[发明专利]一种煤矿井下压裂密封装置及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下压裂密封装置，包括经聚氨酯封孔段固定于钻孔内的注水管（1）、回浆管（3）和注浆管（8），其中，注水管（1）穿过前后聚氨酯封孔段（4），回浆管（3）和注浆管（8）进入由前后聚氨酯封孔段（4）封堵与钻孔所形成的空间内，进入封堵空间的回浆管（3）长，进入封堵空间的注浆管（8）短，其特征在于：所述注水管（1）前部的管壁周围间隔设有多个安全阀（5），注水管（1）的前端套装有伞式支撑装置（6），所述的伞式支撑装置（6）包括伞形支撑架（6-1）、支撑管（6-2）、滑动箍（6-3）、活塞杆（6-4）、活塞（6-5），其中，伞形支撑架（6-1）的外撑杆前部铰接在支撑管（6-2）上，伞形支撑架（6-1）的内撑杆铰接在滑动箍（6-3）上，滑动箍（6-3）经活塞杆（6-4）连接可在支撑管（6-2）内部向前移动的活塞（6-5），所述滑动箍（6-3）与支撑管（6-2）相配合的管段上对称开有可使滑动箍（6-3）向前移动的导轨槽。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下压裂密封装置，其特征是：所述的滑动箍（6-3）包括套装在支撑管（6-2）上的外套管，外套管内设有固定活塞杆（6-4）的内套管，内套管与外套两侧连有可在支撑管（6-2）导轨槽内移动的连接块。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下压裂密封装置，其特征是：所述的活塞杆（6-4）两端分别与活塞（6-5）和支撑管（6-2）的内套管螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下压裂密封装置，其特征是：所述的滑动箍（6-3）与支撑管（6-2）相配合的管段前部设有阻挡滑动箍（6-3）后退的弹性支撑卡。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下压裂密封装置，其特征是：所述的安全阀（5）的压力设定为6MPa。

6.使用权利要求1所述装置的煤矿井下压裂密封方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）打钻，根据施工方案设计的钻孔方位进行打钻，向煤壁设定深度的钻孔；

（b）装置组装，在注水管（1）的前端套装伞式支撑装置（6），将伞式支撑装置（6）的伞形支撑架（6-1）连接到支撑管（6-2）上，通过活塞杆（6-4）将滑动箍（6-3）和活塞（6-5）螺纹连接在一起，再将滑动箍（6-3）通过导轨槽套装在支撑管（6-2）上，此时，伞形支撑架（6-1）处于收缩状态；

（c）送管，在前部装有安全阀（5）的注水管（1）的上绑扎聚氨酯封孔带，之后将注水管（1）送入钻孔（7）内，直至设定位置，再将注浆管（8）和回浆管（3）送入钻孔内，同时在注水管（1）、注浆管（8）和回浆管（3）进入钻孔段绑扎聚氨酯封孔带，将钻孔孔口堵住；

（d）注浆，通过注浆泵将水泥浆液注入前后聚氨酯封孔段（4）封堵的钻孔内，侍回浆管（3）内流出浆液时，关闭回浆管（3）上的阀门，继续注浆1～2min后关闭注浆泵，完成前后聚氨酯封孔段（4）封堵钻孔内的封堵；

（e）注水，设定初始压力水为5MPa，通过注水泵将压力为5MPa的高压水通过注水管（1）注入钻孔中，在5MPa高压水的作用下，支撑管（6-2）内的活塞（6-5）被往前推移，带动与活塞杆（6-4）相连的滑动箍（6-3）向前移动，铰接在滑动箍（6-3）上的伞形支撑架（6-1）撑开，穿刺到煤体中，随着高压水不断注入，高压水的压力不断挤压前后聚氨酯封孔段（4），从而使伞形支撑架（6-1）刺入煤体越深；

（f）压裂，提高注水的压力，直至最后注水压力≥15MPa，当注水压力超过安全阀（5）设定的6MPa压力时，安全阀（5）被冲开，高压水从安全阀（5）的入口喷出进入钻孔，对钻孔实施压裂作业。