一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法
1.本發明涉及能源采礦技術領域，特別是涉及一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法。
背景技術：
2.隨著煤炭開采深度的逐漸加深，煤礦的地質結構更加復雜、瓦斯開采難度加大、煤層滲透性降低等特征愈發明顯。為了有效卸載煤體的中的應力、修改煤體結構，煤巖致裂技術作為一種有效的技術手段得到了廣泛應用。傳統的煤層注水致裂技術對煤層條件要求較高，在煤層沒有受到損傷的礦區注水困難。因此，需要發明一種不受煤層條件制約的致裂技術。
技術實現要素：
3.有鑒于此，本發明提供了一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法，以提供一種不受煤層條件制約的致裂技術。
4.為實現上述目的，本發明提供了如下方案：
5.一種電爆破裝置，所述電爆破裝置包括第一交流電源、升壓整流器、電容器、放電開關和電極；
6.所述第一交流電源與所述升壓整流器的輸入端連接，所述升壓整流器的輸出端與所述電容器連接，所述升壓整流器用于將第一交流電源提供的交流電轉換為直流電，并對所述直流電進行升壓；升壓后的直流電用于對所述電容器進行充電；
7.所述電容器還與所述放電開關的輸入端連接，所述放電開關的輸出端與所述電極連接；
8.所述電極設置在待爆破位置的導電液體中，所述放電開關用于當電容器充電完成時，使所述電容器與所述電極之間的線路導通，向所述電極提供電爆破所需的電壓。
9.可選的，所述電爆破所需的電壓為15kv超高壓電。
10.一種新型煤巖致裂系統，所述系統包括：鉆孔裝置、注水裝置和上述電爆破裝置；
11.所述鉆孔裝置用于在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔，作為用于設置所述電爆破裝置的電極的待爆破位置；所述預設深度為致裂作業的目標煤層的深度；
12.所述注水裝置用于向所述炮孔內注入導電液體；
13.所述電爆破裝置用于以所述炮孔為爆破中心對所述煤巖進行電爆破致裂。
14.可選的，所述鉆孔裝置包括第二交流電源和鉆機；
15.所述第二交流電源與所述鉆機連接，用于為所述鉆機提供電能。
16.可選的，所述注水裝置包括供水裝置、注水泵、第一注水管和第二注水管；
17.所述供水裝置和所述注水泵通過所述第一注水管連通；
18.所述注水泵與所述炮孔通過所述第二注水管連通。
19.一種新型煤巖致裂方法，所述方法應用于上述系統，所述方法包括如下步驟：
20.利用鉆孔裝置在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔；所述預設深度為致裂作業的目標煤層的深度；
21.將電爆破裝置的電極設置在所述炮孔內；
22.利用注水裝置向所述炮孔內注入導電液體；
23.打開電爆破裝置的第一交流電源對電爆破裝置的電容器進行充電；
24.當充電完成時，閉合電爆破裝置的放電開關，對所述煤巖進行電爆破致裂。
25.可選的，所述利用注水裝置向所述炮孔內注入導電液體，具體包括：
26.打開注水裝置的注水泵，向所述炮孔內注入導電液體，直到所述炮孔內有導電液體溢出，關閉所述注水泵。
27.可選的，充電完成的指標為所述電容器的電壓達到放電閾值。
28.可選的，當充電完成時，閉合電爆破裝置的放電開關，對所述煤巖進行電爆破致裂，之后還包括：
29.當所述目標煤層的致裂效果未達到預期效果時，在所述煤巖上選取下一個位置作為煤巖的預設位置，返回步驟“利用鉆孔裝置在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔”。
30.根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：
31.本發明公開了一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法。所述電爆破裝置包括第一交流電源、升壓整流器、電容器、放電開關和電極；所述第一交流電源與所述升壓整流器的輸入端連接，所述升壓整流器的輸出端與所述電容器連接，所述升壓整流器用于將第一交流電源提供的交流電轉換為直流電，并對所述直流電進行升壓；升壓后的直流電用于對所述電容器進行充電；所述電容器還與所述放電開關的輸入端連接，所述放電開關的輸出端與所述電極連接；所述電極設置在待爆破位置的導電液體中，所述放電開關用于當電容器充電完成時，使所述電容器與所述電極之間的線路導通，向所述電極提供電爆破所需的電壓。本發明提供一種用于電爆破致裂的電爆破裝置，對煤巖進行電爆破致裂，克服了現有的注水致裂方式對煤層條件要求較高的技術缺陷，提供了一種不受煤層條件制約的致裂技術。
附圖說明
32.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術行人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
33.圖1為本發明實施例提供的一種新型煤巖致裂系統的結構示意圖。
具體實施方式
34.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術行人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
35.本發明的目的是提供一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法，以提供一種不
受煤層條件制約的致裂技術。
36.為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
37.如圖1所示，本發明提供一種電爆破裝置，所述電爆破裝置包括第一交流電源1、電容器2、升壓整流器3、放電開關4和電極5；
38.所述第一交流電源1與所述升壓整流器3的輸入端連接，所述升壓整流器3的輸出端與所述電容器2連接，所述升壓整流器3用于將第一交流電源1提供的交流電轉換為直流電，并對所述直流電進行升壓，示例性的，所述升壓整流器3用于將380v交流電整合為15kv超高壓電。升壓后的直流電用于對所述電容器2進行充電；所述第一交流電源1用于提供電爆破致裂作業的能量。
39.所述電容器2還與所述放電開關4的輸入端連接，所述放電開關4的輸出端與所述電極5連接；所述電容器2用于提供電爆破致裂電能。
40.所述電極5設置在待爆破位置的導電液體7(示例性的，所述導電液體7為水)中，所述放電開關4用于當電容器2充電完成時，使所述電容器2與所述電極5之間的線路導通，向所述電極5提供電爆破所需的電壓(15kv超高壓電)。即控制電能傳輸至電極5，完成電爆破致裂作業。
41.實施例2
42.如圖1所示，本發明實施例2提供一種新型煤巖致裂系統，所述系統包括：鉆孔裝置、注水裝置和實施例1所述的電爆破裝置；所述鉆孔裝置用于在煤巖14的預設位置鉆出預設深度的炮孔8，作為用于設置所述電爆破裝置的電極5的待爆破位置；所述預設深度為致裂作業的目標煤層的深度；所述注水裝置用于向所述炮孔8內注入導電液體；所述電爆破裝置用于以所述炮孔8為爆破中心對所述煤巖14進行電爆破致裂。
43.所述鉆孔裝置包括第二交流電源12和鉆機13；所述第二交流電源與所述鉆機連接，用于為所述鉆機提供電能。所述鉆機用于在堅硬的煤巖14上鉆出一個能放入電極5的炮孔，所述第二交流電源為380v交流電源，所述鉆機13的鉆頭為不銹鋼鉆頭。
44.所述注水裝置包括供水裝置9、注水泵10、第一注水管11和第二注水管6；所述供水裝置9和所述注水泵10通過所述第一注水管11連通；所述注水泵10與所述炮孔8通過所述第二注水管6連通。所述注水泵10通過第一注水管11抽取供水裝置9內的水，并通過第二注水管6注入鉆出的炮孔8，直至水溢出炮孔8，所述第一注水管11和第二注水管6為高壓金屬管。
45.實施例3
46.本發明實施例3提供一種新型煤巖致裂方法，所述方法應用于實施例2中的系統，所述方法包括如下步驟：
47.利用鉆孔裝置在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔8；所述預設深度為致裂作業的目標煤層的深度。在預致裂的煤巖指定預設位置。利用鉆機13鉆出一個直徑為13cm的鉆孔，鉆孔深度達到致裂作業的目標煤層的深度停止鉆孔，撤出鉆機，得到炮孔8。
48.將電爆破裝置的電極5設置在所述炮孔8內；將電極5的一端放入炮孔8內利用注水裝置向所述炮孔8內注入導電液體7(示例性的，所述導電液體7為水)；即，第二注水管7的一端放入炮孔8內，打開注水裝置的注水泵10，向所述炮孔8內注入導電液體7，直到所述炮孔8內有導電液體7溢出，關閉所述注水泵10。
49.打開電爆破裝置的第一交流電源1對電爆破裝置的電容器2進行充電；即，開啟第一交流電源1，利用升壓整流器3將第一交流電源1提供的交流電轉換為直流電并升壓(將380v交流電整流為15kv超高壓電)，利用升壓后的直流電將電容器2充電至放電閾值；
50.當充電完成時，閉合電爆破裝置的放電開關4，對所述煤巖14進行電爆破致裂；打開放電開關4，控制電極5釋放超高壓電能，在放電過程，電極5正負極放電間隙被擊穿，形成放電通道，電容器2電能在短時間內(瞬間)作用在放電間隙，使水氣化、膨脹而產生高溫、高壓和沖擊波，高壓沖擊波作用于煤巖14的目標煤層使之損傷破裂。
51.重復上述步驟可完成多次放電作業，直至煤巖14破裂效果達到預期要求。
52.本發明公開了一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法。本發明利用高壓電脈沖在具有不可壓縮性質的導電液體(水)中產生的液電效應將電能轉換為液體中的機械能，機械能以高壓沖擊波的形式作用于周圍煤層，致使煤層破裂。與傳統水壓、氣壓等致裂技術相比，具有以下優勢：
53.1)電爆破裝置存儲和運輸沒有安全隱患，且運輸和作業過程能夠降低能源損耗。
54.2)可重復多次放電，最大放電能量可達675kj，能量可分級調控、作用范圍大受環境影響小、靈活適用各種煤層致裂條件。
55.3)可實現遠程操作控制，節省人力資源，同時能夠實現精準時刻作業，致裂效果更能滿足實際生產要求。
56.本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
57.本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術行人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
技術特征：
1.一種電爆破裝置，其特征在于，所述電爆破裝置包括第一交流電源、升壓整流器、電容器、放電開關和電極；所述第一交流電源與所述升壓整流器的輸入端連接，所述升壓整流器的輸出端與所述電容器連接，所述升壓整流器用于將第一交流電源提供的交流電轉換為直流電，并對所述直流電進行升壓；升壓后的直流電用于對所述電容器進行充電；所述電容器還與所述放電開關的輸入端連接，所述放電開關的輸出端與所述電極連接；所述電極設置在待爆破位置的導電液體中，所述放電開關用于當電容器充電完成時，使所述電容器與所述電極之間的線路導通，向所述電極提供電爆破所需的電壓。2.根據權利要求1所述的電爆破裝置，其特征在于，所述電爆破所需的電壓為15kv超高壓電。3.一種新型煤巖致裂系統，其特征在于，所述系統包括：鉆孔裝置、注水裝置和權利要求1-2任一項所述的電爆破裝置；所述鉆孔裝置用于在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔，作為用于設置所述電爆破裝置的電極的待爆破位置；所述預設深度為致裂作業的目標煤層的深度；所述注水裝置用于向所述炮孔內注入導電液體；所述電爆破裝置用于以所述炮孔為爆破中心對所述煤巖進行電爆破致裂。4.根據權利要求3所述的新型煤巖致裂系統，其特征在于，所述鉆孔裝置包括第二交流電源和鉆機；所述第二交流電源與所述鉆機連接，用于為所述鉆機提供電能。5.根據權利要求3所述的新型煤巖致裂系統，其特征在于，所述注水裝置包括供水裝置、注水泵、第一注水管和第二注水管；所述供水裝置和所述注水泵通過所述第一注水管連通；所述注水泵與所述炮孔通過所述第二注水管連通。6.一種新型煤巖致裂方法，其特征在于，所述方法應用于權利要求3-5任一項所述的系統，所述方法包括如下步驟：利用鉆孔裝置在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔；所述預設深度為致裂作業的目標煤層的深度；將電爆破裝置的電極設置在所述炮孔內；利用注水裝置向所述炮孔內注入導電液體；打開電爆破裝置的第一交流電源對電爆破裝置的電容器進行充電；當充電完成時，閉合電爆破裝置的放電開關，對所述煤巖進行電爆破致裂。7.根據權利要求6所述的新型煤巖致裂方法，其特征在于，所述利用注水裝置向所述炮孔內注入導電液體，具體包括：打開注水裝置的注水泵，向所述炮孔內注入導電液體，直到所述炮孔內有導電液體溢出，關閉所述注水泵。8.根據權利要求6所述的新型煤巖致裂方法，其特征在于，充電完成的指標為所述電容器的電壓達到放電閾值。9.根據權利要求6所述的新型煤巖致裂方法，其特征在于，當充電完成時，閉合電爆破
裝置的放電開關，對所述煤巖進行電爆破致裂，之后還包括：當所述目標煤層的致裂效果未達到預期效果時，在所述煤巖上選取下一個位置作為煤巖的預設位置，返回步驟“利用鉆孔裝置在煤巖的預設位置鉆出預設深度的炮孔”。
技術總結
本發明涉及一種電爆破裝置、新型煤巖致裂系統及方法。所述電爆破裝置包括第一交流電源、升壓整流器、電容器、放電開關和電極；所述第一交流電源與所述升壓整流器的輸入端連接，所述升壓整流器的輸出端與所述電容器連接；所述電容器還與所述放電開關的輸入端連接，所述放電開關的輸出端與所述電極連接；所述電極設置在待爆破位置的導電液體中，所述放電開關用于當電容器充電完成時，使所述電容器與所述電極之間的線路導通，向所述電極提供電爆破所需的電壓。本發明提供一種用于電爆破致裂的電爆破裝置，對煤巖進行電爆破致裂，克服了現有的注水致裂方式對煤層條件要求較高的技術缺陷，提供了一種不受煤層條件制約的致裂技術。提供了一種不受煤層條件制約的致裂技術。提供了一種不受煤層條件制約的致裂技術。
