一种振动排抽多孔联动的变频共振强化构造煤层增透方法技术

一种振动排抽多孔联动的变频共振强化构造煤层增透方法，获取煤矿井下构造煤区域生产背景资料，对该构造煤层进行分区段处理，分成若干个作业区；获取共振频率及考虑共振效应的振动力的数学模型；获取煤样力学参数并结合数学模型计算共振频率及激振力；布置振动钻孔及穿层抽排钻孔并进行钻孔施工；选取可变频激振装置进行施工且根据增透效果动态调整激振参数；使得致密煤层发生损伤甚至流化且应力波能量传输距离达到最大化，预置穿层抽排钻孔附近的煤碎屑在重力作用下排出钻孔，最终使得致密构造煤体达到一个松散状态，增加宏观裂隙，增强煤体中的瓦斯解吸，提高瓦斯抽采效率，实现松软构造煤透气性增加目的。松软构造煤透气性增加目的。松软构造煤透气性增加目的。

【技术实现步骤摘要】
一种振动排抽多孔联动的变频共振强化构造煤层增透方法


[0001]本专利技术涉及一种煤层增透方法，具体是一种振动排抽多孔联动的变频共振强化构造煤层增透方法，属于强化煤层增透瓦斯抽采


技术介绍

[0002]高瓦斯、煤与瓦斯突出煤矿的危害不仅会影响煤矿安全生产，而且排放到空气中会造成大气污染。我国煤矿瓦斯资源赋存条件复杂，构造煤、高应力及低渗透性煤层气资源占比高。低透气致密构造煤层增透是保障煤矿安全生产、保护环境及大大提高矿井瓦斯开采利用效率的主要技术。构造煤是在一期或多期构造应力作用下，煤体的原生结构、构造发生不同程度的破碎、脆裂或韧性变形甚至达到内部化学结构变化的一类煤，且具有弱粘结、低强度及低渗透性等特点。可以将构造煤看作由大量形状不规则、粒径不均一，具有弱粘结性和低强度的非连续颗粒煤组成的集合体，属于密集堆积颗粒物质。构造煤体中瓦斯易富集，突出危险性高，煤与瓦斯突出均与其相关，且瓦斯抽采困难。
[0003]针对低透气性高瓦斯煤层，振动强化抽采装置及方法已经被许多学者提出和研究，目前，已公开的专利文献，例如中国专利技术专利20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振动排抽多孔联动的变频共振强化构造煤层增透方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取煤矿井下构造煤层区域生产背景资料，包括地应力场分布特征、煤层密度及厚度、瓦斯含量及压力、煤层透气性，对该构造煤层进行分区段处理，分成若干个作业区；步骤2：获取共振频率及考虑共振效应的振动力的数学模型，实际激振过程中，由可变频激振装置发出的柱面应力波以的比例作几何衰减，考虑几何衰减和物理衰减，煤体内部受到不断变化的衰减机械挤压作用力σ
′
，其表达式为：式中：F(t)为周期性变化的激振力；D0为煤体初始损伤；x为振动源到受振动煤体的距离；当煤体受简谐振动力激振时，应力波在煤体内传播，煤的激振力表示为：F(t)＝F
0 sin(2πωt)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：F0为激振力幅度；ω为激振频率；因此，煤体在时间t所受的有效激振应力值F表示为：式中：为一个周期内的振动均值应力；T0为振动周期；为了衡量激振作用下煤体结构响应的放大作用，共振放大系数表示为：式中：β为共振放大系数；ω0为煤体自振频率；ξ为相关阻尼系数；因此，构造煤层中考虑共振效应的振动应力σ
v
的数学模型为：式中：l为煤体产生共振效应的应力波有效传播距离；V
B
为有效传播距离为l时影响到的煤体总体积；ρ
l
为煤体密度；m为有效传播距离为l时影响到的煤体质量；
煤体自振频率为：式中：E为煤样弹性模量；当煤体自振频率ω0接近激振频率ω时，煤层则产生共振效应；步骤3：对步骤1中作业区内的构造煤层区域煤样进行现场原位测试，以获取区域煤样力学参数，包括煤样弹性模量E...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，邓东，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：