[发明专利]煤矿井下复合射孔造缝强力封孔装置及方法

说明书

本发明涉及煤矿井下钻孔封孔装置，具体为煤矿井下复合射孔造缝强力封孔装置及方法。解决采用复合射孔技术在岩层中定向造缝过程中，压裂高能气体威力大，封孔难度高，因而现有封孔装置及方法无法满足封孔需要的问题。该封孔装置由插孔机构、调位螺母、套管、单体液压支柱组成；插孔机构由底板和垂直固定于底板上的螺纹杆构成，螺纹杆上的螺纹与调位螺母配合；螺纹杆能插入所用复合射孔器底部，套管能套于所用复合射孔器上并被拧于螺纹杆上的调位螺母支撑，套管阻塞所用复合射孔器与钻孔之间的间隙；单体液压支柱支撑于插孔机构的底板下方。本发明实现了复合射孔造缝过程中的安全压裂，提高了压裂效果，实现了岩层垮落的准确控制。

技术领域

本发明涉及煤矿井下钻孔封孔装置，具体为煤矿井下复合射孔造缝强力封孔装置及方法。

背景技术

煤层地下开采，岩层控制是核心，目前对于岩层的垮落控制，均无有效技术措施能实现岩层垮落的准确控制；复合射孔技术作为石油行业增加出油通道的主要技术，主要通过金属粒子射流与高能气体双重耦合致裂，形成孔缝融合的裂缝面。将复合射孔技术用于煤矿井下坚硬岩层定向造缝控制，是顶板控制的新型途径；但复合射孔技术应用过程中，高能气体压裂压力高达60~80MPa，冲击力极大，若封孔措施不到位，极易冲破钻孔造成高能气体泄漏，不仅影响压裂成缝效果，而且安全隐患大，同时会对钻孔口形成冲击，反而对围岩表面形成破坏。因此，复合射孔过程中，研发强有力封孔装置及工艺，保障压裂效果，提高射孔安全性，是亟待突破的工艺瓶颈。

发明内容

本发明解决采用复合射孔技术在岩层中定向造缝过程中，压裂高能气体威力大，封孔难度高，因而现有封孔装置及方法无法满足封孔需要的问题，提供一种煤矿井下复合射孔造缝强力封孔装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：煤矿井下复合射孔造缝强力封孔装置，由插孔机构、调位螺母、套管、单体液压支柱组成；插孔机构由底板和垂直固定于底板上的螺纹杆构成，调位螺母拧于螺纹杆上；螺纹杆能插入所用复合射孔器底部，套管能套于所用复合射孔器上并被拧于螺纹杆上的调位螺母支撑，套管阻塞所用复合射孔器与钻孔之间的间隙；单体液压支柱支撑于插孔机构的底板下方。

煤矿井下复合射孔造缝强力封孔方法，是由如下步骤实现的：

a. 在煤矿井下巷道顶板上钻孔，钻孔中放置复合射孔器，钻孔中最外部复合射孔器底部预留一段长度不放置射孔弹及火药；

b. 将套管插入钻孔中，并使套管套住最外部复合射孔器，从而套管阻塞最外段复合射孔器与钻孔之间的间隙；

c. 将调位螺母拧于插孔机构的螺纹杆上，将插孔机构的螺纹杆插入钻孔中最外部复合射孔器底部内，调节调位螺母位置使得调位螺母与套管之间不留空隙；

d. 采用单体液压支柱顶住插孔机构的底板，单体液压支柱底部固定于巷道底板。

本发明针对采用复合射孔方法在岩层中定向造缝过程中，火药爆炸产生高能气体易冲破钻孔，造成压裂效果差及危险性高的技术难题，提供一种强力封孔装置及方法，实现了复合射孔造缝过程中的安全压裂，提高了压裂效果，实现了岩层垮落的准确控制。本发明有以下优点：1）采用金属装置封孔，强度大，解决了传统封孔装置强度不足的问题；2）封孔装置可以循环重复利用，成本低；3）封孔装置尺寸可以根据钻孔及复合射孔器尺寸随机调整，灵活性强；4）封孔装置操作流程及工艺简单，推广应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明所述煤矿井下复合射孔造缝强力封孔装置结构示意图；

图2为本发明所述煤矿井下复合射孔造缝强力封孔方法示意图；

图3为本发明插孔机构结构示意图；

图4为本发明调位螺母结构示意图；

图5为本发明套管结构示意图；

图6为本发明所用的最外部复合射孔器的结构示意图。