[实用新型]软煤发育区应力释放增透装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿安全生产技术领域，尤其涉及一种专门针对于软煤发育区的应力释放增透装置。

背景技术

煤炭在我国国民经济建设，能源需求方面占有举足轻重的地位。随着国家对煤炭需求的增加，煤矿开采深度及开采强度也在逐年增加。随着煤矿开采深度以及开采强度的增大，瓦斯含量、瓦斯压力也在逐渐增加，增加了煤与瓦斯突出的可能性。煤与瓦斯突出是制约煤矿安全生产的重要地质灾害之一。目前，治理瓦斯的方法主要有地面钻井瓦斯抽采和井下钻孔瓦斯抽采。地面钻井瓦斯抽采主要是通过钻井、压裂改善储层渗透性后进行瓦斯抽采，但是由于目前技术的限制，对于软煤发育区难以实现较好的储层改造效果，导致软煤发育区煤层气地面抽采效果较差，难以快速、有效的降低储层瓦斯含量。采用井下瓦斯抽采的方法，在软煤发育区，煤体松软，导致钻进过程容易塌孔，成孔难度大，钻孔成本增加；煤层破坏严重，渗透性较差，导致抽采孔抽采有效范围有限，无形中钻孔数量增加，钻孔施工费用和抽采时间相应增加。

煤储层渗透性的大小很大程度上决定了瓦斯抽采效果。煤储层增透的常用方法有物理压开裂缝增透法、化学反应增透法和应力释放增透法。对于软煤发育区，由于煤岩本身强度低，采用物理方法几乎无法在煤层中营造出新的裂缝，储层改造效果很差。采用化学反应增透方法一般需与物理方法相结合，由于软煤储层本身裂隙不发育，化学增透方法效果不佳。因此，应力释放增透成为目前对软煤发育区最有效的方法。但软煤发育区煤储层的低渗、低强度特性，决定了若采用现有的钻孔工艺或其他方法进行应力释放效果都不太理想。因此迫切需要一种装置或工艺，可以对软煤发育区进行应力释放，通过应力释放提高煤储层的导流能力，促进甲烷的快速产出，有效降低煤层瓦斯含量，实现煤矿的安全高效生产。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中软煤发育区瓦斯抽采过程钻孔成孔难、影响范围有限、抽采效果差等问题，提供了一种软煤发育区应力释放增透装置，通过该装置及工艺可以对软煤发育区进行造穴、冲粉，实现煤层卸应力，促进瓦斯的快速产出，降低煤层瓦斯含量，实现煤矿的安全高效生产和瓦斯资源的有效利用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：软煤发育区应力释放增透装置，包括中空结构的钻杆14，钻杆14前端设有圆锥形的钻头36，钻杆14内设有转向系统和造穴系统，钻杆14的后端中部连接有高压水供给系统，转向系统和造穴系统位于钻杆14内的上部并分别连接到钻头36的对应连接处，转向系统和造穴系统的后端均与高压水供给系统连接。

所述高压水供给系统包括水箱22、高压水泵2和大排量水泵23，高压水泵2和大排量水泵23分别通过高压水管1与水箱22连接，高压水泵2的出水口分别与转向系统和造穴系统的进水口连接，大排量水泵23的出水口与钻杆14的后端中部连接。

所述转向系统包括设在钻杆14内并沿钻杆14轴向方向设置的转向射流管12以及设在钻头36上部的转向射流孔18，转向射流管12的前端通过第一连接管8与转向射流孔18连接。

所述造穴系统包括造穴射流管13、分流管21和设在钻头36上部的造穴射流孔34，造穴射流管13通过第二连接管20与分流管21连接，造穴射流孔34与分流管21的出水口连接，造穴射流孔34设有至少两个，造穴射流孔34均为圆弧形的长孔结构。

所述钻杆14前端圆周面上均匀设有一圈临近钻头36的扩径块16。

所述钻头36的中心轴线设有与钻杆14内部连接的进水通道33，钻头36前端设有与进水通道33连接的进水孔35，钻头36外的前小后大的圆锥形表面设有金刚石钻进齿19。

所述钻杆14后端设有与高压水供给系统连接的内密封组件6和外密封组件7，内密封组件6和外密封组件7之间折弯并交叉配合，在内密封组件6和外密封组件7之间设有环形密封橡胶垫。

采用上述技术方案，本实用新型还包括定向系统，定向系统设在钻杆14内的下部。

所述定向系统包括固定架32、定位装置31、指示灯24和插座25，固定架32设在钻杆14内的底部，定位装置31设在固定架32上，插座25设在钻杆14的后端部，插座25通过第一导线30与定位装置31连接，指示灯24插设在插座25上；