本發(fā)明涉及一種微波與超聲波相協(xié)同的煤層氣強(qiáng)化開采方法，屬于煤礦井下瓦斯解吸相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于松軟高瓦斯煤層。

背景技術(shù)：

我國(guó)大部分煤層為高瓦斯壓力、高地應(yīng)力和低滲透性煤層，煤層開采過程中瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)煤層透氣性差，導(dǎo)致大部分煤層抽采困難，嚴(yán)重影響瓦斯的抽采利用率煤。如何提高煤體的滲透性、促進(jìn)煤層瓦斯解吸和開采是礦井瓦斯治理和煤層氣開采中的關(guān)鍵理論和技術(shù)問題。隨著煤層瓦斯治理研究工作的深入開展，很多學(xué)者達(dá)成了一定的共識(shí)，即通過水利化措施進(jìn)行煤層的卸壓增透，提高煤層滲透率，強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯。同時(shí)振動(dòng)可促使煤體內(nèi)的裂隙發(fā)育發(fā)展，受振后煤體的抗壓強(qiáng)度和彈性模量降低。超聲波作用于煤體后吸附甲烷量明顯減少，吸附能力降低，從而促進(jìn)煤層氣解吸。水力化措施是瓦斯治理的有效方法，然而外來水的侵入易造成水鎖效應(yīng)，水鎖效應(yīng)是抑制瓦斯抽采的不良因素，如何快速、有效地解除水鎖效應(yīng)已成為實(shí)現(xiàn)煤礦提高瓦斯抽采中亟待解決的重大問題之一，因此，亟需研發(fā)一種新的微波與超聲波相協(xié)同的煤層氣強(qiáng)化開采方法，以解決該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種方法簡(jiǎn)單、能夠大幅提高促進(jìn)煤層氣解吸的微波與超聲波相協(xié)同的煤層氣強(qiáng)化開采方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的微波熱效應(yīng)與超聲波共振致裂相協(xié)同的煤層增透方法，包括在煤層中施工一個(gè)地面井，還包括以下步驟：

a、在施工完成后的地面井內(nèi)送入套管和抽采管，套管和抽采管的前端到達(dá)煤層中部；

b、將微波天線連接在同軸波導(dǎo)前端，然后送入套管內(nèi)，直至微波天線到達(dá)套管的內(nèi)端；

c、將同軸波導(dǎo)的外露端連接到波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器上，波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器上依次連接有矩形波導(dǎo)和微波發(fā)生器；

d、在套管的內(nèi)部放入溫度傳感器，并將溫度傳感器與微波發(fā)生器相連接；

e、在套管的內(nèi)部放入超聲波換能器，并將超聲波換能器與超聲波發(fā)生器相連接；

f、打開微波發(fā)生器，所產(chǎn)生的微波依次通過矩形波導(dǎo)、波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器和同軸波導(dǎo)，最后到達(dá)微波天線，并由微波天線向地面井進(jìn)行輻射；

g、打開超聲波發(fā)生器，所產(chǎn)生的超聲波通過超聲波換能器向地面井進(jìn)行輻射；

h、將抽采管與抽采泵連接，進(jìn)行瓦斯抽采。

所述的微波發(fā)生器的工作頻率為2.45GHz，功率為2KW。

所述的聲波發(fā)生器輸出可控振動(dòng)頻率70-200Hz，最大功率為1.2KW。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的聲波發(fā)生器產(chǎn)生的周期性動(dòng)力效應(yīng)有利于瓦斯的解吸和運(yùn)移，在傳播過程中有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能以及聲波振動(dòng)器的散熱效應(yīng)，一方面使游離瓦斯具有膨脹趨勢(shì)，一方面使煤體中的吸附態(tài)瓦斯解吸，從而增加了煤體內(nèi)部的瓦斯壓力，促進(jìn)了瓦斯向煤體外的空間運(yùn)移。對(duì)改進(jìn)礦井瓦斯的抽采工作，提高煤礦開采的安全性具有重要的意義。其方法簡(jiǎn)單，操作方便，能夠大幅提高促進(jìn)煤層氣解吸，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的微波與超聲波相協(xié)同的煤層氣強(qiáng)化開采方法布置示意圖。

圖中：1-煤層，2-地面井，3-套管，4-抽采管，5-微波天線，6-同軸波導(dǎo)，7-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器，8-矩形波導(dǎo)，9-微波發(fā)生器，10-溫度傳感器，11-超聲波換能器，12-超聲波發(fā)生器，13-抽采泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

本發(fā)明的微波與超聲波相協(xié)同的煤層氣強(qiáng)化開采方法：首先，在煤層1中施工一個(gè)地面井2，在施工完成后的地面井2內(nèi)送入套管3和抽采管4，使套管3和抽采管4的前端到達(dá)煤層1中部；然后將微波天線5連接在同軸波導(dǎo)6前端，之后由外向內(nèi)送入套管3內(nèi)部，直至微波天線5到達(dá)套管3的內(nèi)端；接著將同軸波導(dǎo)6的外露端連接波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器7，波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器7依次連接矩形波導(dǎo)8和微波發(fā)生器9，所述的微波發(fā)生器9的工作頻率為2.45GHz，功率為2KW；然后，由外向內(nèi)在套管3內(nèi)部放入溫度傳感器10，并將溫度傳感器10連接到微波發(fā)生器9上；之后在套管3內(nèi)部放入超聲波換能器11，并將超聲波換能器11連接到超聲波發(fā)生器12上，所述的超聲波發(fā)生器12輸出可控振動(dòng)頻率為70～200Hz，最大功率為1.2KW；然后打開微波發(fā)生器9，所產(chǎn)生的微波依次通過矩形波導(dǎo)8、波導(dǎo)轉(zhuǎn)換器7和同軸波導(dǎo)6，最后到達(dá)微波天線5，并由微波天線5向地面井2進(jìn)行輻射；接著打開超聲波發(fā)生器12，所產(chǎn)生的超聲波通過超聲波換能器11向地面井2進(jìn)行輻射，在超聲波共振和微波熱效應(yīng)的作用下，擴(kuò)大煤體毛細(xì)孔隙，增加裂隙，使氣體和固體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而降低了煤體對(duì)瓦斯氣體的吸附力；煤體溫度升高，瓦斯分子動(dòng)能增加，甲烷分子脫附能力增強(qiáng)，有效促進(jìn)了瓦斯解吸，將抽采管4與抽采泵13連接，進(jìn)行瓦斯抽采。