CN109113637A - 一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器及施工方法，封孔器主要由胶囊、钻孔注水管和胶囊注水管组成，胶囊注水管从外部穿入胶囊内部，胶囊注水管的外露端由外到内依次连接有第一阀门和压力表，钻孔注水管从内部穿过胶囊，钻孔注水管用于进水的外露段连接有第二阀门，其出水的外露段连接有单向阀门。本发明不仅能同时满足深孔内爆破和注水压裂的一体化封孔，无需在钻孔内爆破阶段和注水或压裂阶段分别封孔，操作简单，作业效率提高，还能提高爆破的效果以及煤层内均匀注水或压裂的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种封孔器，尤其是一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器以及一体化的施工方法。
背景技术
煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象，通过钻孔降低煤层地应力、抽采煤层瓦斯是有效的瓦斯治理方法，通过钻孔注水或压裂则能进一步降低瓦斯突出危险性，降低煤层后期采掘过程中的粉尘量。
然而普通钻孔在施工之后，很难直接向煤层内注水，通过提高压力虽然能压裂钻孔周围的煤体，但是这会导致压裂的裂缝分布非常不均匀，不利于煤岩层的整体增透和注水。通过在钻孔内实施松动爆破技术，利用钻孔内爆破增加钻孔周围裂隙，有利于降低钻孔注水或压裂所需要的压力，促进钻孔周围煤岩体内均匀注水。
通常爆破和注水的封孔工艺为分开的，即在爆破的时候采用一种封孔工艺，而在煤层注水或者压裂的时候采用另外一种封孔工艺，这样浪费时间，增加了爆破注水或压裂的复杂性。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器及施工方法，不仅能同时满足深孔内爆破和注水压裂的一体化封孔，无需在钻孔内爆破阶段和注水或压裂阶段分别封孔，操作简单，作业效率提高，还能提高爆破的效果以及煤层内均匀注水或压裂的效果。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，主要由胶囊、钻孔注水管和胶囊注水管组成，胶囊注水管从外部穿入胶囊内部，胶囊注水管的外露端由外到内依次连接有第一阀门和压力表，钻孔注水管从内部穿过胶囊，钻孔注水管用于进水的外露段连接有第二阀门，其出水的外露段连接有单向阀门。
一种采用钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器进行的一体化施工方法，具体操作如下：首先将炸药送入钻孔内预定位置，并将一体化封孔器送入钻孔内部；之后通过胶囊注水管向胶囊内部注水，使得胶囊膨胀并和钻孔壁紧密贴合；而后关闭第一阀门使得胶囊保持压力；再后，通过钻孔注水管向钻孔内注满水后关闭第二阀门，并实施钻孔内炸药起爆；再后，打开第二阀门通过钻孔注水管向钻孔内注水或实施压裂；最后，当注水或压裂实施结束之后，打开第一阀门使得胶囊卸压，并取出胶囊。
相比现有技术，本发明的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器及施工方法，针钻孔内爆破和注水或压裂一体化技术的要求，开发的能同时满足深孔内爆破和注水压裂的一体化封孔器，无需在钻孔内爆破阶段和注水或压裂阶段分别封孔，操作简单，满足了工程需求。此外，本发明的封孔器可以实现在爆破前在钻孔内注水，让炸药周围充满水，提高爆破的效果；同时可以在爆破后直接对钻孔进行注水或压裂，提高了注水或压裂的均匀性，降低了注水或压裂所需的压力；另外，在出水外段设计的单向阀门，能有效防止钻孔注水后水从钻孔内部经过封孔器逆流，也能有效降低炸药爆炸过程中的冲击波对封孔器内部管路的冲击，起到保护封孔器的作用，保障了钻孔内爆破和注水或压裂一体化操作的有效实施。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例一体化封孔器的外部结构示意图。
图2是图1的内部剖面图。
图中：1、胶囊，2、钻孔注水管，3、胶囊注水管，4、里胶囊堵头，5、外胶囊堵头，6、胶管，7、进水管，8、内部连接管，9、密封滑道，10、出水管，11、第一阀门，12、压力表，13、第二阀门，14、单向阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1和图2示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的、一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，由胶囊1、钻孔注水管2和胶囊注水管3组成。
其中，胶囊1由里胶囊堵头4、外胶囊堵头5和胶管6构成，胶管6的两端分别连接里胶囊堵头4和外胶囊堵头5。胶囊注水管3穿过外胶囊堵头5并进入胶囊1内部，胶囊注水管3的外露段由外到内依次连接有第一阀门11和压力表12。
作为本实施例的优化设计是，里胶囊堵头4和外胶囊堵头5都为圆弧倒角设计，降低胶囊1在钻孔内的运送阻力。当封孔器用来封爆破孔时，炮线需要从钻孔内部引出至钻孔外部，当封孔器从孔口送入孔内时，和钻孔之间产生摩擦，胶囊堵头的圆弧倒角设计，能邮箱降低封孔器对炮线的损坏，保障炮线的安全。
进一步地，胶囊1的外表间隔有凹槽，或者螺旋状凹槽，增大胶囊1外表的摩擦阻力。爆破过冲中冲击波对封孔器产生较大的冲击力，在钻孔注水过冲中，孔内的水也会将封孔器向外推，胶囊1表面的凹槽设计，有利于增大封孔器和钻孔之间的摩擦阻力，从而保障封孔的效果。
本实施例中的钻孔注水管2从内部穿过胶囊1，钻孔注水管2由进水管7、内部连接管8、密封滑道9、出水管10和部件间的连接装置构成，液体可以从进水管7进入，流过内部连接管8、密封滑道9，并从出水管10流出。钻孔注水管2不同部位连接处密封性能良好，且能承受5～20MPa的高压液体。进水管7插入外胶囊堵头5，并按照常规方法密封、紧密固定；出水管10插入里胶囊堵头4，并按照常规方法密封、紧密固定；内部连接管8和密封滑道9都位于胶囊1内部。进水管7的外露段连接有第二阀门13；出水管10外露段连接有单向阀门14，液体只能从进水管7向外部流出，不能向胶囊1内部方向流动。其中的密封滑道9为密封件，并且可以随胶囊1的伸缩变形而伸缩滑动，密封滑道9不是必须部件，当内部连接管8伸缩性能良好时，也可以去掉密封滑道9。
优选地，内部连接管8为轻质软管，可以为单独一根也可以为2～10根缠绕而成，内部连接管8可以为螺旋缠绕铺设，也可以直线铺设，可随胶囊1的伸缩而发生伸缩或弯曲变形。由于胶囊1在注水膨胀的过程中会发生收缩变形，当内部连接管较硬，不能发生收缩变形时，将会对封孔器产生压破坏。通过将内部连接管8设计成软管，能随胶囊1收缩而收缩，将能保护封孔器。此外内部连接管8设计成软管，也能一定程度上降低封孔器的重量，降低工人的作业强度。
应用该发明实施例封孔器进行的一体化施工方法，具体操作如下：
首先将炸药送入钻孔内预定位置，并将一体化封孔器送入钻孔内部；之后通过胶囊注水管3向胶囊1内部注水，使得胶囊1膨胀并和钻孔壁紧密贴合；而后关闭第一阀门11使得胶囊1保持压力；再后，通过钻孔注水管2向钻孔内注满水后关闭第二阀门13，并实施钻孔内炸药起爆；再后，打开第二阀门13通过钻孔注水管2向钻孔内注水或实施压裂；最后，当注水或压裂实施结束之后，打开第一阀门11使得胶囊1卸压，并取出胶囊1。
本封孔器通过设计胶囊注水管3和钻孔注水管2，能实现胶囊封孔和钻孔的注水，并能实现钻孔内爆破封孔，爆破后直接注水，实现一体化操作，简化了作业流程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：主要由胶囊(1)、钻孔注水管(2)和胶囊注水管(3)组成，胶囊注水管(3)从外部穿入胶囊(1)内部，胶囊注水管(3)的外露端由外到内依次连接有第一阀门(11)和压力表(12)，钻孔注水管(2)从内部穿过胶囊(1)，钻孔注水管(2)用于进水的外露段连接有第二阀门(13)，其出水的外露段连接有单向阀门(14)。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：所述的胶囊(1)由依次固连的里胶囊堵头(4)、胶管(6)和外胶囊堵头(5)构成。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：所述里胶囊堵头(4)和外胶囊堵头(5)的外角都为圆弧倒角。
4.根据权利要求2所述的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：所述胶囊(1)的外表间隔设有凹槽或者螺旋状凹槽。
5.根据权利要求2至4任一项所述的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：所述的钻孔注水管(2)由依次密封连接的进水管(7)、内部连接管(8)和出水管(10)构成，进水管(7)插入外胶囊堵头(5)并密封、紧密固定，出水管(10)插入里胶囊堵头(4)并密封、紧密固定，内部连接管(8)位于胶囊(1)内部。
6.根据权利要求5所述的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：所述的内部连接管(8)为轻质软管，为单独一根或者为2～10根缠绕而成，为螺旋缠绕铺设或直线铺设。
7.根据权利要求5所述的一种钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器，其特征是：在所述的胶囊(1)内部还设有连接在内部连接管(8)和出水管(10)之间的密封滑道(9)。
8.一种应用权利要求1至7任一项所述钻孔内爆破和注水或压裂一体化封孔器进行的一体化施工方法，其特征是，具体操作如下：
首先将炸药送入钻孔内预定位置，并将一体化封孔器送入钻孔内部；之后通过胶囊注水管(3)向胶囊(1)内部注水，使得胶囊(1)膨胀并和钻孔壁紧密贴合；而后关闭第一阀门(11)使得胶囊(1)保持压力；再后，通过钻孔注水管(2)向钻孔内注满水后关闭第二阀门(13)，并实施钻孔内炸药起爆；再后，打开第二阀门(13)通过钻孔注水管(2)向钻孔内注水或实施压裂；最后，当注水或压裂实施结束之后，打开第一阀门(11)使得胶囊(1)卸压，并取出胶囊(1)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190101 |