一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置，包括气相压裂组件、封孔器、顶杆组件和枕木，气相压裂管包括压裂管充气端、均布有释放孔的压裂管释放端和加长杆，第N+1根气相压裂管释放端与第N根气相压裂管加长杆相连；在所述封孔器的一端设有两个注水嘴，另一端设有一个注水嘴，所述封孔器一个注水嘴一端与第N+1个气相压裂管的加长杆连接；所述顶杆组件是由M+1（M≥1）个顶杆依次串接组成的；第M+1个顶杆通过地锚固定在枕木上。本实用新型专利技术首次将底抽巷穿层钻孔与气相压裂技术结合，能有效地减少预抽钻孔数量、增加煤层透气性，实现巷道快速安全掘进。

A pre pumping borehole gas phase fracturing device in the bottom of low permeability coal seam

The utility model discloses a low permeability coal seam bottom roadway wear layer before digging predraining bore gas fracturing device, including gas fracturing components, sealing device, push rod assembly and sleeper, gas fracturing pipe including fracturing pipe end, inflatable cloth with release hole fracturing pipe and an extension rod end release N+1, the root of gas fracturing pipe end and the release of N root gas fracturing pipe extension rod connected; one end of the sealing device is provided with two injection nozzle, the other end is provided with an injection nozzle, wherein the sealing device of a water injection mouth end and the N+1 gas fracturing extension rod tube the connection; the push rod assembly is composed of M+1 (M = 1) and a top rod are orderly connected in series; the M+1 push rod through the ground anchor on the sleepers. The utility model first combines the bottom draining roadway through the borehole and the gas phase fracturing technology, which can effectively reduce the number of pre drilled holes and increase the permeability of the coal seam, so as to realize the rapid and safe tunneling of the roadway.

【技术实现步骤摘要】
一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置
本技术属于瓦斯治理
，涉及一种瓦斯治理装置，特别是涉及一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置。
技术介绍
目前，国内开采的煤层多为高瓦斯煤层，瓦斯抽采难度大，巷道掘进过程中煤与突出的安全隐患，严重制约着矿井安全高效生产。目前国内解决掘进巷道瓦斯问题常见的主要技术措施有：1、增大掘进工作面预抽钻孔工程量缺点：抽采周期较长、施工成本较高，影响采煤工作。2、增大风量缺点：只能解决瓦斯涌出问题，对吸附状态瓦斯效果不明显，且易造成粉尘飞扬，作业环境恶劣。3、开采保护层首先开采瓦斯含量低、无突出危险的煤层，利用其上部和下部的煤层泄压、透气性显著增加，从而形成高效的瓦斯抽采条件。但随着开采深度的增加，部分矿井不具备开采保护层条件。4、水力压裂预抽钻孔缺点：设备庞大，设备价格高，施工困难，管路铺设和操作复杂等原因造成施工周期较长，安全条件要求较高；水力预裂裂缝受原始地应力状态控制，可能沿特殊方向扩展，造成煤矿事故；对瓦斯解吸和释放具有抑制作用，瓦斯抽采浓度和流量高峰一般迟到3-5天，增加了瓦斯抽采时间。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术公开了一种低渗煤层区井筒气相压裂快速揭煤装置。该装置将底抽巷穿层钻孔与气相压裂技术结合，能有效地减少预抽钻孔数量、增加煤层透气性，实现巷道快速安全掘进。本技术是通过如下技术方案实现的：一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置，包括：气相压裂组件，所述气相压裂组件是由N+1（N≥1）个气相压裂管依次串接组成的，其中第N+1根气相压裂管倒置，即第N+1根气相压裂管释放端与第N根气相压裂管加长杆相连；所述气相压裂管包括压裂管充气端、均布有释放孔的压裂管释放端和加长杆；然后，敷设外分支线，其中红色分支线插入压裂管绝缘电极孔内，蓝色分支线插入压裂管铜芯电极孔内，将分支线避开压裂管释放端的释放孔、固敷在压裂管管体表面；借助钻机和倒链将压裂管推送至压裂孔中；封孔器，在所述封孔器的一端设有第一注水嘴和第二注水嘴，另一端设有第三注水嘴，所述封孔器设有第三注水嘴的一端与第N+1个气相压裂管的加长杆连接；第N+1个气相压裂管的红蓝分支线分别与封孔器红蓝线相连形成接头，用绝缘胶带缠住接头；顶杆组件，所述顶杆组件是由M+1（M≥1）个顶杆依次串接组成的，第1顶杆与封孔器设有两个注水嘴的一端相连，所述封孔器的两个注水嘴分别与高压水管相连，所述封孔器的第一注水嘴向封孔器内注水，所述封孔器的第二注水嘴向钻孔内注水，并与另一端的第三注水嘴相通；并将封孔器注水嘴端的红蓝线与炮线相连形成接头，用绝缘胶带缠住接头，将炮线和高压水管固敷在顶杆杆体表面，借助钻机和倒链将其向压裂钻孔内推送；枕木，所述第M+1个顶杆通过地锚固定在枕木上。上述装置的施工方法，包括如下具体步骤：（1）在底抽巷向预掘煤层施工穿层预抽孔和气相压裂孔，预抽钻孔与压裂钻孔间距为5m，压裂钻孔直径为113mm；观察钻孔成孔效果，有无塌孔，煤矸堵孔情况，如有塌孔、堵孔情况应及时组织工人进行清理。（2）调整钻机夹持器角度、悬挂倒链，安装第一根压裂管；（3）敷设外分支线，其中红色分支线插入压裂管绝缘电极孔内，蓝色分支线插入压裂管铜芯电极孔内，将分支线避开压裂管释放端的释放孔、固敷在压裂管管体表面；借助钻机和倒链将压裂管推送至压裂孔中；（4）将第二根压裂管与第一根压裂管的加长杆相连，重复步骤（3）；（5）重复步骤（4）直至第N+1（N≥1）个气相压裂管组装完毕，其中第N+1根气相压裂管倒置即第N+1根气相压裂管释放端与第N根气相压裂管加长杆相连，将封孔器设有一个注水嘴端与第N+1根压裂管的加长杆相连，红蓝分支线分别与封孔器红蓝线相连形成接头，用绝缘胶带缠住接头；（6）将顶杆与封孔器设有两个注水嘴端相连，将高压水管与封孔器注水嘴相连，并将封孔器此端的红蓝线与炮线相连形成接头，用绝缘胶带缠住接头，将炮线和高压水管固敷在顶杆杆体上表面，借助钻机和倒链将其向压裂钻孔内推送；（7）继续连接顶杆，直至将压裂管推送至钻孔指定位置（使得N+1根气相压裂管释放端都处于预掘巷道内）；（8）借助倒链，撤出钻机，将顶杆固定在底板枕木上，并用地锚固定；（9）将和封孔器第一注水嘴相连的高压水管与手压泵相连，向封孔器打压，至手压泵压力表读数为8MPa，关闭截止阀；将与封孔器第二注水嘴相连的高压水管与手压泵相连，向压裂孔内注水；（10）将炮眼引至离工作面200米外的新鲜风流内，与起爆器相连，并设警戒；瓦斯员测量巷道瓦斯浓度，在瓦斯浓度低于0.5%、CO2浓度低于1.5%方可开始压裂；（11）压裂后，至巷道内瓦斯浓度低于0.5%、CO2浓度低于1.5%时，方可进入该巷道，先清除顶板浮煤，借助倒链及管钳，将器材退出压裂孔。本技术的有益效果为。1.该项目是国内首次将底抽巷穿层钻孔与气相压裂技术结合，利用压裂振动影响使处于其上部的煤层泄压，透气性成百倍的增加，从而形成高效的瓦斯抽采条件；既解决了由预掘巷道向底抽巷道涌出瓦斯的问题，又大幅度降低了预掘巷道的瓦斯含量，消除了煤与瓦斯突出危险性，为在预掘煤层内实施快速掘进与高效抽采提供了安全保障。2.增加抽采效率，减少抽采时间，增大煤层透气性的同时可以减少预抽钻孔数量，有效的节约了成本，便于更好的管理。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的气相压裂钻孔设计图。图2为本专利技术实施例的气相压裂钻孔布置正视图。图3为本专利技术实施例的气相压裂钻孔布置俯视图。图4为本专利技术实施例的预掘区气相压裂钻孔布置图。图5为本专利技术实施例的装置结构示意图。图中：1、地锚，2、枕木，3、钢丝绳，4、顶杆，5、封孔器，6、压裂管充气端，7、压裂管释放端，8、炮头，9、加长杆，10、释放孔。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例如图1-5所示，一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置，包括气相压裂组件、封孔器5、顶杆组件和枕木2；所述气相压裂组件是由2个气相压裂管依次串接组成的，1#和2#气相压裂管分别是由依次连接的压裂管充气端6、里面充装液体二氧化碳的杆体、均布有释放孔10的压裂管释放端7和加长杆组成的，1#气相压裂管的加长杆与2#气相压裂管的释放端相连；在所述封孔器5的一端设有第一注水嘴和第二注水嘴两个注水嘴，另一端设有第三注水嘴一个注水嘴；所述封孔器5设有第三注水嘴的一端与2#气相压裂管的加长杆连接；所述顶杆组件是由10个顶杆4依次串接组成的，第1顶杆与封孔器5设有两个注水嘴的一端相连，所述封孔器5的两个注水嘴分别与高压水管相连，所述封孔器5的第一注水嘴向封孔器5内注水，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置，其特征在于包括：气相压裂组件，所述气相压裂组件是由N+1（N≥1）个气相压裂管依次串接组成的，其中，第N+1根气相压裂管倒置，所述气相压裂管包括压裂管充气端、均布有释放孔的压裂管释放端和加长杆；封孔器，在所述封孔器的一端设有第一注水嘴和第二注水嘴，另一端设有第三注水嘴，所述封孔器设有第三注水嘴的一端与第N+1个气相压裂管的加长杆连接；顶杆组件，所述顶杆组件是由M+1（M≥1）个顶杆依次串接组成的，封孔器设有两个注水嘴的一端相连，所述封孔器的两个注水嘴分别与高压水管相连，所述封孔器的第一注水嘴向封孔器内注水，所述封孔器的第二注水嘴向钻孔内注水，并与另一端的第三注水嘴相通；枕木，第M+1个顶杆通过地锚固定在枕木上。

【技术特征摘要】
1.一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置，其特征在于包括：气相压裂组件，所述气相压裂组件是由N+1（N≥1）个气相压裂管依次串接组成的，其中，第N+1根气相压裂管倒置，所述气相压裂管包括压裂管充气端、均布有释放孔的压裂管释放端和加长杆；封孔器，在所述封孔器的一端设有第一注水嘴和第二注水嘴，另一端设有第三注水嘴，所述封孔器设...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱树乾，武炳瑞，范鹏，杨帆，郝英皓，申宁，江湧，陈二亮，梁夏宾，赵莉阳，李超，樊嘉浩，袁继廷，
申请(专利权)人：山西潞安工程有限公司，
类型：新型
国别省市：山西,14