[发明专利]一种水力压裂破岩方法及系统

说明书

本发明公开了一种水力压裂破岩方法，在矿山中欲破岩位置预先打若干孔眼，利用加压装置给水加压得到高压水，加压装置的出口经高压管连通至所述孔眼内，且所述高压管与所述孔眼连接处设有密封装置，将高压水注入孔眼内，持续增大高压水的水压，直至孔眼内压力超过岩体的最高裂纹延伸压力，岩体破碎。由此，本发明的水力压裂破岩方法破岩过程没有粉尘和振动，不会产生环境污染。本发明还公开了一种水力压裂破岩系统。

技术领域

本发明涉及矿山破岩领域，尤其涉及一种水力压裂破岩方法及一种水力压裂破岩系统。

背景技术

在矿山岩石开采过程中，需要对岩石进行破碎和剥离，目前常用的方法是采用炸药爆破，然而爆破的方式存在装药量较难控制，瞎炮等问题，而且过程中存在震动、飞石、粉尘、噪音等安全环保问题，同时炸药爆破无法控制岩体破碎方向。

随着爆破开采的管控加强以及使用限制，使用物理方法进行岩石破碎的技术被广泛使用。常用的物理爆破方式为二氧化碳气体破碎，液压劈裂破碎、膨胀剂劈裂破碎、物理切割破碎、水射流切割破碎等，但以上物理破碎方式除了二氧化碳气体破碎，其他均为小方量破碎方式，作业效率低，作业成本普遍较高的缺点。而二氧化碳气体破碎，由于其爆破机理是依靠高温击穿安全膜瞬间将二氧化碳气化产生气体冲击力将矿石破碎，也存在较多的安全风险。且由于灌装、连线、封孔等作业繁琐，容易出错，故作业效率不高；膨胀破岩技术能够有效控制爆破范围，通过膨胀剂的不断膨胀，将岩体胀裂破碎，但该方法需要大量的膨胀剂，成本高，用完的膨胀剂还存在处理的问题，其次由于是利用膨胀剂膨胀将岩石胀裂，膨胀剂的变形有限，往往达不到预期的膨胀效果，而且膨胀剂的反应一般需要几小时，效率低。同样，使用液压劈裂机，也存在着效率低，设备磨损严重等问题，在特殊情况下需要控制岩体破裂方向时，炸药爆破技术的局限性更加凸显。因此采用新型的安全、环保的破岩方式是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种水力压裂破岩方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水力压裂破岩方法，在矿山中欲破岩位置预先打若干孔眼，利用加压装置给水加压得到高压水，加压装置的出口经高压管连通至所述孔眼内，且所述高压管与所述孔眼连接处设有密封装置，将高压水注入孔眼内，持续增大高压水的水压，直至孔眼内压力超过岩体的裂纹延伸压力，岩体破碎。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述孔眼内还包括利用水刀喷射出的水流冲击而成的若干射孔；

优选地，通过控制孔眼、射孔的数量，控制岩体的破碎体积和方向。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

本发明提出了一种新型的岩石破碎方法，利用压裂设备对水加压，通过高压管路输送到在岩体中钻的孔眼，而孔眼使用密封设备密封，且孔眼内部通过射孔设备完成定向射孔，即射孔，随着高压水的不断注入，孔眼内压力逐渐增加，当孔内压力，尤其射孔区域超过岩石的裂纹延伸压力后，岩石内部裂纹将不断扩展，直至岩体发生大体积破碎/剥离。通过控制钻孔眼以及射孔的深度、数量、布局，可有效控制岩体的破碎体积和方向。破岩过程中没有剧烈的震动、粉尘等，且破碎方向可控。

一种水力压裂破岩系统，包括依次通过水管连接的储水装置、加压装置和执行器，所述储水装置用于储存水，所述加压装置用于将水加压得到高压水；

所述执行器的头部为钻头，所述钻头用于在岩体上开设孔眼，可以是金刚石钻头、牙轮钻头、刮刀钻头等等；所述执行器内部设有连通加压装置高压水出口的水流通路，所述执行器的中部外壁上设有若干与所述水流通路连通的水刀，所述水刀用于利用高压水流在岩体上定向喷射，得到射孔；所述执行器的尾部设有密封件，所述密封件用于密封所述执行器尾部和所述孔眼内壁之间的缝隙。

进一步地，所述加压装置为柱塞泵；