一种微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法技术领域
本发明涉及一种微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法，属于煤矿井下水力压
裂相关技术领域，尤其适用于松软高瓦斯煤层。
背景技术
我国煤矿70％左右的高瓦斯突出煤层具有微孔隙、低渗透、高吸附性的特点，导致大部
分煤层瓦斯抽采困难，瓦斯灾害严重。水力压裂是提高煤层瓦斯抽采效果的有效技术措施之
一，但是现有的水力压裂技术效果不稳定、存在卸压不充分等现象。微波辅助下的有机溶剂
抽提能够溶解煤中的有机小分子化合物，疏通煤体的孔裂隙，大大提高煤体的孔隙率和渗透
率，同时，微波辐射能够有效促进瓦斯解吸，产生的热应力更是能够撕裂煤体，产生微裂纹。
然而，该项技术由于有机溶剂难以渗透进入煤体而不能在煤矿现场推广应用。因此，亟需研
究一种新型技术，能够将有机溶剂抽提与水力压裂结合起来，达到快速致裂、扩孔、促解吸
的效果。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的不足之处，提供一种方法简单、能够
大幅提高水力压裂效率的微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法。
技术方案：本发明的微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法，包括在煤层中施
工一个水力压裂钻孔，还包括以下步骤：
a、在施工完成后的水力压裂钻孔内送入压裂管、微波护管和瓦斯抽采管，直至压裂管和
瓦斯抽采管的前端到达煤层顶板、微波护管的最内端到达煤层中部，三管的外露端距孔口的
距离为0.1m；
b、将微波天线连接在同轴波导管前端，然后送入钻孔中的微波护管内，直至微波天线到
达微波护管的内端；
c、将同轴波导管的外露端连接波导管转换器，波导管转换器依次连接矩形波导管和微波
发生器；
d、在压裂管外端部连接高压胶管，高压胶管依次连接高压水泵、混合箱、溶剂箱和水箱；
e、在压裂管与水力压裂钻孔壁面之间放置注浆管，对水力压裂钻孔内压裂管、微波护管
和瓦斯抽采管两侧分别用聚氨酯进行封堵，孔内侧的封堵端面距微波护管内端的距离为2m，
孔外侧的封堵端面距孔口的距离为1m；
f、通过注浆管向两处聚氨酯之间注入水泥砂浆；
g、待浆液完全凝固后，打开高压水泵，使水箱中的水与溶剂箱中的有机溶剂在混合箱中
均匀混合，混合液体经过高压胶管和压裂管对煤层实施水力压裂；
h、水力压裂的同时，打开微波发生器，产生的微波依次通过矩形波导管、波导管转换器
和同轴波导管，最后到达微波天线，并由微波天线向水力压裂钻孔进行辐射；
i、当水力压裂设备的压力表显示压力明显上升时，将瓦斯抽采管与井下瓦斯管网连接，
进行瓦斯抽采。
所述的微波护管为聚四氟乙烯材质，既能透射微波又能保护微波天线和同轴波导管。
所述的微波发生器的工作频率为2.45GHz，功率为2kW。
所述的有机溶剂为四氢呋喃。
有益效果：本发明通过水力压裂能够在煤体中产生大量裂隙，在高压水中均匀混合有机
溶剂(四氢呋喃)，溶剂能够渗入煤体裂隙内，从而大大增加了溶剂与煤体的接触面积；在微
波的辅助下，有机溶剂能够溶解煤中的有机小分子化合物，疏通煤的孔裂隙；同时，微波辐
射产生的热效应能够促进煤层瓦斯解吸，产生的热应力更能够撕裂煤体，产生微裂纹；本发
明将水力压裂、溶剂抽提与微波辐射相结合，大大提高了煤层孔隙率、渗透率，促进了瓦斯
解吸，从而大幅度提高了瓦斯抽采效果，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的一种微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法示意图。
图中：1-煤层，2-水力压裂钻孔，3-压裂管，4-瓦斯抽采管，5-微波天线，6-同轴波导管，
7-微波护管，8-波导管转换器，9-矩形波导管，10-微波发生器，11-聚氨酯，12-注浆管，13-
水泥砂浆，14-高压胶管，15-高压水泵，16-混合箱，17-溶剂箱，18-水箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法：具体步骤如下：
a、在煤层1中施工一个水力压裂钻孔2，在施工完成后的水力压裂钻孔2内送入压裂管
3、微波护管7和瓦斯抽采管4，直至压裂管3和瓦斯抽采管4的前端到达煤层1顶板、微波
护管7的最内端到达煤层1中部，三管的外露端距孔口的距离为0.1m；
b、将微波天线5连接在同轴波导管6前端，然后送入钻孔中的微波护管7内，直至微波
天线5到达微波护管7的内端；
c、将同轴波导管6的外露端连接波导管转换器8，波导管转换器8依次连接矩形波导管
9和微波发生器10；
d、在压裂管3外端部连接高压胶管14，高压胶管14依次连接高压水泵15、混合箱16、
溶剂箱17和水箱18；
e、在压裂管3与水力压裂钻孔2壁面之间放置注浆管12，对水力压裂钻孔2内压裂管3、
微波护管7和瓦斯抽采管4两侧分别用聚氨酯11进行封堵，孔内侧的封堵端面距微波护管7
内端的距离为2m，孔外侧的封堵端面距孔口的距离为1m；
f、通过注浆管12向两处聚氨酯11之间注入水泥砂浆13；
g、待浆液完全凝固后，打开高压水泵15，使水箱18中的水与溶剂箱17中的有机溶剂
在混合箱16中均匀混合，混合液体经过高压胶管14和压裂管3对煤层1实施水力压裂；所
述的有机溶剂为四氢呋喃。
h、水力压裂的同时，打开微波发生器10，产生的微波依次通过矩形波导管9、波导管转
换器8和同轴波导管6，最后到达微波天线5，并由微波天线5向水力压裂钻孔2进行辐射；
所述的微波发生器10的工作频率为2.45GHz，功率为2kW。
i、当水力压裂设备的压力表显示压力明显上升时，将瓦斯抽采管4与井下瓦斯管网连接，
进行瓦斯抽采。
所述的微波护管7为聚四氟乙烯材质，既能透射微波又能保护微波天线5和同轴波导管
6。
实施例1、如图1所示，微波辅助抽提与水力压裂相协同的煤层增透方法：首先，在煤
层1中施工一个水力压裂钻孔2，在施工完成后的水力压裂钻孔2内送入压裂管3、微波护管
7和瓦斯抽采管4直至压裂管3和瓦斯抽采管4的最内端到达煤层1顶板，微波护管7的最
内端到达煤层1中部，三管的外露端距离孔口0.1m位置处，其中的微波护管7为聚四氟乙
烯材质。然后，将微波天线5外端部连接同轴波导管6并将微波天线5和同轴波导管6一起
送入微波护管7内，直至微波天线5到达微波护管7的最内端；将同轴波导管6的外端部连
接波导管转换器8，波导管转换器8与矩形波导管9连接，矩形波导管9与微波发生器10连
接，其中，微波发生器10的工作频率为2.45GHz，功率为2kW。同时，在压裂管3外端部
连接高压胶管14，高压胶管14与高压水泵15连接，高压水泵15与混合箱16连接，混合箱
16与溶剂箱17连接，溶剂箱17与水箱18连接。待管路连接好后，实施封孔作业，即在压
裂管3与水力压裂钻孔2壁面之间放置注浆管12，对水力压裂钻孔2内压裂管3、微波护管
7和瓦斯抽采管4两侧分别用聚氨酯11进行封堵，孔内侧的封堵端面距微波护管7内端的距
离为2m，孔外侧的封堵端面距孔口的距离为1m；然后，通过注浆管12向两处聚氨酯11之
间注入水泥砂浆13。待浆液完全凝固后，打开高压水泵15，使水箱18中的水与溶剂箱17中
的有机溶剂(四氢呋喃)在混合箱16中均匀混合，混合液体经过高压胶管14和压裂管3对
煤层1实施水力压裂；在水力压裂的同时，打开微波发生器10，产生的微波依次通过矩形波
导管9、波导管转换器8和同轴波导管6，最后到达微波天线5并由微波天线5向水力压裂钻
孔2辐射，在微波辐射的作用下，高压水中的有机溶剂渗入压裂裂隙，与煤体充分接触并溶
解煤中的有机小分子化合物。当水力压裂设备的压力表显示压力明显上升时，将瓦斯抽采管
4与井下瓦斯管网连接，进行瓦斯抽采。