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公开(公告)号：CN107476807A
公开(公告)日：2017-12-15
申请号：CN201710933990.8
申请日：2017-10-10
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: 本发明公开了一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，包括以下步骤：首先向顶板钻取致裂孔，然后利用绝热套管将液氮以脉动式注入顶板岩层，脉动疲劳损伤和液氮低温冷冲击的耦合作用能够大幅弱化顶板岩层自身强度，当气化压力超过岩层抗拉强度时致裂孔周围形成裂隙，最后将氮气进行回收循环使用。该方法综合疲劳弱化、冷冲击及气化膨胀三者优势，一方面依靠钻孔有限空间内形成的体积不断增大的气液两相流压力团，使岩层内部温度骤降诱发热应力产生；另一方面，脉动式注入方法使得氮气气液两相流迅速流动到裂隙中，加快裂隙扩展速率，最终实现顶板岩层的有效垮落。该方法施工简单方便，成本较低，适用范围广。
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公开(公告)号：CN106761740A
公开(公告)日：2017-05-31
申请号：CN201611040166.1
申请日：2016-11-11
Applicant: 中国矿业大学
IPC: E21C37/12
CPC classification number: 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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公开(公告)号：CN105863596A
公开(公告)日：2016-08-17
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：CN103993902B
公开(公告)日：2016-04-27
申请号：CN201410218548.3
申请日：2014-05-22
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 一种瓦斯抽采钻孔两步注浆封孔方法，包括瓦斯抽采管、注浆管、回浆管、聚氨酯反应袋。在瓦斯抽采管上相隔15m的位置绑定两批聚氨酯反应袋，挤压聚氨酯反应袋，待其充分混合后，将抽采管送入钻孔内，使第二批聚氨酯反应袋距离孔口1m位置。通过注浆管向两批聚氨酯之间的空间注入稀浆，待回浆管回浆后，停止注浆；半小时后，继续通过注浆管注入稠浆，回浆管回浆后，停止注浆并关闭注浆管和回浆管阀门，完成封孔过程。第一次注入的稀浆渗透性强，能够最大限度地渗透入到钻孔周围的裂隙中，有效封堵裂隙。第二次注入的稠浆渗透性弱，凝固后保持一种柔性可变形膏体状态，能够有效充填在封孔空间内，实现对钻孔内和钻孔周围裂隙的有效封堵。
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公开(公告)号：CN103470212B
公开(公告)日：2016-02-24
申请号：CN201310297649.X
申请日：2013-07-15
Applicant: 中国矿业大学
IPC: E21B33/13
Abstract: 本发明公开的一种主动式钻孔封孔装置及方法，包括瓦斯抽采管、注浆管、回浆管、内堵浆盘、外堵浆盘、密封活塞、重力锤、储浆罐，储浆罐的底部设有由注浆阀门控制的注浆口和由补浆阀门控制的补浆口。通过注浆管向两个堵浆盘之间的钻孔空间注入无机柔性膏体，待回浆管回浆时，将回浆管与储浆罐连接，打开接注浆阀门，重力锤向储浆罐内的无机柔性膏体施加持续压力，将无机柔性膏体挤出，封堵钻孔周围增加的裂隙，实现钻孔的主动式钻孔封孔。其结构简单，操作方便，成本低、使用效果好。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN103410467B
公开(公告)日：2015-12-23
申请号：CN201310299274.0
申请日：2013-07-15
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 一种持续带压钻孔封孔装置及方法，包括瓦斯抽采管、注浆管、回浆管、堵浆盘、储浆罐、压浆盘、弹簧。在瓦斯抽采管上相隔10m的位置各连接一个堵浆盘，将瓦斯抽采管送入钻孔内，使外堵浆盘在钻孔内且距离钻孔孔口1m处。通过注浆管向两个堵浆盘之间的钻孔空间注入无机柔性膏体，待回浆管回浆时，连接回浆管与储浆罐下部的补浆阀门，打开接风阀门向储浆罐内的无机柔性膏体施加持续风压，当钻孔周围裂隙增加时，无机柔性膏体被井下风压持续压入钻孔周围裂隙。当储浆罐内无机柔性膏体全部压入钻孔内，打开卸压阀门，压浆盘在弹簧的作用下上升。通过注浆阀门重新向储浆罐内住入无机柔性膏体，实现钻孔的持续带压有效密封。
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公开(公告)号：CN105134284A
公开(公告)日：2015-12-09
申请号：CN201510480831.8
申请日：2015-08-03
Applicant: 中国矿业大学
CPC classification number: E21B36/001 , E21B17/02 , E21B43/243 , E21F7/00 , E21B43/26 , E21B43/261 , E21B47/065
Abstract: 一种基于水平定向钻孔液氮循环冻融增透抽采瓦斯方法，首先在进风巷或回风巷、低位巷、高位巷施工一个主钻孔，钻头到达煤层预定目标位置后，顺煤层水平方向均布定向施工多个分支钻孔，对煤层实施注水，然后开启阀门向主钻孔内灌注液氮，注入煤层分支钻孔及周围的水迅速冷冻，通过测温孔监测预增透区域平均温度降到-2℃以下时停止注氮。煤体在水相变冻胀力、液氮气化膨胀力以及微孔液体流动渗透压共同作用下，促使宏观裂隙和微观裂隙扩展联通，构成裂隙网，增加煤层透气性。注入液氮结束后进行瓦斯抽采。可根据瓦斯抽采效果变化，对钻孔进行多次重复注水、注入液氮作业，达到增加钻孔周围煤层透气性，实现瓦斯快速高效抽采的目的。
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公开(公告)号：CN103775121B
公开(公告)日：2015-09-30
申请号：CN201410026108.8
申请日：2014-01-20
Applicant: 中国矿业大学
IPC: E21F7/00
Abstract: 一种水力割缝U形孔排渣瓦斯治理方法，适用于煤层顺层、高位巷穿层或低位巷穿层钻孔实施水力割缝瓦斯技术时的排渣。在煤层顺层、高位巷穿层或低位巷穿层向目标区域煤体内预先使用千米定向钻机在煤层内施工一个U形钻孔，然后把水力割缝器与钻杆相连接，由钻机将水力割缝器送入U形钻孔的一个孔内，启动水力割缝器先在U形钻孔的一个孔内对煤体进行水力割缝，U形钻孔的另一个钻孔进行排水排渣。当一个钻孔内的水力割缝完成后，再对U形钻孔的另一个钻孔进行水力割缝，之前钻孔成为排渣孔。该方法解决了本煤层水力割缝排渣困难、堵孔、喷孔等问题，进一步的提高了煤层的透气性，消除了煤体和围岩中的集中应力，煤与瓦斯突出潜能的大量释放，起到防止煤与瓦斯突出的有效作用。其操作简单，使用方便，效果好。
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公开(公告)号：CN104481452A
公开(公告)日：2015-04-01
申请号：CN201410737495.6
申请日：2014-12-05
Applicant: 中国矿业大学
Abstract: 本发明公开了一种变频脉动式注浆钻孔封孔方法，脉动注浆泵启用“先高频大流量，后低频低压力”的脉动参量进行注浆，通过在堵头内端设置消波阻尼装置可消除脉动应力波对堵头的疲劳损伤作用，有效防止浆液从聚氨酯堵头中漏出，提高了聚氨酯堵头密封的成功率；先利用高频脉冲注浆使浆液快速填充钻孔封孔段空间和钻孔周围的大裂隙，后通过低频脉冲注浆对煤体产生交变载荷，增大浆液在煤体微裂隙和孔隙中的渗透能力，使浆液渗透均匀，扩大浆液渗透半径，实现对钻孔周围裂隙和孔隙的有效封堵，可显著提高瓦斯抽采效果。
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公开(公告)号：CN104265354A
公开(公告)日：2015-01-07
申请号：CN201410386481.4
申请日：2014-08-07
Applicant: 中国矿业大学
CPC classification number: E21B43/26 , E21F7/00 , E21B43/261
Abstract: 一种低透气性煤层水力相变致裂强化瓦斯抽采方法，将常温的水通过钻孔注入煤层，注水结束后关闭阀门；然后通过制冷冻结技术对注水钻孔周围煤层进行冻结，冻结过程中煤层裂隙中的自由水逐渐由液态转化为固态，水在相变过程中体积膨胀9.1％，对煤体产生膨胀破坏，促进煤体内部裂隙的产生和扩展；冻结结束后，煤层吸收井下环境热量逐渐融解，融解过程中进一步提高煤体孔隙贯通和裂隙的扩展，增强相变致裂的效果。冻融结束后将注水孔与瓦斯抽采管路连接进行瓦斯抽采、或者在相变致裂区域向煤层实施瓦斯抽采钻孔进行瓦斯抽采。抽采过程中，根据瓦斯抽采效果变化，可以对钻孔进行重复水力相变致裂，达到提高煤层透气性和高效抽采瓦斯的目的。
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