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河南理工大学王登科获国家专利权

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龙图腾网获悉河南理工大学申请的专利穿层钻孔封隔一体化煤层瓦斯抽采方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116537866B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310627030.4,技术领域涉及:E21F7/00;该发明授权穿层钻孔封隔一体化煤层瓦斯抽采方法是由王登科;朱熹;尹彦波;袁修竹;白云;黄超;曹塘根;向航宇;陈聪;张宏图;夏玉玲;陈旭;蒋志刚;秦亚光;刘淑敏;李学龙;刘义鑫;王小兵;黄飞;张平设计研发完成,并于2023-05-31向国家知识产权局提交的专利申请。

穿层钻孔封隔一体化煤层瓦斯抽采方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种穿层钻孔封隔一体化煤层瓦斯抽采方法,注浆前在封孔段周边的煤岩层中设置割缝,使各割缝均连通瓦斯抽采孔的封孔段;割缝的最佳数量按以下步骤确定:第一步骤是制作注浆煤岩试样;第二步骤是加载后CT扫描;第三步骤是图片处理得到裂隙率;第四步骤是利用Origin软件通过曲线拟合得到渗透率与割缝数量的关系公式即公式二,以及裂隙率与割缝数量的关系公式即公式三;第五步骤是确定最佳割缝数量。发明人设定了由割缝数量与现场注浆煤岩层的裂隙率和渗透率的关系来确定割缝数量的技术思路,通过确定合适的钻孔注浆段割缝数量,兼顾注浆封堵效果与注浆层结构强度,实现相对最好的瓦斯抽采效果。

本发明授权穿层钻孔封隔一体化煤层瓦斯抽采方法在权利要求书中公布了:1.穿层钻孔封隔一体化煤层瓦斯抽采方法,由巷道处向煤层钻取瓦斯抽采孔,由巷道向瓦斯抽采孔中伸入瓦斯抽采管,瓦斯抽采管的末端伸入煤层,瓦斯抽采孔的后段设有封孔段,封孔段末端至瓦斯抽采孔末端处的一段瓦斯抽采孔为瓦斯抽采段;在封孔段向钻孔周边的煤岩层中注浆,待浆液凝固后形成注浆区域;注浆区域用于在煤层外形成阻挡空气由煤层以外的区域向瓦斯抽采段流动;最后是利用负压发生设备在瓦斯抽采孔外通过瓦斯抽采管向外抽取煤层气体; 其特征在于:注浆前在封孔段周边的煤岩层中设置割缝,所述割缝为围绕瓦斯抽采孔的环形缝,使各割缝均连通瓦斯抽采孔的封孔段;割缝的最佳数量按以下步骤确定: 第一步骤是制作注浆煤岩试样; 在煤岩层预定位置取样,将取出的煤岩样品分割为四个相同大小的圆柱体,对每个圆柱体进行钻孔注浆,制作出四个注浆煤岩试样,分别编号为0号注浆煤岩试样、1号注浆煤岩试样、2号注浆煤岩试样和3号注浆煤岩试样;在0号至3号注浆煤岩试样的中心处钻孔,围绕钻孔在0号注浆煤岩试样上设置0道割缝,在1号注浆煤岩试样上设置1道割缝,在2号注浆煤岩试样上设置2道割缝,在3号注浆煤岩试样上设置3道割缝; 第二步骤是加载后CT扫描; 首先,根据公式一设置真三轴加载装置的三轴围压; 公式一为:σ=γz; 公式一中,σ为煤岩层中的取样位置所受应力,单位为兆帕;γ为取样处煤岩单位体积的重量,单位为千牛立方米;z为煤岩层取样位置的埋深,单位为米;设置真三轴加载装置的三轴围压为σ; 然后进行三轴压缩实验; 利用真三轴加载装置对四个注浆煤岩试样施加预定的围压进行三轴压缩实验;三轴压缩实验结束后,再次对四个注浆煤岩试样进行工业CT扫描,得到加载后注浆煤岩试样多个不同位置的扫描切片图像; 第三步骤是图片处理得到裂隙率; 利用图像分析软件ImageJ分析加载后注浆煤岩试样多个不同位置的扫描切片图像,对不同位置的扫描切片图像进行二值化处理后得到加载后0号至3号注浆煤岩试样裂隙率;具体是对于每一张扫描切片图像,通过计算其裂隙面积与该扫描切片图像的总面积得到该扫描切片图像的裂隙率,将一个注浆煤岩试样全部扫描切片图像的平均裂隙率作为该注浆煤岩试样的裂隙率; 第四步骤是利用Origin软件通过曲线拟合得到渗透率与割缝数量的关系公式即公式二,以及裂隙率与割缝数量的关系公式即公式三; 第四步骤第一子步骤是在Origin软件中输入0号至3号注浆煤岩试样的渗透率进行曲线拟合,得到无量纲的拟合系数y10,C11和d11,建立渗透率与割缝数量的关系公式即公式二为: y1=y10+C11×e-xd11; 公式二中,y1为渗透率,单位为毫达西即mD; x为割缝数量,单位为条; y10,C11和d11为无量纲的拟合系数; 公式二用来通过计算预测割缝数量大于3时注浆煤岩层的渗透率; 第四步骤第二子步骤是在Origin软件中输入0号至3号注浆煤岩试样的裂隙率进行曲线拟合,得到无量纲的拟合系数y20,C21和d21,建立裂隙率与割缝数量的关系公式即公式三为: y2=y20+C21×e-xd21; 公式三中,y2为以百分比表达的裂隙率; x为割缝数量,单位为条; y20,C21和d21为无量纲的拟合系数; 公式二用来通过计算预测割缝数量大于3时注浆煤岩层的裂隙率; 第五步骤是确定最佳割缝数量; 根据公式二和公式三,以割缝条数为横坐标,以渗透率和裂隙率为纵坐标,在同一坐标系内绘制裂隙率与割缝条数的关系曲线,以及渗透率与割缝条数的关系曲线;两条关系曲线的交点所对应的横坐标邻近的整数即最佳割缝数量。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人河南理工大学,其通讯地址为:454150 河南省焦作市高新区世纪大道2001号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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