[实用新型]一种千米钻孔分段水爆致裂开采煤层气的设备

说明书

本实用新型公开了一种千米钻孔分段水爆致裂开采煤层气的设备，属于工程领域，包括千米钻机（1），所述千米钻机（1）开挖形成垂直钻孔（2）和与所述垂直钻孔（2）相交的水平钻孔（3），以及与所述垂直钻孔（2）不相交的高抽巷（7），所述水平钻孔（3）位于煤层，所述水平钻孔（3）内设有若干水热致裂筒（4），所述高抽巷（7）位于煤层上方爆破裂隙带中线。本实用新型解决现有采煤设备不经济、不环保、设备沉重等问题，将新型的水爆致裂技术的应用在煤矿开采作业，将有效的增大致裂范围，更有效的卸压，更有效的促进煤层气解吸和形成产气通道，同时水爆致裂技术使用的水资源更少，且使用的离子水溶液不会造成污染，实施简单高效。

技术领域

本实用新型属于工程领域，具体涉及一种千米钻孔分段水爆致裂开采煤层气的设备及方法。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源。煤层气燃烧后很洁净，且热值与天然气相当，同时煤层气也是一种温室气体，温室效应约为二氧化碳的21倍。因此，煤层气的开发利用具有一举多得的功效，既获取了洁净能源又减少了温室气体排放。

我国薄煤层和深部煤层资源丰富，分布广泛，但由于地质条件复杂、开采难度高、经济效益差等因素影响，无法进行井工开采。

开采煤层气首先需要有效的致裂煤层促进吸附状态的煤层气解吸，同时致裂形成产气通道，目前煤体致裂开采煤层气方法主要有水压致裂、液氮致裂、脉冲爆震致裂等方法，但是这些压裂方式压裂范围小，煤层卸压增透程度低。

1、传统的水压致裂所用的增压设备十分沉重，且对于深部煤层的煤层气开采而言，高地应力作用下煤体更加紧密更加难以压裂，同时所用的高增压设备和千米以上的高压水管，既不经济也不环保。

2、液氮致裂方式所需液氮的量十分大，所需配套的生产设备复杂且昂贵，且液氮致裂开采深部煤层必须有很大的工作空间，无法适应深部薄煤层和不具备开采条件的无巷道开采。

3、脉冲爆震致裂方法目前只能停留在试验阶段，其本身无法实现本质安全故无法下井。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种千米钻孔分段水爆致裂开采煤层气的设备及方法，解决现有采煤设备不经济、不环保、设备沉重等问题，将新型的水爆致裂技术的应用在煤矿开采作业，将有效的增大致裂范围，更有效的卸压，更有效的促进煤层气解吸和形成产气通道，同时水爆致裂技术使用的水资源更少，且使用的离子水溶液不会造成污染，实施简单高效。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种千米钻孔分段水爆致裂开采煤层气的设备，包括千米钻机，所述千米钻机开挖形成垂直钻孔和与所述垂直钻孔相交的水平钻孔，以及与所述垂直钻孔不相交的高抽巷，所述水平钻孔位于煤层，所述水平钻孔内设有若干水热致裂筒，所述水热致裂筒外接引爆器，所述高抽巷位于煤层上方爆破裂隙带中线，所述高抽巷垂直方向上设有与所述高抽巷相连通的巷道，所述巷道内设有抽气管，所述抽气管与地面的抽气站相连，所述抽气站通过集气管与集气站相连。

所述垂直钻孔和所述水平钻孔内设有外径分别与所述垂直钻孔和所述水平钻孔的内径一样的刚性套管，所述水热致裂筒等距分布在所述刚性套管的水平段内，位于所述水热致裂筒位置的所述刚性套管厚度低于所述刚性套管平均厚度，相邻两个所述水热致裂筒设有堵头，所述堵头与位于所述刚性套管上相应位置的凸头相适配，所述凸头位于所述刚性套管的中上端。

所述水热致裂筒间隔距离为所述爆破直径的2倍。

所述堵头为膨胀式堵头。

所述膨胀式堵头从外向内依次包括可伸缩外套、液氮层、信号接收部和加热管，所述信号接收部设有加热电路，所述加热电路由无线遥控开关、电源V和所述加热管串联而成，所述加热管为电加热管R。