孔、水力压裂、高压水射流割缝以及深孔松动爆破等。这些技术普遍存在工艺复杂、施工量大、成本高及应用范围有限等缺点。

近些年来，高功率脉冲技术被提出应用于煤层增透领域，在现场应用中取得了较好的效果。在采用高功率脉冲技术增加煤层渗透性的过程中，研究人员发现，高功率脉冲技术作用于煤层的增渗效果受到脉冲能量和煤体自身理化特征的影响，即采用高功率脉冲致裂煤体时，选用不同脉冲能量的高功率脉冲对相同理化特征的煤体进行致裂，致裂后煤体的渗透性并不相同；选用相同脉冲能量的高功率脉冲对不同理化特征的煤体进行致裂，致裂后煤体的渗透性也不相同。

在煤层开采的过程中，不同地区的煤层，其自身理化特征并不相同。采用高功率脉冲致裂煤体时，为了确保致裂后的煤体具有较好的渗透性，需要提前确定对煤体致裂效果较好时所需的脉冲能量。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对采用高功率脉冲致裂煤体时，如何确定对煤体致裂效果较好时所需的脉冲能量的问题，提供一种高功率脉冲波致裂含瓦斯煤体的伺服渗流装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高功率脉冲波致裂含瓦斯煤体的伺服渗流装置，包括高功率脉冲发生机构，所述高功率脉冲发生机构通过导线与煤样相连接，使所述高功率脉冲发生机构工作时，所述高功率脉冲发生机构向所述煤样发射高功率脉冲，致裂所述煤样。

本申请的高功率脉冲，是指脉冲功率在10KW以上的脉冲。上述方案中为了确保放电效果，可使导线与煤样相连接的一端与放电电极进行连接后，再将放电电极与煤样进行连接，使对煤样放电时，高功率脉冲机构通过放电电极对煤样发射高功率脉冲。上述方案中所述的高功率脉冲波致裂含瓦斯煤体的伺服渗流装置包括高功率脉冲发生机构。在实验开始前根据实验需要制作多组相同的煤样。实验时，使高功率脉冲发生机构以不同脉冲能量的高功率脉冲对不同组的煤样进行致裂，并逐个记录各组煤样所对应的脉冲能量。待煤样致裂完成后，采用核磁共振等手段对致裂后的煤样内部进行检测，确定内部孔隙率最大的一组煤样。通过查询该组煤样所对应的脉冲能量即可确定使煤体致裂效果较好时所需的脉冲能量。解决了采用高功率脉冲致裂煤体时，如何确定对煤体致裂效果较好时所需的脉冲能量的问题。

采用高功率脉冲致裂煤体的过程中，研究人员发现，采用相同脉冲能量的高功率脉冲对同一煤体进行致裂的过程中，当对同一煤体进行致裂的频率不同时，即在一定时间内对同一煤体进行致裂的次数不同时，煤体的致裂效果也不相同。为了确保致裂后的煤体具有较好的渗透性，为此，需要提前确定选择何种频率对煤体进行致裂。