基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置及方法

技术特征：
1.一种基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置，其特征在于：包括水箱，与水箱出口相连的注液泵，与注液泵出口相连的增压泵，所述水箱、注液泵和增压泵之间通过高压胶管相连，所述增压泵的出水管上设有电磁动能转换器，高压胶管末端与喷水管固定连接，喷水管头部外端设有外支撑管，外支撑管外部通过封孔器与钻孔密封连接，喷水管与高压胶管之间通过轴承旋转连接，外支撑管位于钻孔入口处，喷水管端部设有管状喷头，所述管状喷头管外壁沿长度方向设有多个螺旋形隆起，每个螺旋形隆起在对称的切向位置分别设有一个出水口，所述管状喷头位于钻孔底部。2.如权利要求1所述的基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置，其特征在于：还包括设置于钻孔进口处岩层内的振动传感器，岩层内挖设容纳腔，容纳腔内注入密封液，振动传感器位于密封液内，所述振动传感器与数据处理控制器通过数据线电连接，所述电磁动能转换器与数据处理控制器电连接。3.如权利要求1所述的基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置，其特征在于：还包括一个设置于管状喷头内的自爆袋，所述自爆袋进口与高压胶管出口联通，自爆袋上设有均匀分布的压裂导向缝。4.如权利要求3所述的基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置，其特征在于：所述水箱出口的高压胶管上设有1#阀门和流量计，注液泵出口的高压胶管上设有2#阀门，增压泵出口的高压胶管上设有3#阀门、泄压阀和压力表。5.如权利要求1-4任一所述的基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置的增透方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.关闭所有阀门，检查所有部件是否连接完毕，检查各个零件连接的密封性能；s2.打开1#阀门、2#阀门和3#阀门，开启注液泵，将管道内部所有的空气排出；s3.待喷水管内充满压裂液后，通过增压泵增加喷水管内部压力至承压自爆袋沿着预设的压裂导向缝裂开；s4.打开增压泵电磁动能转换器，水箱中的水通过注液泵输入涡轮增压泵加压进入喷水管，当喷水管内部压力达到13mpa时，自锁装置打开，喷出高压压裂液，进行第一次压裂；s5.经过第一次压裂后，压裂孔中填满压裂液，观察流量计和压力计，当充水量达到计算要求用量时，关闭1#阀门，继续增压，使压裂孔内的压裂液压强保持在13mpa~15mpa；s6.压裂孔中被压裂液填满后，开启传感器、数据处理控制器接收处理煤岩体的振动信号，分析振动信号的频域；s7.通过控制电磁动能转换器的动能输出功率，调控煤屑与煤壁撞击而产生的振动频率；s8.观察压力表及时补充压裂液，保持压裂孔中的压裂液压力；s9.重复步骤s3-5，单孔压裂时间保持在2h以上，收回装备，煤层增透完毕，准备抽采。

技术总结
本发明公开了基于频率监测的振动式水力压裂增透煤体的装置及方法，属于煤矿钻孔增透瓦斯抽采领域，包括水箱，与水箱出口相连的注液泵，与注液泵出口相连的增压泵，增压泵的出水管上设有电磁动能转换器，高压胶管末端与喷水管连接，喷水管头部外端设有外支撑管，外支撑管通过封孔器与钻孔密封，喷水管与高压胶管之间通过轴承旋转连接，外支撑管位于钻孔入口处，喷水管端部设有管状喷头，管状喷头管外壁沿长度方向设有多个螺旋形隆起，每个螺旋形隆起在对称的切向位置分别设有一个出水口，管状喷头位于钻孔底部，本发明通过两次宏观压裂和一次微观压裂的过程促进煤层中的瓦斯解析，提高瓦斯抽采效率。高瓦斯抽采效率。高瓦斯抽采效率。


技术研发人员：李峰 王博 任保睿 荆亚东 闫正旭 张晨雨 张昭
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/1/13