[发明专利]一种煤层静态膨胀致裂增透设备和方法

说明书

本发明公开了一种煤层静态膨胀致裂增透设备和方法，设备包括注浆车和注浆管路，注浆车上方设置注浆泵、膨胀剂料箱、酸解剂料箱，膨胀剂料箱的底部设置有膨胀剂出料口，酸解剂料箱的底部设置有酸解剂出料口，且膨胀剂出料口、酸解剂出料口分别与注浆泵的进液口相连接；注浆管路通过管线与注浆泵的出液口连接，注浆管路包括设置于煤层钻孔中的若干段相连接的旋接管。本发明的有益效果是，通过机械化操作，以煤层钻孔注入减阻膨胀剂后产生静态膨胀作用，促使煤层发生破裂产生裂隙，再通过分解剂进行化学分解，对煤层钻孔中的减阻膨胀剂残料进行清洗处理，确保钻孔和周边煤层裂隙孔道的连通性，具有经济成本低，安全系数高的优点。

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及一种煤层静态膨胀致裂增透设备和方法。

背景技术

瓦斯灾害是制约我国煤矿安全生产的棘手问题。瓦斯抽采是通过在煤层中布置钻孔，抽采煤层瓦斯的技术，可以有效减少煤层瓦斯含量和工作面瓦斯涌出量。但大部分煤层天然透气性较差，直接抽采瓦斯，通常效果不理想。因此，煤层瓦斯抽采施工前，通常需要进行煤层增透施工。

增透，即采取人工技术方法增加煤层透气性。目前来看，煤矿传统的增透技术主要分为炸药爆破增透和水力压裂增透。这两种技术方法的应用，在一定程度上提升了煤层瓦斯抽采的效率，但均存在一定的局限性。炸药爆破增透是依靠钻孔炸药爆炸产生的冲击波在煤层中制造裂隙，但爆破过程中产生的局部高温，给井下带来巨大安全隐患。尤其在高瓦斯矿井，炸药爆破增透产生的高温，可能诱发瓦斯爆炸并造成不可估量的损失。而水力压裂增透，通常需要压裂泵等昂贵的技术装备，经济技术成本较高。

近年来，工程技术人员尝试采用静态膨胀剂来进行煤层钻孔增透，但是机械化水平低、施工效率低，并且膨胀致裂后的残料堵塞钻孔而难以清理，因此该技术无法得到大规模推广和应用。

基于此，开发一种解决现有煤层增透所存在的技术问题，实现安全、有效的煤层增透成为急需解决的一项技术问题。

发明内容

为解决煤层增透方法中炸药爆破增透安全性差、水力压裂增透经济成本高的技术问题，本发明公开了一种煤层静态膨胀致裂增透设备和方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种煤层静态膨胀致裂增透设备，包括注浆车和注浆管路，所述注浆车的底盘上方设置有注浆泵、盛放减阻膨胀剂的膨胀剂料箱、盛放酸解剂的酸解剂料箱，所述膨胀剂料箱的底部设置有膨胀剂出料口，酸解剂料箱的底部设置有酸解剂出料口，且膨胀剂出料口、酸解剂出料口分别通过管线与注浆泵的进液口相连接；所述注浆管路通过管线与注浆泵的出液口旋接连接，注浆管路包括设置于煤层钻孔中的若干段相连接的旋接管，每段旋接管的管壁上均开设有多个注浆孔。

作为本发明的进一步优选，两段所述旋接管之间均采用螺旋接头旋接的方式首尾相接。

作为本发明的进一步优选，所述膨胀剂料箱、酸解剂料箱均为圆柱形箱体结构，上方均配有顶盖，在膨胀剂料箱的出料口上安装一号出液阀，酸解剂料箱的出料口上安装二号出液阀。

作为本发明的进一步优选，所述注浆泵还与控制器相连接，控制注浆泵的开启和关闭。

本发明还公开了一种煤层静态膨胀致裂增透方法，采用上述设备，具体包括以下步骤：

(1)测定煤体强度，选定酸解胶囊规格；

(2)布设钻孔、连接管路；

(3)减阻膨胀剂注入钻孔；

(4)膨胀致裂煤层、酸解胶囊破裂；

(5)酸解剂注入钻孔清理残渣。