[发明专利]高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层高压水力割缝系统及方法

说明书

本发明涉及高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层高压水力割缝系统及方法，包括左洞、右洞和水力割缝设备，水力割缝设备包括水箱、高压泵、高压软管和钻具，钻具包括高压旋转接头、钻杆、钻头及切割头总成；在左洞与右洞之间设有横通道，高压泵置于其中一个洞中，钻具置于另一个洞中；高压泵入口连接水箱，高压泵出口连接高压软管的一端，高压软管另一端穿过横通道与另一个洞中的高压旋转接头的一端连接，高压旋转接头另一端连接钻杆，钻头及切割头总成安装在钻杆前端。本发明产生的高压水射流有切割力，可增大煤层横向暴露面，能提高瓦斯排放和瓦斯抽采效果，利于缩短工期；而且施工作业时高压泵与施工钻具在空间上进行了分离，可提高安全性。

技术领域

本发明涉及煤层揭煤防突施工技术领域，尤其涉及高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层高压水力割缝系统及方法。

背景技术

随着我国高速公路网的飞速发展，特别是我国西南地区，山峦众多，地质复杂。公路隧道逐年增多，瓦斯突出、煤层等越来越多的地质问题逐渐显出。煤层瓦斯是一种洁净能源，但对工程建设而言是一种灾害源。现有的煤层揭煤防突施工工法安全性和施工进度有待提高。

发明内容

本发明旨在提供高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层高压水力割缝系统及方法，能提高安全性和施工效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层高压水力割缝系统，包括左洞、右洞和水力割缝设备，所述水力割缝设备包括水箱、高压泵、高压软管和钻具，钻具包括高压旋转接头、钻杆、钻头及切割头总成；

在左洞与右洞之间设有横通道，所述高压泵置于其中一个洞中，所述钻具置于另一个洞中；高压泵入口连接水箱，高压泵出口连接高压软管的一端，所述高压软管另一端穿过横通道与另一个洞中的高压旋转接头的一端连接，高压旋转接头另一端连接钻杆，所述钻头及切割头总成安装在钻杆前端。

优选地，所述高压泵安装在距掌子面500m处。

进一步的，高压软管与高压旋转接头间设有泄压阀。

进一步的，所述横通道的两端安装有防爆门构成避险硐室。

高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层高压水力割缝施工方法，于施工路段，开挖左洞和右洞，开挖至距煤层一定距离后停止，在左洞与右洞之间设横通道；

水力割缝采用的水力割缝设备包括水箱、高压泵、高压软管和钻具，钻具包括高压旋转接头、钻杆、钻头及切割头总成；

高压泵置于另一个未施工的洞中，高压泵入口连接水箱，高压泵出口连接高压软管的一端，所述高压软管另一端穿过横通道与施工洞中的高压旋转接头的一端连接，高压旋转接头另一端连接钻杆，所述钻头及切割头总成安装在钻杆前端。

进一步的，在煤层抽采钻孔中选取水力割缝钻孔时，钻场奇数选取奇数号钻孔，钻场偶数选取偶数号钻孔。

其中，割缝的总煤量数值不得小于煤层厚度的20倍。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明的水力割缝设备产生的高压水射流有切割力，可增大煤层横向暴露面，能提高瓦斯排放和瓦斯抽采效果，利于缩短工期；而且施工作业时高压泵与施工钻具在空间上进行了分离，可提高安全性；

2，本发明方法在水力压裂结束后施工抽采钻孔期间，在煤层抽采钻孔中选取部分钻孔采取水力割缝，高压水射流有切割力，增大煤层横向暴露面，达到对煤层的切割、卸压增透，提高瓦斯排放和瓦斯抽采效果，可加快瓦斯抽采达标进程。

附图说明

图1是左洞水力割缝时高压水力割缝系统的示意图；

图2是水力割缝设备的结构示意图；