[实用新型]一种低渗煤层底抽巷穿层掘前预抽钻孔气相压裂装置

说明书

技术领域

本实用新型属于瓦斯治理技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型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。

本实用新型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；