CN111335861A - 一种超高压水力割缝装置安全防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高压水力割缝装置安全防护方法，属于煤矿安全防护技术领域。包括如下步骤，S1：在超高压清水泵上安装可调控安全阀，实现超高压水力割缝装置的水源安全防护；S2：超高压清水泵与高低压转换割缝器之间采用超高压液压软管、超高压旋转水尾、超高压密封钻杆连接，实现超高压水传输过程的安全防护；S3：在超高压液压软管上设置远程操作台，保障超高压水力割缝作业的操作安全；S4：在超高压液压软管之间及超高压旋转水尾与超高压液压软管之间的连接处采取具体安全防护措施，实现超高压水传输连接位置的安全防护。本发明形成了完整的安全防护体系，极大的提升高压水力割缝装置的使用安全性，有效地避免设备安全事故的发生。

Description

一种超高压水力割缝装置安全防护方法

技术领域

本发明属于煤矿安全防护技术领域，涉及一种超高压水力割缝装置安全防护方法。

背景技术

我国煤炭资源分布范围广泛、储量丰富，煤层赋存条件复杂，其高瓦斯突出矿井及冲击地压矿井占比较大。近年来，随着国内生产技术与装备水平不断发展，浅部煤炭资源逐渐枯竭转向深部开采。煤层呈现高地应力、高瓦斯压力、高瓦斯含量、低渗透性等特点，极易引起煤岩瓦斯动力灾害、冲击地压或者复合型动力灾害事故，严重制约矿井的安全生产。目前，煤矿普遍采取水力化措施提高煤层的卸压增透效果。其中，超高压水力割缝技术将水射流压力提升至100MPa，利用超高压水射流对煤层抽采钻孔周边煤体切割环形缝槽，起到显著的卸压增透作用。超高压水力割缝技术相较于其他水力化措施破煤能力增强、可控性高，能够显著提升煤层瓦斯治理效果，有效降低应力主导型煤岩动力灾害风险。

超高压水力割缝装置高效安全运行是确保水力割缝技术顺利实施的关键因素，加强安全防护措施能够有效避免发生设备安全事故。超高压水力割缝装置主要包括依次顺序连接的超高压清水泵、超高压液压软管、远程操作台、超高压旋转水尾、超高压密封钻杆、高低压转换割缝器、金刚石钻头等主要部件。在现场割缝过程中超高压水力割缝装置保持高负荷及高压力运行，相较于煤矿常规清水泵水力化技术，在成套设备装置、超高压水传输及超高压水力割缝远程作业等方面需要强化安全防护措施。因此，亟待探索一种全面的超高压水力割缝装备安全防护措施，确保设备在井下安全可靠运行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高压水力割缝装置安全防护方法，能够有效防止设备过载、管路连接漏水等问题，保证超高压水力割缝装置的安全可靠地运行，保障施工人员安全。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高压水力割缝装置安全防护方法，包括如下步骤，

S1：在超高压清水泵上安装可调控安全阀，实现超高压水力割缝装置的水源安全防护；

S2：在超高压液压软管、超高压旋转水尾及超高压密封钻杆上采取超高压水传输安全措施，实现超高压水传输的安全防护；

S3：在超高压液压软管上设置远程操作台，实现超高压水力割缝的操作安全防护；

S4：在超高压液压软管之间的及超高压旋转水尾与超高压液压软管之间的连接处采取连接安全防护措施，实现超高压水传输连接位置的安全防护。

可选地，所述步骤S1中，可调控安全阀设定其安全阀值为105～110MPa。

可选地，所述步骤S1中，可调控安全阀内设置用于复位的自动复位组件。

可选地，所述步骤S2中的超高压水传输安全措施包括，超高压液压软管采用外PVC钢丝胶管及内缠钢丝胶管的结构。

可选地，超高压液压软管的外PVC钢丝胶管的工作承压为45～50MPa；超高压液压软管的内缠钢丝胶管由内胶层及6层钢丝缠绕层组成，其工作压力范围为0～150MPa，其最小爆破压力400MPa，其安全系数为1.5。

可选地，所述步骤S2中的超高压水传输安全措施还包括，采用工作压力范围为0～150MPa且安全系数为1.5的超高压旋转水尾。

可选地，所述步骤S2中的超高压水传输安全措施还包括，超高压密封钻杆采用无缝钢管制成，超高压密封钻杆的外锥螺纹处采用锥度螺纹密封结构，超高压密封钻杆的最大承压值≥120MPa。

可选地，远程操作台包括用于启闭超高压清水泵的超高压清水泵闭路开关及用于调压的溢流阀。

可选地，所述步骤S4中，所述连接安全防护措施包括以下步骤，

S41：在超高压液压软管之间采用软管过渡接头连接，连接后在软管过渡接头加装高压胶管护套，在超高压液压软管端头之间加装防脱链；

S42：超高压旋转水尾与超高压液压软管之间采用螺纹锥度接头连接，连接后加装超高压旋转水尾护套。

本发明的有益效果在于：本发明从超高压清水泵工作源头采取安全措施，依次在超高压水安全传输、远程操作安全防护以及关键部件连接安全防护等四个方面形成完整的安全防护体系。通过多级安全体系的建立及采取的有效安全措施，极大的提升了高压水力割缝装置的使用安全性，可有效避免发生设备安全事故，保障井下操作人员安全，具有较高的现场推广应用价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为一种超高压水力割缝装置安全防护方法的实施流程图；

图2为一种超高压水力割缝装置安全防护方法的实施示意图。

附图标记：1-水箱；2-水管；3-超高压清水泵；4-超高压液压软管；5-软管过渡接头；6-高压胶管护套；7-防脱链；8-远程操作台；9-超高压旋转水尾；10-超高压旋转水尾护套；11-超高压密封钻杆；12-高低压转换割缝器；13-金刚石钻头；14-煤层；15-钻孔；16-缝槽。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，为一种超高压水力割缝装置安全防护方法的实施流程图，包括如下步骤，

S1：在超高压清水泵3上调节并安装可调控安全阀，其安全阀值为110Mpa，当超高压清水泵3的输出压力超过阀值时，可调控安全阀自动打开进行卸压，实现了超高压清水泵源头的安全防护，为一级安全防护。可调控安全阀能够有效防止超高压清水泵压力过载，当水泵的输出压力超过阀值时，可调控安全阀自动打开进行卸压，实现超高压水源安全防护。

本实施例中，超高压清水泵3采用溢流阀调压原理，在超高压清水泵3排液腔体安装可调控安全阀，可防止调节溢流阀时回液量降低，压力陡升，避免高压水从泵体输出时出现过载现象。

可调控安全阀安装完成后，开启超高压清水泵3，调节溢流阀，将水压调至110MPa，检查可调控安全阀的自卸压功能。可调控安全阀内部设置有自动复位组件，清水泵再次启动时可调控安全阀复位，实现重复使用。

S2：请参阅图2，为一种超高压水力割缝装置安全防护方法的实施示意图，超高压清水泵3与高低压转换割缝器12之间采用超高压液压软管4、超高压旋转水尾9、超高压密封钻杆11依次连接。在超高压液压软管4、超高压旋转水尾9及超高压密封钻杆11上采取超高压水传输安全措施，实现超高压清水泵3至高低压转换割缝器12之间的超高压水传输安全防护，为二级安全防护。高低压转换割缝器12上设置有金刚石钻头13，便于对煤层进行钻进。

本实施例中，超高压水传输安全措施包括，超高压液压软管4采用外PVC钢丝胶管、内缠钢丝胶管的结构，外PVC钢丝胶管、内缠钢丝胶管形成了两重安全保护。超高压液压软管4的外PVC钢丝胶管的工作承压为45～50Mpa，起到保护内缠钢丝胶管的作用，并且具有一定柔性，方便输水管路的铺设。超高压液压软管4的内缠钢丝胶管由内胶层及6层钢丝缠绕层组成，其工作压力范围为0～150MPa，其最小爆破压力400MPa，其安全系数为1.5。超高压旋转水尾9的工作压力范围为0～150MPa，其安全系数为1.5，超高压旋转水尾9的密封方式采用间隙密封，超高压状态下旋转灵敏并且密封性强。超高压密封钻杆11采用高强度无缝钢管制成，光钻杆基础上整体加工螺纹，螺纹坚固、耐磨。超高压密封钻杆11的外锥螺纹处采用锥度螺纹设计，外锥螺纹前端为锥面，其密封性能依靠锥面以及三道密封实现。本实施例中，超高压密封钻杆11的最大承压值为120MPa。

S3：超高压液压软管4上设置有远程操作台8，实现了超高压水力割缝装置的远距离作业，保证了操作安全，实现了远程操作安全防护，为三级安全防护。优选的，远程传输距离≤100m，远程操作台8设置在超高压液压软管4的中部，以均衡工作压力。

本实施例中，远程操作台8由超高压清水泵闭路开关及溢流阀组成，实现水泵的启动关闭及调压功能。超高压清水泵3与超高压液压软管4之间采用高精度螺丝连接，超高压液压软管4的接头内有密封垫片，实现超高压水的安全输送。

S4：在超高压液压软管4之间的及超高压旋转水尾9与超高压液压软管4之间的连接处采取安全防护措施，实现超高压水传输关键部件的连接安全防护，为四级安全防护。本实施例中，包括以下分步骤：

S41：超高压液压软管4之间采用具有高精度、高强度螺纹的软管过渡接头5连接，连接后软管过渡接头5上加装高压胶管护套6，在超高压液压软管4的端头连接处加装用于二次保护的防脱链7。

S42：超高压旋转水尾9与超高压液压软管4之间采用高精度的螺纹锥度接头连接，连接后加装超高压旋转水尾护套10，确保连接严密，避免出现漏水现象。

实际使用中，在煤层14中施工钻孔15。待钻孔15成孔后，通过远程操作台8上的超高压清水泵闭路开关开启超高压清水泵3，待钻孔15正常反水后，调节远程操作台8上的溢流阀，将水压提升至100MPa进行割缝，切割缝槽16。在钻孔15内采用后退式割缝，按施工设计割缝完毕后，退出钻杆结束割缝工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1：在超高压清水泵上安装可调控安全阀，实现超高压水力割缝装置的水源安全防护；

S2：在超高压液压软管、超高压旋转水尾及超高压密封钻杆上采取超高压水传输安全措施，实现超高压水传输的安全防护；

S3：在超高压液压软管上设置远程操作台，实现超高压水力割缝的操作安全防护；

S4：在超高压液压软管之间的及超高压旋转水尾与超高压液压软管之间的连接处采取连接安全防护措施，实现超高压水传输连接位置的安全防护。

2.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：所述步骤S1中，可调控安全阀设定其安全阀值为105～110MPa。

3.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：所述步骤S1中，可调控安全阀内设置用于复位的自动复位组件。

4.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：所述步骤S2中的超高压水传输安全措施包括，超高压液压软管采用外PVC钢丝胶管及内缠钢丝胶管的结构。

5.根据权利要求4所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：超高压液压软管的外PVC钢丝胶管的工作承压为45～50MPa；超高压液压软管的内缠钢丝胶管由内胶层及6层钢丝缠绕层组成，其工作压力范围为0～150MPa，其最小爆破压力400MPa，其安全系数为1.5。

6.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：所述步骤S2中的超高压水传输安全措施还包括，采用工作压力范围为0～150MPa且安全系数为1.5的超高压旋转水尾。

7.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：所述步骤S2中的超高压水传输安全措施还包括，超高压密封钻杆采用无缝钢管制成，超高压密封钻杆的外锥螺纹处采用锥度螺纹密封结构，超高压密封钻杆的最大承压值≥120MPa。

8.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于：远程操作台包括用于启闭超高压清水泵的超高压清水泵闭路开关及用于调压的溢流阀。

9.根据权利要求1所述的一种超高压水力割缝装置安全防护方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述连接安全防护措施包括以下步骤，

S41：在超高压液压软管之间采用软管过渡接头连接，连接后在软管过渡接头加装高压胶管护套，在超高压液压软管端头之间加装防脱链；

S42：超高压旋转水尾与超高压液压软管之间采用螺纹锥度接头连接，连接后加装超高压旋转水尾护套。

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