一种煤层顶板水力压裂系统技术方案

本实用新型专利技术涉及矿井下低透气性、高瓦斯“三软”煤层瓦斯抽采技术领域，公开了一种煤层顶板水力压裂系统，以解决现有对“三软”低透气性高瓦斯软煤层中的瓦斯开采困难的问题。其中，包括水箱、压裂泵和高压管路，所述水箱的出水口通过出水管与所述压裂泵的进水口连接，所述压裂泵的一侧连接一动力系统，所述压裂泵的出水口与所述高压管路的一端连接，所述高压管路的另一端设在煤层顶板的水力压裂钻孔内。通过压裂泵控制水压，实现对“三软”低透气性高瓦斯软煤层顶板进行水力压裂，实现对煤层的卸压增透，方便对瓦斯的抽采，结构简单，效果好，提高了瓦斯开采效率。

A hydraulic fracturing system for coal seam roof

The utility model relates to the underground low permeability and high gas \Three Soft\ coal seam gas drainage technology field, and discloses a coal seam roof hydraulic fracturing system, so as to solve the existing problem of gas extraction in \Three Soft\, low permeability and high gas soft coal seam. Which comprises a water tank, fracturing pump and high pressure pipeline, a water outlet of the water tank through the water inlet pipe is connected with the fracturing pump, one side of the fracturing pump is connected with a power system, one end of a water outlet of the fracturing pump and the high-pressure pipeline connection, the other end is located in the roof of the hydraulic fracturing drilling in high pressure pipeline. Through fracturing pump control hydraulic pressure, we realize hydraulic fracturing of the \Three Soft\ low permeability and high gas soft coal seam roof, realize the pressure relief and permeability increasing of the coal seam, and facilitate the gas drainage. The structure is simple, the effect is good, and the efficiency of gas production is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种煤层顶板水力压裂系统
本技术涉及矿井下低透气性、高瓦斯“三软”煤层瓦斯抽采
，特别是涉及一种煤层顶板水力压裂系统。
技术介绍
目前，我国绝大部分高瓦斯和突出矿井所开采的煤层属于低渗煤层，透气性差，瓦斯抽采困难，效率低，特别对于含有“三软”煤层，即软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，这种煤矿地质构造复杂、赋存条件差，这些情况尤为突出，严重制约了矿井安全生产。作为一种低渗煤层卸压增透措施，水力压裂具有工艺简单、影响范围大，危险性小等优点，近年来得到广泛应用。目前，水力压裂主要采用穿层钻孔与顺层钻孔两种方式，这两种施工方式要求水力压裂钻孔和抽采孔全部或部分布置在煤层中，当增透目标煤层是“三软”低透气性高瓦斯煤层这种较为松软的煤层时，由于强度低、易破碎，煤层中钻孔施工困难且危险，即使施工好的钻孔，受地应力、构造应力、采掘应力等因素的影响，在短时间内会出现坍塌、压实等现象，以致于执行后续的卸压措施时煤层钻孔已经严重变形甚至毁坏，另外高压水在煤层钻孔里极易与软煤结合形成煤泥(浆)也会导致塌孔，此外，高压水作用于煤层钻孔四周松软煤体时更容易造成其塑性变形，煤体会进一步被压实，导致卸压增透范围很小，效果很差，甚至没有效果。因此，在“三软”低透气性高瓦斯软煤层中实施水力压裂增透措施往往达不到理想的效果，造成大量人力、物力及财力的浪费。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术的目的是提供一种煤层顶板水力压裂系统，以解决现有对“三软”低透气性高瓦斯软煤层中的瓦斯抽采困难的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种煤层顶板水力压裂系统，包括水箱、压裂泵和高压管路，所述水箱的出水口通过出水管与所述压裂泵的进水口连接，所述压裂泵的一侧连接一动力系统，所述压裂泵的出水口与所述高压管路的一端连接，所述高压管路的另一端设有用于置入煤层顶板的水力压裂钻孔内的置入位。其中，所述压裂泵的出水口处设有一压力表和截止阀。其中，所述压裂泵的出水口处通过变径接头与所述高压管路连通。其中，所述水箱的进水口设置用于连接所述矿井巷道的水管的连接位。其中，所述水力压裂系统还包括用于设置在所述矿井巷道的顶部的瓦斯探头。其中，所述水力压裂系统好包括用于抽采瓦斯的抽采管路。(三)有益效果本技术提供的一种煤层顶板水力压裂系统，通过压裂泵提供高压压裂水，高压管路对“三软”低透气性高瓦斯软煤层顶板进行注水压裂，实现对煤层的卸压增透，在顶板岩体内形成瓦斯“虚拟储层”及裂隙通道，方便对瓦斯的抽采，结构简单，效果好，提高了瓦斯开采效率。附图说明图1为本技术实施例的结构示意图；图中，1：煤层顶板；2：煤层；3：水力压裂钻孔；4：矿井巷道；5：水箱；6：压裂泵；7：变径接头；8：高压管路；9：瓦斯探头；10：水管；11：出水管；12：动力系统；13：压力表；14：截止阀。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。本技术实施例针对现有对“三软”低透气性高瓦斯软煤层中的瓦斯开采困难的问题，提供一种煤层顶板水力压裂系统。如图1所示，一种煤层顶板水力压裂系统，所述水力压裂系统安装在矿井巷道4内以施工，包括水箱5、压裂泵6和高压管路8，所述水箱5的出水口通过出水管11与所述压裂泵6的进水口连接，所述压裂泵6的一侧连接一动力系统12，所述压裂泵6的出水口与所述高压管路8的一端连接，所述高压管路8的另一端设有用于置入煤层顶板1的水力压裂钻孔3内的置入位。其中，本技术实施例优适用于“三软”低透气性高瓦斯煤层，水力压裂系统结构简单，用于设置在矿井巷道4内，便于施工，水力压裂系统包括水箱5、压裂泵6和高压管路8，水箱5的进水口设置用于连接矿井巷道4的水管10的连接位，以提供充足的压裂水。进一步的，水箱5的出水口通过出水管11与压裂泵6的进水口连接，压裂泵6的一侧连接一动力系统12，在动力系统12的作用下压裂水从水箱5内进入压裂泵6，进而对压裂水加压。进一步的，压裂泵6的出水口处设有一压力表13和截止阀14，实现严格监测压裂泵6施压以后压裂水的压力，压裂泵6出水口的端部通过变径接头7与高压管路8的入口端连接。其中，高压管路8的出口端设有用于置入煤层顶板1的水力压裂钻孔3内的置入位，煤层顶板1设有多个水力压裂钻孔3，并逐一对水力压裂钻孔3注入压裂水，使煤层顶板1形成多个裂缝，实现煤层2的卸压增透。进一步的，水力压裂系统还包括设置在矿井巷道4的顶部的多个瓦斯探头9，用监控矿井巷道4内瓦斯的浓度，还包括用于抽采瓦斯的抽采管路，保证施工安全。本技术实施例的操作方法如下：将水力压裂系统安装在矿井巷道内，将水箱进水口的连接位与矿井巷道的水管连接，将高压管路端部的置入位置入煤层顶板的水力压裂钻孔内；依次开启动力系统、压裂泵和矿井巷道的水管的开关，压裂水经压裂泵加压，通过高压管路进入水力压裂钻孔内并对煤层顶板压裂；压裂完成后，关闭水力压裂系统，将抽采管路与高压管路连接，进行瓦斯抽采，整个过程中，瓦斯探头监测矿井巷道内瓦斯的浓度，提高施工的安全性。本技术提供的一种煤层顶板水力压裂系统，通过压裂泵提供高压压裂水，高压管路对“三软”低透气性高瓦斯软煤层顶板进行注水压裂，实现对煤层的卸压增透，在顶板岩体内形成瓦斯“虚拟储层”及裂隙通道，方便对瓦斯的抽采，结构简单，效果好，提高了瓦斯开采效率。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤层顶板水力压裂系统，其特征在于，所述水力压裂系统安装在矿井巷道内以施工，包括水箱、压裂泵和高压管路，所述水箱的出水口通过出水管与所述压裂泵的进水口连接，所述压裂泵的一侧连接一动力系统，所述压裂泵的出水口与所述高压管路的一端连接，所述高压管路的另一端设有用于置入煤层顶板的水力压裂钻孔内的置入位。

【技术特征摘要】
1.一种煤层顶板水力压裂系统，其特征在于，所述水力压裂系统安装在矿井巷道内以施工，包括水箱、压裂泵和高压管路，所述水箱的出水口通过出水管与所述压裂泵的进水口连接，所述压裂泵的一侧连接一动力系统，所述压裂泵的出水口与所述高压管路的一端连接，所述高压管路的另一端设有用于置入煤层顶板的水力压裂钻孔内的置入位。2.如权利要求1所述的煤层顶板水力压裂系统，其特征在于，所述压裂泵的出水口处设有一压力表和截止阀。3.如权利要求1所述的煤层顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，王挥云，王雪，王博，潘超，赵鑫，
申请(专利权)人：中铁十九局集团矿业投资有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11