[发明专利]一种低透气性煤层电脉冲注热协同强化瓦斯抽采方法及装置

说明书

本发明属于煤层增透抽采的技术领域，具体涉及一种低透气性煤层电脉冲注热协同强化瓦斯抽采方法及装置，解决了现有煤层增透技术的不足。所述方法，将电脉冲与注热结合起来，先注入一定压力的离子溶液，利用电脉冲装置的正电极和负电极对煤层进行重复放电，然后再注入高压高温离子溶液，最后进行抽采。所述装置，包括正极管、负极管，正极管能够进行电脉冲、注热以及抽采，负极管能够进行电脉冲、注热、抽采以及温度监测。本发明方法操作简单，安全性高，具有广泛的实用价值。

技术领域

本发明属于煤层增透的技术领域，具体涉及一种低透气性煤层电脉冲注热协同强化瓦斯抽采方法及装置。

背景技术

我国煤层地质条件较为复杂且具有高瓦斯压力、低透气性等特点，这就使得在瓦斯抽采前必须进行相应的煤层增透措施。当前提高瓦斯抽采效率的强化技术(ECBM技术)比较丰富，如高压水射流割缝、密集钻孔抽放、深孔松动爆破、水力压裂、CO₂驱替、N₂驱替等。上述的这些ECBM技术均取得了较好的工程应用，但也都存在局限性和不足。高压水射流割缝技术残余的水分会在割缝中造成“水锁效应”，影响瓦斯后期的抽采。密集钻孔抽放技术的施工量大、成本高，经济性差。深孔松动爆破技术普遍存在送药问题，特别是松软煤层成孔难、送药难，还伴有一定的危险性。而水力压裂、CO₂、N₂驱替等技术对于煤层完整性的要求非常高，当所在煤层由于地质作用产生了断层、溶洞和大型裂纹带时，这些技术就无法使用。基于现有的煤层增透技术的不足，提出一种安全、高效以及应用范围广的提高瓦斯抽采效率的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明为了解决上述现有煤层增透技术的不足，提出了一种低透气性煤层电脉冲注热协同强化瓦斯抽采方法及装置。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种低透气性煤层电脉冲注热协同强化瓦斯抽采方法，其特征在于步骤如下：

S1：煤层中施工正极钻孔与负极钻孔，正极钻孔与负极钻孔中分别设置正极管和负极管，正极管能够进行电脉冲、注热以及抽采，负极管能够进行电脉冲、注热、抽采以及温度监测；

S2：对正极钻孔中注入高压高温离子溶液，高压高温离子溶液在煤层中穿透后，对正极钻孔和负极钻孔周围煤层进行电脉冲击穿，使煤层产生裂缝，释放瓦斯，

S3：电脉冲作业重复作用一定次数后停止作业，排出钻孔内溶液，再次对正极钻孔和负极钻孔中注入高压高温离子溶液，负极钻孔内温度停止明显升高后继续注热一定时间后，将钻孔内溶液排出，对正极钻孔与负极钻孔进行瓦斯抽采。

进一步的，步骤S1中，正极管和负极管分别送至正极钻孔和负极钻孔底部，正极管中的正电极和负极管中的负电极都与煤壁接触，用封孔器一和封孔器二分别对正极钻孔与负极钻孔进行封孔。

进一步的，封孔完成后，用导线将正极钻孔外端的正电极接口和负极钻孔(16)外端的负电极接口与防爆高压电容器相连接，并用防爆高压充电装置对防爆高压电容器充电；将注热管一和注热管二通过注热导管与高压注热器相连接，高压注热器与高温离子溶液发生器相连接，再将排水控制阀一和排水控制阀二接入注热管道中，将封孔器二外端的温度探测器的接口通过信号传输线与数据采集系统相连接。

进一步的，步骤S2中，负极钻孔的温度开始上升，进行电脉冲击穿。另一种方案，正极钻孔注入高压高温离子溶液、负极钻孔注入高压常温离子溶液，监控负极钻孔中的温度开始上升时，进行电脉冲击穿。

进一步的，步骤S3后，当抽采的瓦斯流量和浓度明显下降时，重复步骤S2、S3，直至抽采钻孔控制区域的煤层瓦斯含量降至安全要求的范围。

进一步的，所述的高压高温离子溶液，压力10-40MPa，温度90-100℃,所述的高压常温离子溶液，压力10-40MPa。