[发明专利]一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的施工装置及方法

权利要求书

1.一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 确定压裂目标层：利用地质资料结合关键层理论，得到坚硬难垮顶板（1）即为确定压裂目标层；

S2. 布置压裂孔（4）及控制孔（5）：向坚硬难垮顶板（1）内间隔钻有若干压裂孔（4），所述压裂孔（4）深度与所述压裂目标层层位相配合, 距每个压裂孔（4）的40m范围内钻至少两个控制孔（5），所述每个压裂孔（4）与所述至少两个控制孔（5）平行且深度相同；

S3.水力压裂：通过压裂装置将高压水送至压裂孔（4）内进行水力压裂，坚硬难垮顶板（1）在高压水的作用下裂隙结构遭到破坏而形成裂缝；

S4. 注入石英砂：继续保持水力压裂施工，使压裂孔（4）与压裂装置保持坐封，同时通过压裂装置向压裂孔（4）内注入石英砂；

S5.酸化压裂：保持坐封，通过压裂装置向压裂孔（4）内注入酸液；

S6.对每一个压裂孔（4）重复步骤S3-S5，直至所有压裂孔（4）的水力压裂、注入石英砂和酸化压裂全部完成。

2.根据权利要求1所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，所述若干压裂孔（4）呈线性排列，排成若干排压裂孔（4），所述若干排压裂孔（4）平行布置或交错布置。

3.根据权利要求1所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，相邻两个所述压裂孔（4）之间距离为30-50m。

4.根据权利要求1所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，所述酸液按质量百分比计，由98.3%清水、1.2%HCL和0.5%HF组成。

5.根据权利要求1所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，所述石英砂粒径为0.23-0.51mm 。

6.根据权利要求1所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，所述坚硬难垮顶板（1）的下侧为一般顶板（2），所述一般顶板（2）上间隔设有若干微震监测探头（21）。

7.根据权利要求1所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的方法，其特征在于，所述压裂孔（4）与所述坚硬难垮顶板（1）呈45度夹角。

8.一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的施工装置，其特征在于，包括压裂装置（6），所述压裂装置（6）与高压密封安装管（7）的一端连通，所述高压密封安装管（7）的另一端与主压泵车（9）高压管路（8）的输出端连通，所述高压管路（8）通过出酸管（11）与酸液泵车（10）连通，主压泵车（9）的输送管路（12）的输入端与井下矿用混砂车（13）的输出端连通，所述井下矿用混砂车（13）的第一输入端通过出砂管路（14）与砂罐车（15）连通，所述井下矿用混砂车（13）的第二输入端通过出水管路（16）与水箱（17）的出水口连通，所述水箱（17）的进水口连接有供水管（18）。

9.根据权利要求8所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的施工装置，其特征在于，高压管路（8）的输出端设有泄压阀（19）和压力表（20）。

10.根据权利要求8所述一种压裂和软化煤矿井下坚硬难垮顶板的施工装置，其特征在于，所述主压泵车（9）通过第一变径接头与所述高压管路（8）连通；所述高压密封安装管（7）通过第二变径接头与高压管路（8）连通。