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公开(公告)号：CN112253220A
公开(公告)日：2021-01-22
申请号：CN202011013329.3
申请日：2020-09-24
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种基于超声波的自增压煤体致裂增透强化瓦斯抽采方法，先在高位抽放巷内向煤层打设增透钻孔，并通过两个封孔囊袋及注浆对增透钻孔进行密封；利用水自身重力向增透钻孔最深处注水，当内部水压超过注水管内水的重力，此时注水管上的单向球阀关闭停止注水；通过超声波振子发出超声波，超声波在水中传递的损耗使水温升高汽化增大增透钻孔最深处的压力，同时超声波在水中传递会产生空化效应，空化泡的产生和破灭会形成极高的拉应力；在空化效应和汽化增压的共同作用下对周围的煤体压裂形成裂隙；整个过程无需水泵，仅利用水的重力和超声波结合就能对煤体持续进行压裂增透，从而保证增透后对煤层的瓦斯抽采效果，并且有效降低能源消耗。
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公开(公告)号：CN112033811A
公开(公告)日：2020-12-04
申请号：CN202010721046.8
申请日：2020-07-24
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种上向钻孔低温流体致裂的模拟实验系统及方法，包括真三轴加载装置、数据监测装置和冰胀致裂模拟装置，真三轴加载装置能对试样在三个方向上独立施加预应力，冰胀致裂模拟装置能在上向钻孔内注满过冷水，并使低温流体流经内螺纹换热管和外螺纹换热管，进而过冷水与低温流体在上向钻孔内发生热交换，使水相变成冰，进而其体积膨胀产生的冰胀力对上向钻孔的孔壁进行压裂；数据监测装置从过冷水注入直至完成冰胀致裂的全过程进行监测，从而实现监测冰胀压裂上向钻孔全过程的温度和声发射的变化情况，获取上向钻孔温度变化与致裂情况之间的关系，为后续研究提供数据基础。
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公开(公告)号：CN111894542A
公开(公告)日：2020-11-06
申请号：CN202010584323.5
申请日：2020-06-24
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种用于水平井的低温流体强化注入冰堵压裂方法，采用水力割缝设备设置多个裂缝区，通过注水管注水使水压封堵器充起形成密封压裂室，对密封压裂室内注入低温流体，气化的相变气体能及时从低温流体排气管排出，低温流体将密封压裂室注满后对裂缝区进行冷冲击致裂，水压封堵器接触到低温流体后温度快速下降，使其内部的水变成冰，会进一步增大水压封堵器与水平钻井内壁之间的压紧力，确保密封效果；当低温流体排气管内部气压超过安全泄压阀的开启阈值后，通过安全泄压阀的多次开启，对密封压裂室多进行气体膨胀力致裂。不仅便于低温流体快速注入，同时通过冰堵的方式保证低温流体循环压裂后的致裂效果，而且不会对周围环境造成污染。
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公开(公告)号：CN108252715B
公开(公告)日：2019-11-05
申请号：CN201810033695.1
申请日：2018-01-15
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种坚硬煤层顶板时空协同控制弱化方法，该方法包括：首先在回风巷道顶板上沿煤层工作面推进方向顺序钻取若干个超前弱化致裂钻孔组，其中每个超前弱化致裂钻孔组内均包括沿煤层工作面推进方向依次布置的第一排致裂钻孔、第二排致裂钻孔和第三排致裂钻孔，三排致裂钻孔均朝采空区方向倾斜不同角度；煤层工作面推进至超前弱化致裂钻孔组位置时，依次向三排致裂钻孔填装静态破碎剂药卷，实现顶板岩层的逐级致裂弱化。该方法通过利用自由面制造临空面或弱化层来充分发挥药卷的最佳效果，做到“逐级弱化+整体断裂”，实现顶板不同倾斜角度钻孔的时空协同致裂，提高顶板垮落效率。该方法操作简单，致裂效果较好。
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公开(公告)号：CN106761740B
公开(公告)日：2019-02-22
申请号：CN201611040166.1
申请日：2016-11-11
Applicant: 中国矿业大学
IPC: E21C37/12
Abstract: 一种坚硬煤层顶板耦合致裂方法，利用钻机向坚硬顶板内部施工致裂钻孔至设计位置，用于静态致裂的导向钻孔布置在两个脉动水力压裂钻孔之间，组成一个致裂体系。采用频率可调节的等量分流器将压裂钻孔连接至脉动注水泵，静态致裂孔则采用静态破碎剂浆液填充。在静态破碎剂浆液的膨胀力作用下，监测钻孔周围形成初始裂隙，释放出的热量不断向钻孔周围岩层辐射，产生一类似椭圆状的温度场，降低岩层弹性模量；在不同频率的水压力作用下，压裂钻孔周围岩层形成断裂带、疲劳带和原应力带三带，压力水沿着裂隙流动至受热传导作用的岩层时，水热效应弱化岩层强度，缩短了钻孔之间裂隙带的贯通时间。该方法能充分提高钻孔利用率，操作简单，施工安全可靠。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN106337672B
公开(公告)日：2018-11-16
申请号：CN201610938189.8
申请日：2016-10-25
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种循环脉冲式低温冻融增透煤体抽采煤层气的方法。首先在煤层中施工形成一钻孔以及多排导向缝槽，导向缝槽联通所述钻孔并在煤层中沿与钻孔垂直方向向钻孔两侧延伸，在导向缝槽外端开设煤层气抽采钻孔。向钻孔和各导向缝槽中高压脉动注入液态低温介质，采用脉动循环低温冻融方法对煤层进行冻融致裂增透，形成煤层气抽采裂隙网络。通过煤层气抽采钻孔抽采煤层气。本发明方法，把冻融侵蚀现象与煤层气抽采结合，把脉动循环注液态低温介质和冻融相变致裂结合，显著提高了煤体的增透效率。方法简便易行，施工成本低，可有效提高煤层瓦斯单孔抽采量和抽采浓度，延长瓦斯浓度衰减时间。尤其适用于低渗透性、高瓦斯赋存煤层中煤层气抽采。
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公开(公告)号：CN108590739A
公开(公告)日：2018-09-28
申请号：CN201810320277.0
申请日：2018-04-11
Applicant: 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 , 中国矿业大学 , 平顶山天安煤业股份有限公司
Abstract: 本发明公开了一种突出巷道区域性能量分源控制防突方法，该方法包括以下步骤：于底板岩巷向距离煤巷两侧煤层施工钻孔；对钻孔进行水力割缝或水力冲孔实现卸压，然后进行负压抽采；于底板岩巷向距离煤巷两侧煤层施工穿层钻孔并穿入强韧骨架，通过注浆泵将水泥砂浆注入穿层钻孔内，待水泥砂浆凝固后，于煤巷向两侧钻进水平钻孔，将锚索送入水平钻孔中，用锚网和锚盘对锚索进行固定。本发明采用能量分源控制原则，一方面在巷道两侧范围内进行冲孔弱化及瓦斯高效抽采，形成弱化区域；另一方面对巷道外侧范围的煤岩体进行加固，形成强化区域，通过弱化区域对瓦斯突出能量进行隔断吸收，通过强化区域对瓦斯残余能量进行抵抗，有效降低巷道变形。
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公开(公告)号：CN105863596B
公开(公告)日：2018-05-25
申请号：CN201610294713.2
申请日：2016-05-05
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种煤矿井下超声波与水力压裂复合致裂煤体模拟装置及方法，包括封闭三轴加压装置、超声波水力压裂复合致裂装置、抽气注气装置和监测监控装置；所述超声波水力压裂复合致裂装置包括超声波致裂设备和水力压裂设备，所述抽气注气装置包括真空抽气泵和带压力表的瓦斯注气瓶；所述三轴加压装置内放置有煤样，所述超声波水力压裂复合致裂装置通过h形钢管将超声波致裂设备和水力压裂设备分别与封闭三轴加压装置内的煤样连接；所述抽气注气装置中的真空抽气泵和带压力表的瓦斯注气瓶分别与封闭三轴加压装置内的煤样连接；所述监测监控装置与封闭三轴加压装置内的煤样连接。本发明可以真实准确地模拟煤矿井下超声波与水力压裂复合致裂煤体过程。
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公开(公告)号：CN106285681A
公开(公告)日：2017-01-04
申请号：CN201610997771.1
申请日：2016-11-11
Applicant: 中国矿业大学
IPC: E21C41/18
CPC classification number: E21C41/18
Abstract: 一种坚硬煤层顶板致裂装置及方法，主要适用于硬度大、强度高且结构致密的采空区坚硬顶板致裂。首先向坚硬顶板施工致裂钻孔和监测钻孔至设定深度，将外置定点致裂装置的注水管送入两端采用超耐压封孔器密封的致裂钻孔内。将频率为6Hz的压力水经定点致裂装置内的出水口与静态破碎剂均匀混合成浆液，若温度监测装置监测到温度上升时，停止注水；当温度下降至初始温度时，开展脉动水力压裂作业，依靠不同频率压力水的“水击”和“水楔”作用，使岩层作用区域产生累积交变损伤。动态压裂过程中，实时监测致裂钻孔外接电子压力表的数值波动，若压力数值大幅降低且监测钻孔内有水流出，停止压裂作业。该方法成本低，操作简单，可有效提高顶板致裂效率。
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公开(公告)号：CN105971660A
公开(公告)日：2016-09-28
申请号：CN201610292288.3
申请日：2016-05-05
Applicant: 中国矿业大学
CPC classification number: E21F7/00 , E21B43/2405 , E21B43/26
Abstract: 本发明公开了一种超声波空化与水力压裂联合激励煤层气抽采方法，首先在工作面进风巷或回风巷施工一个主钻孔和一个监测钻孔，主钻孔内的钻头到达煤层预定目标位置后，将内置超声波换能器的钢管送入主钻孔，并采用常规注浆方法对主钻孔进行耐高压封孔，封孔完成后打开超声波发生器，向煤层持续发射频率为20～25kHz的低频率超声波；1～2h后启动水力压裂设备对主钻孔进行水力压裂作业；进行煤层水力压裂的同时保持超声波的功率不变，将超声波频率调节至30～35kHz；待监测钻孔有水流出或者注水泵压力突然下降时停止水力压裂，此时保持超声波的频率和功率不变，继续向煤层发射超声波，30min后关闭超声波发生器。本发明煤层增透方法无污染、成本低、效果好。
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