專利名稱：可增大煤層滲透性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
可增大煤層滲透性的裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種可增大煤層透氣性，提高煤層抽采效率的裝置。
背景技術(shù)：
[0002]煤層中含有大量的煤層氣，又稱為瓦斯，它不僅是寶貴的資源，也是煤礦地下開采中煤與瓦斯突出潛能的重要組成部分，其主要成分是甲烷。我國是煤炭資源大國，隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展和規(guī)模驟增，瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、爆炸引起的煤礦事故迅速上升。在煤體開采時，煤層中的瓦斯含量要達到一定值才能開采，僅靠通風(fēng)治理瓦斯不充分，容易在煤體開采過程中導(dǎo)致瓦斯再次溢出，造成事故，而且會減緩煤體的開采進度。然而，煤層氣是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的燃料，如果得到合理的開發(fā)、回收和利用，不僅可以減少煤礦事故的發(fā)生，保障煤礦的正常生產(chǎn)，還可以解決我國能源緊缺的問題。我國的煤層氣資源量約38萬億立方米，這一數(shù)值與天然氣資源量相當(dāng)。我國已成功地實現(xiàn)開采層抽采煤層氣、鄰近層抽采煤層氣、采空區(qū)抽采煤層氣、圍巖抽采煤層氣等技術(shù)，并在全國大、中、小型煤礦區(qū)域防突中得到了廣泛的應(yīng)用，在煤層氣抽采、防治瓦斯爆炸和減少煤與瓦斯突出方面取得了一些成效。由于我國煤層賦存地質(zhì)條件復(fù)雜，瓦斯含量高，煤層的滲透率低，所以在煤層氣抽采方面出現(xiàn)較大的困難，雖然目前也采用了一些提高煤層滲透性的方法，但各有特定的適應(yīng)條件，適應(yīng)范圍小，效果不顯著。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型的目的是提供一種增大煤層透氣性，提高煤層抽采效率的裝置。[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種可增大煤層滲透性的裝置，包括殼體以及均設(shè)置在殼體內(nèi)的振動機和超聲波發(fā)生裝置，所述殼體為由內(nèi)層和外層共同構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，殼體外層的材質(zhì)為記憶金屬。[0005]振動機包括雙軸伸發(fā)動機和分別設(shè)置在發(fā)動機兩外伸輸出軸上的兩凸輪。[0006]所述兩凸輪為半圓形塊體，兩凸輪在兩輸出軸上的安裝位置相對一致。[0007]所述殼體內(nèi)設(shè)一擋板，將殼體內(nèi)腔分成上、下兩室，振動機位于上室內(nèi)，超聲波發(fā)生裝置位于下室內(nèi)。[0008]所述發(fā)動機外伸輸出軸為上下延伸。[0009]所述超聲波發(fā)生裝置包括安裝體和超聲波發(fā)生器，安裝體呈半球體狀且其半球面為向下凸出，安裝體半球面上均布有超聲波發(fā)生器。[0010]所述超聲波發(fā)生器的超聲波頻率為20KH-50KH之間。[0011]所述發(fā)動機的電源開關(guān)、與發(fā)動機連接的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、超聲波發(fā)生裝置的電源開關(guān)以及超聲波發(fā)生裝置的頻率調(diào)節(jié)器共同構(gòu)成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)位于殼體外部。[0012]本實用新型所述的可增大煤層滲透性的裝置，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，基于機械振動原理和超聲波共振原理，采用振動和共振條件下的開采方法，使煤層產(chǎn)生更多的瓦斯自由解吸面，增大煤層的透氣性系數(shù)；同時，在共振作用下，加速瓦斯氣體由吸附向游離的轉(zhuǎn)換，使在同等條件下，能夠抽采更多的瓦斯。由此在煤層中實施振動作業(yè)，增加煤層的裂隙發(fā)育來提高煤層滲透率，從而減少煤層對瓦斯的吸收量從而提高煤層瓦斯排放速率和排放量。


[0013]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2是圖1中的A向視圖；[0015]圖3是圖1中的B向視圖。
具體實施方式
[0016]由圖1一圖3所示的一種可增大煤層滲透性的裝置，包括殼體I以及均設(shè)置在殼體I內(nèi)的振動機和超聲波發(fā)生裝置，殼體I為由內(nèi)層11和外層7共同構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，殼體I為雙層套筒結(jié)構(gòu)，殼體I外層7的材質(zhì)為記憶金屬,殼體I內(nèi)層11材質(zhì)由硬度較大的合金材料制成。當(dāng)記憶金屬通電膨脹后可與鉆孔壁緊密接觸。[0017]所述殼體I內(nèi)設(shè)一擋板10,擋板10固定在殼體I內(nèi)層11內(nèi)壁上，擋板10將殼體I內(nèi)腔分成上、下兩室，所述振動機位于上室內(nèi)，超聲波發(fā)生裝置位于下室內(nèi)。振動機通過連接架安裝在殼體I內(nèi)層11內(nèi)。[0018]振動機包括雙軸伸發(fā)動機3和分別設(shè)置在發(fā)動機3兩外伸輸出軸5上的兩凸輪2。所述發(fā)動機3外伸輸出軸5為上下延伸，即發(fā)動機3的兩輸出軸5 —個向上伸出、另一個向下伸出，所述兩凸輪2為半圓形塊體，兩半圓形塊體分別固設(shè)在兩輸出軸5的端部，并且兩凸輪2在兩輸出軸5上的安裝位置相對一致，以便在輸出軸5轉(zhuǎn)動時，能獲得最大振幅。當(dāng)然，本實用新型不拘泥于上述形式，同理，雙軸伸發(fā)動機3也可用雙軸伸電動機替代，當(dāng)然，也可用其他振動機替代也可。[0019]所述超聲波發(fā)生裝置包括安裝體4和超聲波發(fā)生器6，安裝體4呈半球體狀且其半球面為向下凸出，安裝體4半球面上均布有若干超聲波發(fā)生器6。所述超聲波發(fā)生器6的超聲波頻率為20KH-50KH之間。安裝體4螺栓連接在殼體I內(nèi)層11內(nèi)。[0020]所述發(fā)動機3的電源開關(guān)、與發(fā)動機3連接的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、超聲波發(fā)生裝置的電源開關(guān)以及超聲波發(fā)生裝置的頻率調(diào)節(jié)器共同構(gòu)成調(diào)節(jié)系統(tǒng)9，調(diào)節(jié)系統(tǒng)9位于殼體I外部，調(diào)節(jié)系統(tǒng)9與電源8連接，該電源8也位于殼體I外部。調(diào)節(jié)系統(tǒng)9可對發(fā)動機3轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，并對超聲波發(fā)射器的頻率可以進行數(shù)字化控制。[0021]本實用新型的一種增大煤層滲透性的裝置，具體實施步驟如下:[0022](I)首先詳細了解目標(biāo)煤層的物理特性和地質(zhì)構(gòu)造特點，必要時，配合測地應(yīng)力等測試措施；[0023](2)在目標(biāo)煤層上選擇硬度相對高或密度相對大的區(qū)域作為順層或穿層振動孔的施工地點，鉆孔之間保持適當(dāng)距離；[0024](3)采用已知的工具技術(shù)逐一對布置的振動孔的孔位進行鉆孔，振動孔的外徑應(yīng)略大于殼體I外層7的外徑，所述的振動孔深入目標(biāo)煤層以振動后不誘發(fā)瓦斯突出為前提;[0025](4)振動孔打好后，將下室置入振動孔底，通過電源8以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)9對外層7記憶金屬進行通電，使其膨脹，與振動孔緊密接觸，與振動孔呈壓迫狀態(tài)，從而達到固定效果;[0026](5)確認殼體I固定無誤后，先實施機械振動作業(yè)，接通電源8，打開調(diào)節(jié)系統(tǒng)9中發(fā)動機3開關(guān)，通過發(fā)動機3轉(zhuǎn)動帶動輸出軸5轉(zhuǎn)動，根據(jù)煤層的性質(zhì)調(diào)節(jié)發(fā)動機3的轉(zhuǎn)速，使煤體介質(zhì)受到交替變化的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力作用，從而使煤體產(chǎn)生相應(yīng)交替變化的伸長和壓縮彈性形變，產(chǎn)生疏密相間的振動波，從而達到更好的機械振動效果，然后打開調(diào)節(jié)系統(tǒng)9中的超聲波發(fā)射開關(guān),調(diào)節(jié)超聲波發(fā)射器的發(fā)射頻率,發(fā)射一定頻率范圍內(nèi)的超聲波,和煤層中的微小顆?；蚣淄闅怏w產(chǎn)生共振效果。有利于煤層氣從微孔隙解吸、擴散和流動，所述的超聲波發(fā)射器的發(fā)射頻率根據(jù)目標(biāo)煤層的地質(zhì)構(gòu)造特點和煤的基本物理性質(zhì)以達到瓦斯高增透性為最佳；[0027](6)按照常規(guī)方法在該振動影響區(qū)域內(nèi)實施瓦斯的治理或抽采。[0028]應(yīng)說明振動孔的孔位之間的距離布置應(yīng)根據(jù)目標(biāo)煤層對振動的敏感狀態(tài)而定。[0029]本實用新型所采用的一種機械振動和超聲波共振方法，通過振動孔內(nèi)振動設(shè)備的機械振動作用，從而使煤體產(chǎn)生相應(yīng)交替變化的伸長和壓縮彈性形變，產(chǎn)生疏密相間的縱向振動，并增大煤層孔隙，和超聲波與煤層中的微小顆粒共振作用，增大瓦斯的氣體的分子動能，有利于煤層氣從微孔隙解吸、擴散和流動，從而提高了煤層氣的滲透率。[0030]上述實施例為本實用新型的較佳實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:包括殼體以及均設(shè)置在殼體內(nèi)的振動機和超聲波發(fā)生裝置，所述殼體為由內(nèi)層和外層共同構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，殼體外層的材質(zhì)為記憶金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:振動機包括雙軸伸發(fā)動機和分別設(shè)置在發(fā)動機兩外伸輸出軸上的兩凸輪。
3.如權(quán)利要求2所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:所述兩凸輪為半圓形塊體，兩凸輪在兩輸出軸上的安裝位置相對一致。
4.如權(quán)利要求3所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:所述殼體內(nèi)設(shè)一擋板，將殼體內(nèi)腔分成上、下兩室，振動機位于上室內(nèi)，超聲波發(fā)生裝置位于下室內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:所述發(fā)動機外伸輸出軸為上下延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:所述超聲波發(fā)生裝置包括安裝體和超聲波發(fā)生器， 安裝體呈半球體狀且其半球面為向下凸出，安裝體半球面上均布有超聲波發(fā)生器。
7.如權(quán)利要求6所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:所述超聲波發(fā)生器的超聲波頻率為20KH-50KH之間。
8.如權(quán)利要求2-7任一項所述的可增大煤層滲透性的裝置，其特征在于:所述發(fā)動機的電源開關(guān)、與發(fā)動機連接的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、超聲波發(fā)生裝置的電源開關(guān)以及超聲波發(fā)生裝置的頻率調(diào)節(jié)器共同構(gòu)成調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)位于殼體外部。
專利摘要本實用新型公開了一種可增大煤層滲透性的裝置，包括殼體以及均設(shè)置在殼體內(nèi)的振動機和超聲波發(fā)生裝置，所述殼體為由內(nèi)層和外層共同構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，殼體外層的材質(zhì)為記憶金屬。本實用新型是一種增大煤層透氣性，提高煤層抽采效率的裝置。
文檔編號E21B28/00GK203081412SQ20132005151
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者劉曉, 侯斌, 石志永, 貴宏偉 申請人:河南理工大學(xué)