CN113073977B - 一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法，装置：包括依次连接的动力推送机构、转换机构、第一平衡固定封孔单元、方向调整机构、第二平衡固定封孔单元和钻孔监控机构；方法：启动图像采集记录功能；启动高压水泵将装置推送到指定预裂位置；固定机构的闭锁固定，将该装置固定到预裂位置；通过封孔器进行致裂区域的密封；通过高压水致裂目标层位；关停高压水泵，泄压；完成整个钻孔内的预裂段压裂作业；用小型绞车拖拽回撤钢丝绳，将该装置回撤。该装置集封孔、注水、压裂和窥视功能于一体，能节省作业的时间，并能提升作业效果；该方法可以方便的实现封孔、注水、压裂和窥视一体化作业，能有效提高作业效率，能有效降低操作人员的劳动负荷。

Description

一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法。

背景技术

水压致裂技术在采矿工程的许多方面已经进行了广泛应用，其技术体系相对比较成熟。目前井下用于煤体及坚硬岩层致裂的常规操作流程如下：致裂钻孔施工完成以后，使用特质的注水钢管和注水软管与封孔器连接，利用现有的钻机设备将封孔器推送到指定的致裂位置进行作业，待整个钻孔致裂完成以后，拆卸注水钢管和注水软管。此操作流程颇为繁琐，主要不足之处如下：注水钢管与钻机锁具存在不匹配的情况，在推送过程中往往需要通过人工进行干预，且干预的过程耗时费力；封孔与致裂需要设置两条独立的管路，水压致裂的操作过程相对繁琐；注水软管设置在注水钢管管壁与钻孔孔壁之间，在推送过程中磨损较大，发生破损后需要将封孔器与注水钢管回撤，调换管路后再重新推入孔内，维修效率极低；水压致裂效果只能从水压变化、流量大小、周边钻孔出水量等现场情况进行预判，并不能对致裂位置的致裂效果提供真实有效证据证明；两段封孔器之间用钢管连接，长度不能适应钻孔的局部弯曲和错位，对钻孔施工精度要求较高；拆卸和搬运注水钢管工作量巨大，工作区域之间搬运过程会耗费大量的人工和精力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法，该装置集封孔、注水、压裂和窥视功能于一体，能节省作业的时间，并能提升作业效果；该方法可以方便的实现封孔、注水、压裂和窥视一体化作业，能有效提高作业效率，同时，能有效降低操作人员的劳动负荷。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，包括动力推送机构、转换机构、第一平衡固定封孔单元、方向调整机构、第二平衡固定封孔单元和钻孔监控机构；

所述动力推送机构包括主输送管路和侧输出支路，所述主输送管路为阶梯式管路，其小径段的外部设置有外螺纹结构A；所述侧输出支路与主输送管路相平行的设置，且其左端折弯后与主输送管路的大径段贯通的连接，侧输出支路的中部安装有第一控制阀；所述第一控制阀包括推送阀块、推送阀芯一、活塞柱A和复位弹簧A，所述推送阀块内部开设有沿侧输出支路径向延伸的推送阀腔，并于推送阀腔的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔A、下环形腔A，于推送阀腔的中部设置有环形限位台阶A；上环形腔A、下环形腔A的里端均与推送阀腔连通；上环形腔A的外端通过开设在推送阀块右部内侧的出液通道A与推送阀块右端的外侧连通；下环形腔A的外端通过开设在推送阀块左部内侧的进液通道A与推送阀块左端的外侧连通；推送阀腔的下端通过开设在推送阀块左部内侧的控制通道A与进液通道A连通；环形限位台阶A的内径略小于推送阀腔的内径；所述推送阀芯一滑动的设置在推送阀腔的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽A，其中部同轴心的设置有环形凸台A；所述活塞柱A滑动的设置在推送阀腔的下部，且与推送阀腔滑动密封配合；推送阀芯一在环形凸台A以下的部分与环形限位台阶A的内圆面之间形成环形过液通道A，且下端与活塞柱A的上端相抵接配合；在环形凸台A的下端抵接在环形限位台阶A的上端时，将环形过液通道A的出液端关断，在环形凸台A的下端脱离环形限位台阶A的上端时，将环形过液通道A的出液端打开；在活塞柱A的上端抵接在环形限位台阶A的下端时，将环形过液通道A的进液端关断，在活塞柱A的上端脱离环形限位台阶A的下端时，将环形过液通道A的进液端打开；所述复位弹簧A设置在推送阀腔的上端，其上端与推送阀腔的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽A中，并与安装凹槽A的封闭端相抵接；所述推送阀块固定封堵在侧输出支路的中部，且进液通道A与主输送管路的内腔连通，出液通道A与外部连通；

所述转换机构包括实心直杆体和设置在实心直杆体中段的转换控制阀；所述转换控制阀包括第一转换活塞、第一转换弹簧、第二转换活塞和第二转换弹簧；所述实心直杆体中段的内部相平行的设置有沿长度方向延伸的第一转换阀腔和第二转换阀腔，第一转换阀腔的左端通过开设在实心直杆体左部内侧的出液通道B与实心直杆体左端的外侧连通，且第一转换阀腔和出液通道B的连接处之间形成环形限位台阶B，环形限位台阶B的大径端靠近第一转换阀腔的一侧；出液通道B的端部开设有内螺纹结构A；第二转换阀腔的右端通过开设在实心直杆体右部内侧的进液通道B与实心直杆体右端的外侧连通，且第二转换阀腔和进液通道B的连接处之间形成环形限位台阶C，环形限位台阶C的大径端靠近第二转换阀腔的一侧；进液通道B的端部开设有内螺纹结构B，并通过内螺纹结构B和外螺纹结构A之间的螺纹配合与主输送管路的小径段固定连接；第一转换阀腔的左部通过开设在实心直杆体内部的连通通道A与进液通道B连通；第二转换阀腔的右部通过开设在实心直杆体内部的连通通道B与出液通道B连通；第一转换活塞和第一转换弹簧均设置在第一转换阀腔的内部，第一转换活塞与第一转换阀腔之间滑动密封配合，第一转换弹簧的左端和右端分别与第一转换活塞的右端和第一转换阀腔的封闭端连接，且第一转换活塞抵接在环形限位台阶B处时，同时关断出液通道B和连通通道A，第一转换活塞脱离环形限位台阶B时，同时打开出液通道B和连通通道A；第二转换活塞和第二转换弹簧均设置在第二转换阀腔的内部，第二转换活塞与第二转换阀腔之间滑动密封配合，第二转换弹簧的左端和右端分别与第二转换阀腔的封闭端和第二转换活塞的左端连接，且第二转换活塞抵接在环形限位台阶C处时，同时关断进液通道B和连通通道B，第二转换活塞脱离环形限位台阶C时，同时打开进液通道B和连通通道B；在进入进液通道B中的高压液体作用于第二转换活塞并将进液通道B和连通通道B之间的通道打开后，高压液体由连通通道B进入出液通道B中，并作用于第一转换活塞将出液通道B和连通通道A之间的通道打开；

所述第一平衡固定封孔单元和所述第二平衡固定封孔单元的组成结构相同，均由中心输送管路、平衡机构、固定机构和封孔机构组成；所述中心输送管路的一端外部设置有外螺纹结构B，另一端外部设置有外螺纹结构C，中心输送管路的管身上在靠近左端的部分开设有多个径向通孔，每个径向通孔中均安装有压裂阀；所述压裂阀包括压裂阀块、第五转换活塞、第五转换弹簧、第六转换活塞和第六转换弹簧，压裂阀块的内部相平行的设置有沿径向延伸的第五转换阀腔和第六转换阀腔，第五转换阀腔的里端通过开设在压裂阀块内部的连通通道G与压裂阀块里端的里侧连通，且第五转换阀腔和连通通道G的连接处之间形成环形限位台阶H，环形限位台阶H的大径端靠近第五转换阀腔的一侧；第六转换阀腔的外端通过开设在压裂阀块内部的连通通道H与压裂阀块外端的外侧连通，且第六转换阀腔和连通通道H的连接处之间形成环形限位台阶I，环形限位台阶I的大径端靠近第六转换阀腔的一侧；第五转换阀腔靠近里端的部分通过开设在压裂阀块内部的连通通道I与连通通道H连通；第六转换阀腔靠近外端的部分通过开设在压裂阀块内部的连通通道J与连通通道G连通；第五转换活塞和第五转换弹簧均设置在第五转换阀腔的内部，第五转换活塞与第五转换阀腔之间滑动密封配合，第五转换弹簧的两端分别与第五转换阀腔的封闭端和第五转换活塞的外端连接，且第五转换活塞抵接在环形限位台阶H处时，同时关断连通通道I和连通通道G，第五转换活塞脱离环形限位台阶H时，同时打开连通通道I和连通通道G；第六转换活塞和第六转换弹簧均设置在第六转换阀腔的内部，第六转换活塞与第六转换阀腔之间滑动密封配合，第六转换弹簧的两端分别与第六转换活塞的里端和第六转换阀腔的封闭端连接，且第六转换活塞抵接在环形限位台阶I处时，同时关断连通通道J和连通通道H，第六转换活塞脱离环形限位台阶I时，同时打开连通通道J和连通通道H；在进入连通通道G中的高压液体作用于第五转换活塞并将连通通道I和连通通道G之间的通道打开后，高压液体由连通通道I进入连通通道H中，并作用于第六转换活塞将连通通道J和连通通道H之间的通道打开；所述平衡机构包括外部支撑套筒、多根连接弹簧、多个支座和多个平衡轮，所述外部支撑套筒同轴心的套设在中心输送管路靠近外螺纹结构B一侧的外部，且通过多根径向连杆与中心输送管路固定连接；外部支撑套筒的筒身上周身均匀的安装有多个弹簧安装座，多根连接弹簧的里端对应的安装在多个弹簧安装座上，多个支座对应的安装在多根连接弹簧的外端，多个平衡轮可转动的安装在多个支座的外端；

所述固定机构包括侧端板A、侧端板B、内环形隔板、外环形挡板、多个伸缩支撑体和第二控制阀，所述侧端板A和侧端板B的形状和尺寸相同，且左右相对的设置，侧端板A和侧端板B的中心均开设有与中心输送管路外径相适配的安装孔A；所述内环形隔板的内径大于安装孔A的内径，且与安装孔A同轴心的固定连接在侧端板A和侧端板B之间的里端；外环形挡板的外径与侧端板A和侧端板B的外径相同，且与安装孔A同轴心的固定连接在侧端板A和侧端板B之间的外端；固定机构通过安装孔A固定套装在中心输送管路中部的外部，且内环形隔板与中心输送管路之间形成环形空间；外环形挡板、内环形隔板、侧端板A和侧端板B之间形成环形空腔；多个伸缩支撑体周向均匀的分布在环形空腔中；所述伸缩支撑体包括固定缸筒、活塞体A、伸缩筒体、滑动板、缓冲弹簧和支柱；所述固定缸筒径向的设置，其里端贴合的与内环形隔板的外表面固定连接，其外端与外环形挡板的内侧面固定连接；在固定缸筒的里端开设有进出液孔A，在内环形隔板上开设有与进出液孔A相连通的进出液孔B，进出液孔A和进出液孔B形成伸缩支撑体的进出液通道；在固定缸筒的外端开设有伸出孔A，在外环形挡板上对应固定缸筒上伸出孔A的部分开设有伸出孔B，伸出孔B和伸出孔A的形状和尺寸相同；所述活塞体A滑动密封的安装在固定缸筒的内部，并由伸出孔A进行限位；所述伸缩筒体的里端滑动穿过伸出孔A和伸出孔B，并与活塞体A的外端中心固定连接，伸缩筒体的外端内侧固定连接有限位环；所述滑动板滑动的设置在伸缩筒体的内腔中，并通过限位环进行限位；滑动板的里端通过缓冲弹簧与活塞体A连接；所述支柱径向的设置，其里端滑动的穿过限位环后与滑动板的中心固定连接；所述第二控制阀包括连通阀块、连通阀芯、活塞柱B、复位弹簧B、第三转换活塞、第三转换弹簧、第四转换活塞和第四转换弹簧，所述连通阀块内部开设有沿高度方向延伸的连通阀腔，并于连通阀腔的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔B、下环形腔B，于连通阀腔的中部设置有环形限位台阶D；上环形腔B、下环形腔B的里端均与连通阀腔连通；上环形腔B的外端通过开设在连通阀块右部内侧的出液通道C与连通阀块右端的外侧连通；下环形腔B的外端通过开设在连通阀块左部内侧的进液通道C与连通阀块左侧的外部连通；连通阀腔的下端设置有开设在连通阀块内部的控制口；环形限位台阶D的内径略小于连通阀腔的内径；所述连通阀芯滑动的设置在连通阀腔的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽B，其中部同轴心的设置有环形凸台B；所述活塞柱B滑动的设置在连通阀腔的下部，且与连通阀腔滑动密封配合；连通阀芯在环形凸台B以下的部分与环形限位台阶D的内圆面之间形成环形过液通道B，且下端与活塞柱B的上端相抵接配合；在环形凸台B的下端抵接在环形限位台阶D的上端时，将环形过液通道B的出液端关断，在环形凸台B的下端脱离环形限位台阶D的上端时，将环形过液通道B的出液端打开；在活塞柱B的上端抵接在环形限位台阶D的下端时，将环形过液通道B的进液端关断，在活塞柱B的上端脱离环形限位台阶D的下端时，将环形过液通道B的进液端打开；所述复位弹簧B设置在连通阀腔的上端，其上端与连通阀腔的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽B中，并与安装凹槽B的封闭端相抵接；所述连通阀块内部在连通阀腔的下方还相平行的开设有沿左右方向延伸的第三转换阀腔和第四转换阀腔，第三转换阀腔的左端通过开设在连通阀块左部内侧的进液通道D与进液通道C连通，且第三转换阀腔和进液通道D的连接处之间形成环形限位台阶E，环形限位台阶E的大径端靠近第三转换阀腔的一侧；第四转换阀腔的右端通过开设在连通阀块右部内侧的出液通道D与控制口连通，且第四转换阀腔和出液通道D的连接处之间形成环形限位台阶F，环形限位台阶F的大径端靠近第四转换阀腔的一侧；第三转换阀腔的左部通过开设在连通阀块内部的连通通道D与出液通道连通；第四转换阀腔的右部通过开设在连通阀块内部的连通通道C与进液通道D连通；所述第三转换活塞和第三转换弹簧设置在第三转换阀腔的内部，第三转换活塞与第三转换阀腔之间滑动密封配合，第三转换弹簧的左端和右端分别与第三转换活塞的右端和第三转换阀腔的封闭端连接，且第三转换活塞抵接在环形限位台阶E处时，同时关断连通通道D和进液通道D，第三转换活塞脱离环形限位台阶E时，同时打开连通通道D和进液通道D；所述第四转换活塞和第四转换弹簧设置在第四转换阀腔的内部，第四转换活塞与第四转换阀腔之间滑动密封配合，第四转换弹簧的左端和右端分别与第四转换阀腔的封闭端和第四转换活塞的左端连接，且第四转换活塞抵接在环形限位台阶F处时，同时关断连通通道C和出液通道D，第四转换活塞脱离环形限位台阶F时，同时打开连通通道C和出液通道D；在进入进液通道D中的高压液体作用于第三转换活塞并将打开连通通道D和进液通道D之间的通道打开后，高压液体由连通通道D进入出液通道D中，并作用于第四转换活塞将连通通道C和出液通道D之间的通道打开；第二控制阀的进液通道C的进液端通过第一连通管路与中心输送管路的内腔连通；第二控制阀的出液通道C的出液端通过第二连通管路与环形空间连通；所述封孔机构包括封孔器和第三控制阀，所述封孔器固定套装在第一连通管路靠近外螺纹结构C一侧的外部，所述第三控制阀包括封孔阀块、推送阀芯二、活塞柱C、复位弹簧C和单向阀，所述封孔阀块内部开设有沿高度方向延伸的封孔阀腔，并于封孔阀腔的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔C、下环形腔C，于封孔阀腔的中部设置有环形限位台阶G；上环形腔C、下环形腔C的里端均与封孔阀腔连通；上环形腔C的外端通过开设在封孔阀块右部内侧的进液通道E与封孔阀块右端的外侧连通；下环形腔C的外端通过开设在封孔阀块左部内侧的出液通道E与封孔阀块左端的外侧连通；封孔阀腔的下端通过开设在封孔阀块内部的控制通道B与进液通道E连通；环形限位台阶G的内径略小于封孔阀腔的内径；所述推送阀芯二滑动的设置在封孔阀腔的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽C，其中部同轴心的设置有环形凸台C；所述活塞柱C滑动的设置在封孔阀腔的下部，且与封孔阀腔滑动密封配合；推送阀芯二在环形凸台C与活塞柱C之间的部分与环形限位台阶G的内圆面之间形成环形过液通道C，且下端与活塞柱C的上端相抵接配合；在环形凸台C的下端抵接在环形限位台阶G的上端时，将环形过液通道C的出液端关断，在环形凸台C的下端脱离环形限位台阶G的上端时，将环形过液通道C的出液端打开；在活塞柱C的上端抵接在环形限位台阶G的下端时，将环形过液通道C的进液端关断，在活塞柱C的上端脱离环形限位台阶G的下端时，将环形过液通道C的进液端打开；所述复位弹簧C设置在封孔阀腔的上端，其上端与封孔阀腔的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽C中，并与安装凹槽C的封闭端相抵接；所述单向阀安装在封孔阀块的内部，其进液端通过设置在封孔阀块内部的连通通道E与出液通道E连通，其出液端通过设置在封孔阀块内部的连通通道F与进液通道E连通；第三控制阀的进液通道E的进液端通过第三连通管路与中心输送管路的内腔连通；第三控制阀的出液通道E的出液端通过第四连通管路与封孔器的内腔连通；

第一平衡固定封孔单元的中心输送管路的一端通过外螺纹结构B和内螺纹结构A之间的螺纹配合与转换机构固定连接；

所述方向调整机构由位于中部的弹性连接段、固定连接在弹性连接段左端的刚性连接段A、固定连接在弹性连接段右端的刚性连接段B组成；所述刚性连接段A的端部设置有内螺纹结构C，刚性连接段B的端部设置有内螺纹结构D，并通过内螺纹结构D和外螺纹结构C的螺纹配合与第一平衡固定封孔单元中中心输送管路的一端固定连接；

所述第二平衡固定封孔单元与第一平衡固定封孔单元方向相反的布置，第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路通过外螺纹结构C和内螺纹结构C的螺纹配合与刚性连接段A固定连接，第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路通过外螺纹结构B与螺纹连接套的右端固定连接；

所述钻孔监控机构包括锥形探头、连接杆体、第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头和数据存储终端，所述锥形探头内部为空腔结构，其小径端的中心开设有与其内部空腔连通的安装孔B，其大径端的中心开设有与其内部空腔连通的连通孔；所述连接杆体的左部于轴心处开设有轴向凹槽，并于杆身上开设有与轴向凹槽相连通的两个径向安装孔；连接杆体的左端与锥形探头的大径端中心垂直的固定连接，且轴向凹槽的开口端通过连通孔与锥形探头的内部空腔连通；所述第一摄像头安装在安装孔B中；所述第二摄像头和第三摄像头分别安装在两个径向安装孔中；所述数据存储终端内部设置有蓄电池组、数据处理器和存储器，所述数据处理器分别与蓄电池组、存储器、第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头连接；连接杆体的右端外部设置有外螺纹结构D，并通过外螺纹结构D与螺纹连接套的左端固定连接。

进一步，为了方便中整个装置的回撤，所述主输送管路进液端的外表面固定连接有回撤钢丝绳锁扣。

进一步，为了方便与高压胶管通过接头建立连接，所述主输送管路的大径段的内部设置有内螺纹结构E。

进一步，为了方便的与外部设备之间进行通信连接，所述数据存储终端内部还设置有与数据处理器连接的无线通信模块。

本发明中，通过第一控制阀和侧输出支路的设置，能方便在推送阶段，为整个装置提供推送动力，还能在致裂阶段，为致裂区域提供所需要的高压水源；通过转换机构的设置，能方便的进行高压水源的输送与泄压水的回流排泄；通过平衡机构的设置，能在推进与回撤过程中减少整个装置与孔臂的摩擦，并保持装置与钻孔的中心的平行度；通过固定机构的设置，能在封孔前期阶段保证整个装置在固定和泄压阶段的稳定状态；通过封孔机构的设置能在致裂时实现对压裂区域的密封；通过方向调整装置的设置，可以方便的实现该装置在孔内方向的调整，从而有效避免在推进与回撤时，孔壁错位导致装置出现卡死，移动困难的问题。通过摄像头的设置，可以实时采集作业效果。该装置集封孔、注水、压裂和窥视功能于一体，能有助于节省作业时间，并可提高作业效率。

本发明还提供了一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂方法，包括一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，还包括如下步骤：

步骤一：利用无线控制器向无线通信模块发出启动信号，数据处理器在接收到启动信号后通过第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头开始采集图像数据，并将采集的图像数据发送给存储器进行存储；将主输送管路的大径段通过快速接头与高压胶管的一端连接，再将高压胶管的另一端与高压水泵的出水口连接；

步骤二：将用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置送入预裂钻孔中，启动高压水泵，且控制高压水动态压力大于第一控制阀的开启压力，且不大于第一控制阀的闭锁压力，一部分高压水通过控制通道A作用于活塞柱A并克服复位弹簧A的弹力，推动推送阀芯一向上移动并将环形过液通道A打开，另一部分高压水通过进液通道A、环形过液通道A和出液通道A喷出，利用高压水的反冲作为动力推动用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置向孔内推进，推送过程中通过调节高压水泵流量控制推进速度，直至推送到达设计的指定预裂位置；

步骤三：调节高压水泵流量，增大高压水输送压力，使其大于第一控制阀的闭锁压力，第一控制阀断开，同时，使其大于转换控制阀的开启压力，且大于第二控制阀的开启压力，并小于第二控制阀的闭锁压力；

一部分高压水克服第二转换弹簧的弹力，推动第二转换活塞脱离环形限位台阶C，打开进液通道B和连通通道B之间的通路，这部分高压水由连通通道B进入出液通道B中，并作用于第一转换活塞将出液通道B和连通通道A之间的通道打开，进而进入转换机构中进液通道B的高压液体通过连通通道A和连通通道B进入出液通道B中并供给第一平衡固定封孔单元、第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路；

进入中心输送管路右端的一部分高压水通过第一连通管路进入第二控制阀中的进液通道C，并克服第三转换弹簧的弹力，推动第三转换活塞脱离环形限位台阶E，打开连通通道D和进液通道D之间的通路，这部分高压水由连通通道D进入出液通道D中，并作用于第四转换活塞将连通通道C和出液通道D之间的通道打开，进而进入进液通道D中的高压液体通过连通通道C和连通通道D进入 出液通道D并作用于控制口，推动活塞柱B并克服复位弹簧B的弹力，推动连通阀芯向上移动并打开环形过液通道B，该过程中环形凸台B的下端脱离环形限位台阶D的上端，同时，活塞柱B的上端脱离环形限位台阶D的下端，进而进入第二控制阀中的进液通道C中的高压液体通过环形过液通道B后经出液通道C流入环形空间中，并通过进出液通道进入到固定缸筒的内部以推动活塞体A向外部移动，进而使伸缩筒体向外部伸出并抵住钻孔的侧壁；

步骤四：继续增大高压水的输出压力，使其大于第二控制阀的闭锁压力，且大于第三控制阀的开启压力，并小于第三控制阀的闭锁压力；

作用于第二控制阀中控制口的高压水推动活塞柱B的上端抵紧在环形限位台阶D的下端，环形过液通道B关闭，实现固定机构的闭锁固定，从而第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的固定机构闭锁并将该装置固定到预裂位置；

同时，进入中心输送管路中的一部分高压水通过第三连通管路进入第三控制阀中，这部分高压水进入控制通道B中作用于活塞柱C并克服复位弹簧C的弹力，推动推送阀芯二向上移动并打开环形限位台阶G，该过程中环形凸台C的下端脱离环形限位台阶G的上端，同时，活塞柱C的上端脱离环形限位台阶G的下端，进入中心输送管路中的另一部分高压水通过环形过液通道C和出液通道E进入封孔器中使其膨胀；

步骤五：继续增大高压水的输出压力，使其大于第三控制阀的闭锁压力，推动活塞柱C的上端抵紧在环形限位台阶G的下端，环形过液通道C关闭，从而第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个封孔器将致裂区域密封；

步骤六：继续增大注水压力，使注水压力大于压裂阀的开启压力，推动第五转换活塞压缩第五转换弹簧，打开连通通道I和连通通道G之间的通道，高压水由连通通道I进入连通通道H中，并作用于第六转换活塞将连通通道J和连通通道H之间的通道打开，进而中心输送管路中的高压液体依次通过连通通道G、连通通道I、连通通道J和连通通道H高速喷出，并作用于致裂区域，持续注水，通过高压水致裂目标层位；

步骤七：关停高压水泵，将高压胶管上连接的泄压阀的球阀开启；致裂区域内的裂隙水克服第六转换弹簧的弹力，推动第六转换活塞脱离环形限位台阶I，打开连通通道J和连通通道H之间的通道，裂隙水进入中心输送管路；

步骤八：第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个封孔器中的水通过第三控制阀中的单向阀排入中心输送管路；

步骤九：第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个固定机构中固定缸筒中的一部分高压水通过进出水通道排出，并进入到第二控制阀中的出液通道C中，在中心输送管路失去高压水后，第三转换弹簧会在弹性作用缓慢推动第三转换活塞抵紧在环形限位台阶E处，在复位弹簧B的弹性作用下，余留在出液通道D中的水缓慢推动第四转换活塞压缩第四转换弹簧，使连通通道C和出液通道D之间的通路打开一部分，余留在出液通道D中的水缓慢排出，环形过液通道B缓慢关闭；该过程中，固定机构中固定缸筒中的另一部分高压水由缓慢关闭的环形过液通道B排出，并进入中心输送管路中，支柱脱离钻孔的孔壁；

步骤十：汇集到中心输送管路中的水进入转换机构中的出液通道B，推动第一转换活塞压缩第一转换弹簧，并打开出液通道B和连通通道A，水由主输送管路的大径段排出；

步骤十一：重复步骤一至步骤十，直至整个钻孔内的预裂段压裂完成，用小型绞车拖拽回撤钢丝绳，将该装置回撤。

作为一种优选，在步骤十一中，将撤退钢丝绳与回撤钢丝绳锁扣连接。

本方法可以方便的实现封孔、注水、压裂和窥视一体化作业，能有效提高作业效率，同时，能有效降低操作人员的劳动负荷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中动力推送机构的结构示意图；

图3是本发明中第一控制阀的结构示意图；

图4是本发明中转换机构的结构示意图；

图5是本发明中第一平衡固定封孔单元的结构示意图；

图6是本发明中平衡机构的结构示意图；

图7是本发明中固定机构的结构示意图一；

图8是本发明中固定机构的结构示意图二；

图9是本发明中第二控制阀的结构示意图；

图10是本发明中第三控制阀的结构示意图；

图11是本发明中压裂阀的结构示意图；

图12是本发明中方向调整机构的结构示意图；

图13是本发明中第一平衡固定封孔单元的结构示意图；

图14是本发明中钻孔监控机构的结构示意图。

图中： 1、动力推送机构，2、转换机构，3、平衡机构，4、方向调整机构，5、固定机构，6、钻孔监控机构，7、封孔机构，8、数据存储终端，9、外螺纹结构D，10、内螺纹结构E，11、主输送管路，12、侧输出支路，13、外螺纹结构A，14、第一控制阀，15、推送阀块，16、推送阀芯一，17、复位弹簧A，18、回撤钢丝绳锁扣，19、推送阀腔，20、上环形腔A，21、下环形腔A，22、环形限位台阶A，23、出液通道A，24、进液通道A，25、控制通道A，26、安装凹槽A，27、环形凸台A，28、活塞柱A，29、环形过液通道A，30、实心直杆体，31、第一转换活塞，32、第一转换弹簧，33、第二转换活塞，34、第二转换弹簧，35、第一转换阀腔，36、第二转换阀腔，37、出液通道B，38、进液通道B，39、环形限位台阶B，40、内螺纹结构A，41、环形限位台阶C，42、内螺纹结构B，43、连通通道A，44、连通通道B，45、中心输送管路，46、外部支撑套筒，47、连接弹簧，48、支座，49、平衡轮，50、弹簧安装座，51、侧端板A，52、侧端板B，53、内环形隔板，54、外环形挡板，55、伸缩支撑体，56、第二控制阀，57、安装孔A，58、环形空腔，59、固定缸筒，60、活塞体A，61、伸缩筒体，62、滑动板，63、缓冲弹簧，64、支柱，65、进出液孔A，66、进出液孔B，67、伸出孔A，68、伸出孔B，69、限位环，70、连通阀块，71、连通阀芯，72、复位弹簧B，73、连通阀腔，74、上环形腔B，75、下环形腔B，76、环形限位台阶D，77、出液通道C，78、进液通道C，79、安装凹槽B，80、环形凸台B，81、活塞柱B，82、环形过液通道B，83、控制口，84、第三转换阀腔，85、第四转换阀腔，86、出液通道D，87、进液通道D，88、环形限位台阶E，89、环形限位台阶F，90、连通通道C，91、连通通道D，92、第三转换活塞，93、第三转换弹簧，94、第四转换活塞，95、第四转换弹簧，96、，97、第二连通管路，98、环形空间，99、第三连通管路，100、封孔器，101、第三控制阀，102、封孔阀块，103、推送阀芯二，104复位弹簧C，105、封孔阀腔，106、上环形腔C,107、下环形腔C，108、环形限位台阶G，109、进液通道E，110、出液通道E，111、控制通道B，112、安装凹槽C，113、环形凸台C，114、活塞柱C,115、环形过液通道C，116、单向阀，117、连通通道E，118、连通通道F，119、第四连通管路，120、外螺纹结构B，121、外螺纹结构C，122、径向通孔，123、压裂阀，124、第五转换活塞，125、第五转换弹簧，126、第六转换活塞，127、第六转换弹簧，128、压裂阀块，129、第五转换阀腔，130、第六转换阀腔，131、连通通道G，132、环形限位台阶H，133、连通通道H，134、环形限位台阶I，135、连通通道I，136、连通通道J，137、弹性连接段，138、刚性连接段A，139、刚性连接段B，140、内螺纹结构C，141、内螺纹结构D，142、螺纹连接套，143、锥形探头，144、连接杆体，145、第一摄像头，146、第二摄像头，147、第三摄像头。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1至图14所示，本发明提供了一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，包括动力推送机构1、转换机构2、第一平衡固定封孔单元、方向调整机构4、第二平衡固定封孔单元和钻孔监控机构6；所述动力推送机构1包括主输送管路11和侧输出支路12，所述主输送管路11为阶梯式管路，其小径段的外部设置有外螺纹结构A13；所述侧输出支路12与主输送管路11相平行的设置，且其左端折弯后与主输送管路11的大径段贯通的连接，侧输出支路12的中部安装有第一控制阀14；所述第一控制阀14包括推送阀块15、推送阀芯一16、活塞柱A28和复位弹簧A17，所述推送阀块15内部开设有沿侧输出支路12径向延伸的推送阀腔19，并于推送阀腔19的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔A20、下环形腔A21，于推送阀腔19的中部设置有环形限位台阶A22；上环形腔A20、下环形腔A21的里端均与推送阀腔19连通；上环形腔A20的外端通过开设在推送阀块15右部内侧的出液通道A23与推送阀块15右端的外侧连通；下环形腔A21的外端通过开设在推送阀块15左部内侧的进液通道A24与推送阀块15左端的外侧连通；推送阀腔19的下端通过开设在推送阀块15左部内侧的控制通道A25与进液通道A24连通；环形限位台阶A22的内径略小于推送阀腔19的内径；所述推送阀芯一16滑动的设置在推送阀腔19的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽A26，其中部同轴心的设置有环形凸台A27；所述活塞柱A28滑动的设置在推送阀腔19的下部，且与推送阀腔19滑动密封配合；推送阀芯一16在环形凸台A27以下的部分与环形限位台阶A22的内圆面之间形成环形过液通道A29，且下端与活塞柱A28的上端相抵接配合；在环形凸台A27的下端抵接在环形限位台阶A22的上端时，将环形过液通道A29的出液端关断，在环形凸台A27的下端脱离环形限位台阶A22的上端时，将环形过液通道A29的出液端打开；在活塞柱A28的上端抵接在环形限位台阶A22的下端时，将环形过液通道A29的进液端关断，在活塞柱A28的上端脱离环形限位台阶A22的下端时，将环形过液通道A29的进液端打开；所述复位弹簧A17设置在推送阀腔19的上端，其上端与推送阀腔19的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽A26中，并与安装凹槽A26的封闭端相抵接；所述推送阀块15固定封堵在侧输出支路12的中部，且进液通道A24与主输送管路11的内腔连通，出液通道A23与外部连通；

在推进阶段，使第一控制阀14开启后可以通过喷射高压水为整个装置提供推进动力；在致裂阶段，使第一控制阀14关闭后可以为致裂位置提供所需要的高压水源；第一控制阀14可以方便的实现动力用水与致裂用水之间的切换；

所述转换机构2包括实心直杆体30和设置在实心直杆体30中段的转换控制阀；所述转换控制阀包括第一转换活塞31、第一转换弹簧32、第二转换活塞33和第二转换弹簧34；所述实心直杆体30中段的内部相平行的设置有沿长度方向延伸的第一转换阀腔35和第二转换阀腔36，第一转换阀腔35的左端通过开设在实心直杆体30左部内侧的出液通道B37与实心直杆体30左端的外侧连通，且第一转换阀腔35和出液通道B37的连接处之间形成环形限位台阶B39，环形限位台阶B39的大径端靠近第一转换阀腔35的一侧；出液通道B37的端部开设有内螺纹结构A40；第二转换阀腔36的右端通过开设在实心直杆体30右部内侧的进液通道B38与实心直杆体30右端的外侧连通，且第二转换阀腔36和进液通道B38的连接处之间形成环形限位台阶C41，环形限位台阶C41的大径端靠近第二转换阀腔36的一侧；进液通道B38的端部开设有内螺纹结构B42，并通过内螺纹结构B42和外螺纹结构A13之间的螺纹配合与主输送管路11的小径段固定连接；第一转换阀腔35的左部通过开设在实心直杆体30内部的连通通道A43与进液通道B38连通；第二转换阀腔36的右部通过开设在实心直杆体30内部的连通通道B44与出液通道B37连通；第一转换活塞31和第一转换弹簧32均设置在第一转换阀腔35的内部，第一转换活塞31与第一转换阀腔35之间滑动密封配合，第一转换弹簧32的左端和右端分别与第一转换活塞31的右端和第一转换阀腔35的封闭端连接，且第一转换活塞31抵接在环形限位台阶B39处时，同时关断出液通道B37和连通通道A43，第一转换活塞31脱离环形限位台阶B39时，同时打开出液通道B37和连通通道A43；第二转换活塞33和第二转换弹簧34均设置在第二转换阀腔36的内部，第二转换活塞33与第二转换阀腔36之间滑动密封配合，第二转换弹簧34的左端和右端分别与第二转换阀腔36的封闭端和第二转换活塞33的左端连接，且第二转换活塞33抵接在环形限位台阶C41处时，同时关断进液通道B38和连通通道B44，第二转换活塞33脱离环形限位台阶C41时，同时打开进液通道B38和连通通道B44；在进入进液通道B38中的高压液体作用于第二转换活塞33并将进液通道B38和连通通道B44之间的通道打开后，高压液体由连通通道B44进入出液通道B37中，并作用于第一转换活塞31将出液通道B37和连通通道A43之间的通道打开；

转换机构2作为高压水源输送与泄压水排泄的转换部件，当提供的水压大于输送部分（第二转换弹簧34和第二转换活塞33）的开启压力后，输送方向通道开启，为水压致裂装置提供所需水源；当致裂完成后，卸压水压力大于回流部分（第一转换活塞31和第一转换弹簧32）的开启压力后，回流通道开启，排出卸压水。

所述第一平衡固定封孔单元和所述第二平衡固定封孔单元的组成结构相同，均由中心输送管路45、平衡机构3、固定机构5和封孔机构7组成；所述中心输送管路45的一端外部设置有外螺纹结构B120，另一端外部设置有外螺纹结构C121，中心输送管路45的管身上在靠近左端的部分开设有多个径向通孔122，每个径向通孔122中均安装有压裂阀123；所述压裂阀123包括压裂阀块128、第五转换活塞124、第五转换弹簧125、第六转换活塞126和第六转换弹簧127，压裂阀块128的内部相平行的设置有沿径向延伸的第五转换阀腔129和第六转换阀腔130，第五转换阀腔129的里端通过开设在压裂阀块128内部的连通通道G131与压裂阀块128里端的里侧连通，且第五转换阀腔129和连通通道G131的连接处之间形成环形限位台阶H132，环形限位台阶H132的大径端靠近第五转换阀腔129的一侧；第六转换阀腔130的外端通过开设在压裂阀块128内部的连通通道H133与压裂阀块128外端的外侧连通，且第六转换阀腔130和连通通道H133的连接处之间形成环形限位台阶I134，环形限位台阶I134的大径端靠近第六转换阀腔130的一侧；第五转换阀腔129靠近里端的部分通过开设在压裂阀块128内部的连通通道I135与连通通道H133连通；第六转换阀腔130靠近外端的部分通过开设在压裂阀块128内部的连通通道J136与连通通道G131连通；第五转换活塞124和第五转换弹簧125均设置在第五转换阀腔129的内部，第五转换活塞124与第五转换阀腔129之间滑动密封配合，第五转换弹簧125的两端分别与第五转换阀腔129的封闭端和第五转换活塞124的外端连接，且第五转换活塞124抵接在环形限位台阶H132处时，同时关断连通通道I135和连通通道G131，第五转换活塞124脱离环形限位台阶H132时，同时打开连通通道I135和连通通道G131；第六转换活塞126和第六转换弹簧127均设置在第六转换阀腔130的内部，第六转换活塞126与第六转换阀腔130之间滑动密封配合，第六转换弹簧127的两端分别与第六转换活塞126的里端和第六转换阀腔130的封闭端连接，且第六转换活塞126抵接在环形限位台阶I134处时，同时关断连通通道J136和连通通道H133，第六转换活塞126脱离环形限位台阶I134时，同时打开连通通道J136和连通通道H133；在进入连通通道G131中的高压液体作用于第五转换活塞124并将连通通道I135和连通通道G131之间的通道打开后，高压液体由连通通道I135进入连通通道H133中，并作用于第六转换活塞126将连通通道J136和连通通道H133之间的通道打开；所述平衡机构3包括外部支撑套筒46、多根连接弹簧47、多个支座48和多个平衡轮49，所述外部支撑套筒46同轴心的套设在中心输送管路45靠近外螺纹结构B120一侧的外部，且通过多根径向连杆与中心输送管路45固定连接；外部支撑套筒46的筒身上周身均匀的安装有多个弹簧安装座50，多根连接弹簧47的里端对应的安装在多个弹簧安装座50上，多个支座48对应的安装在多根连接弹簧47的外端，多个平衡轮49可转动的安装在多个支座48的外端；

所述固定机构5包括侧端板A51、侧端板B52、内环形隔板53、外环形挡板54、多个伸缩支撑体55和第二控制阀56，所述侧端板A51和侧端板B52的形状和尺寸相同，且左右相对的设置，侧端板A51和侧端板B52的中心均开设有与中心输送管路45外径相适配的安装孔A57；所述内环形隔板53的内径大于安装孔A57的内径，且与安装孔A57同轴心的固定连接在侧端板A51和侧端板B52之间的里端；外环形挡板54的外径与侧端板A51和侧端板B的外径相同，且与安装孔A57同轴心的固定连接在侧端板A51和侧端板B52之间的外端；固定机构5通过安装孔A57固定套装在中心输送管路45中部的外部，且内环形隔板53与中心输送管路45之间形成环形空间98；外环形挡板54、内环形隔板53、侧端板A51和侧端板B52之间形成环形空腔58；多个伸缩支撑体55周向均匀的分布在环形空腔58中；所述伸缩支撑体55包括固定缸筒59、活塞体A60、伸缩筒体61、滑动板62、缓冲弹簧63和支柱64；所述固定缸筒59径向的设置，其里端贴合的与内环形隔板53的外表面固定连接，其外端与外环形挡板54的内侧面固定连接；在固定缸筒59的里端开设有进出液孔A65，在内环形隔板53上开设有与进出液孔A65相连通的进出液孔B66，进出液孔A65和进出液孔B66形成伸缩支撑体55的进出液通道；在固定缸筒59的外端开设有伸出孔A67，在外环形挡板54上对应固定缸筒59上伸出孔A67的部分开设有伸出孔B68，伸出孔B68和伸出孔A67的形状和尺寸相同；所述活塞体A60滑动密封的安装在固定缸筒59的内部，并由伸出孔A67进行限位；所述伸缩筒体61的里端滑动穿过伸出孔A67和伸出孔B68，并与活塞体A60的外端中心固定连接，伸缩筒体61的外端内侧固定连接有限位环69；所述滑动板62滑动的设置在伸缩筒体61的内腔中，并通过限位环69进行限位；滑动板62的里端通过缓冲弹簧63与活塞体A60连接；所述支柱64径向的设置，其里端滑动的穿过限位环69后与滑动板62的中心固定连接；所述第二控制阀56包括连通阀块70、连通阀芯71、活塞柱B81、复位弹簧B72、第三转换活塞92、第三转换弹簧93、第四转换活塞94和第四转换弹簧95，所述连通阀块70内部开设有沿高度方向延伸的连通阀腔73，并于连通阀腔73的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔B74、下环形腔B75，于连通阀腔73的中部设置有环形限位台阶D76；上环形腔B74、下环形腔B75的里端均与连通阀腔73连通；上环形腔B74的外端通过开设在连通阀块70右部内侧的出液通道C77与连通阀块70右端的外侧连通；下环形腔B75的外端通过开设在连通阀块70左部内侧的进液通道C78与连通阀块70左侧的外部连通；连通阀腔73的下端设置有开设在连通阀块70内部的控制口83；环形限位台阶D76的内径略小于连通阀腔73的内径；所述连通阀芯71滑动的设置在连通阀腔73的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽B79，其中部同轴心的设置有环形凸台B80；所述活塞柱B81滑动的设置在连通阀腔73的下部，且与连通阀腔73滑动密封配合；连通阀芯71在环形凸台B80以下的部分与环形限位台阶D76的内圆面之间形成环形过液通道B82，且下端与活塞柱B81的上端相抵接配合；在环形凸台B80的下端抵接在环形限位台阶D76的上端时，将环形过液通道B82的出液端关断，在环形凸台B80的下端脱离环形限位台阶D76的上端时，将环形过液通道B82的出液端打开；在活塞柱B81的上端抵接在环形限位台阶D76的下端时，将环形过液通道B82的进液端关断，在活塞柱B81的上端脱离环形限位台阶D76的下端时，将环形过液通道B82的进液端打开；所述复位弹簧B72设置在连通阀腔73的上端，其上端与连通阀腔73的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽B79中，并与安装凹槽B79的封闭端相抵接；所述连通阀块70内部在连通阀腔73的下方还相平行的开设有沿左右方向延伸的第三转换阀腔84和第四转换阀腔85，第三转换阀腔84的左端通过开设在连通阀块70左部内侧的进液通道D87与进液通道C78连通，且第三转换阀腔84和进液通道D87的连接处之间形成环形限位台阶E88，环形限位台阶E88的大径端靠近第三转换阀腔84的一侧；第四转换阀腔85的右端通过开设在连通阀块70右部内侧的出液通道D86与控制口83连通，且第四转换阀腔85和出液通道D86的连接处之间形成环形限位台阶F89，环形限位台阶F89的大径端靠近第四转换阀腔85的一侧；第三转换阀腔84的左部通过开设在连通阀块70内部的连通通道D91与出液通道D86连通；第四转换阀腔85的右部通过开设在连通阀块70内部的连通通道C90与进液通道D87连通；所述第三转换活塞92和第三转换弹簧93设置在第三转换阀腔84的内部，第三转换活塞92与第三转换阀腔84之间滑动密封配合，第三转换弹簧93的左端和右端分别与第三转换活塞92的右端和第三转换阀腔84的封闭端连接，且第三转换活塞92抵接在环形限位台阶E88处时，同时关断连通通道D91和进液通道D87，第三转换活塞92脱离环形限位台阶E88时，同时打开连通通道D91和进液通道D87；所述第四转换活塞94和第四转换弹簧95设置在第四转换阀腔85的内部，第四转换活塞94与第四转换阀腔85之间滑动密封配合，第四转换弹簧95的左端和右端分别与第四转换阀腔85的封闭端和第四转换活塞94的左端连接，且第四转换活塞94抵接在环形限位台阶F89处时，同时关断连通通道C90和出液通道D86，第四转换活塞94脱离环形限位台阶F89时，同时打开连通通道C90和出液通道D86；在进入进液通道D87中的高压液体作用于第三转换活塞92并将打开连通通道D91和进液通道D87之间的通道打开后，高压液体由连通通道D91进入出液通道D86中，并作用于第四转换活塞94将连通通道C90和出液通道D86之间的通道打开；第二控制阀56的进液通道C78的进液端通过第一连通管路96与中心输送管路45的内腔连通；第二控制阀56的出液通道C77的出液端通过第二连通管路97与环形空间98连通；所述封孔机构7包括封孔器100和第三控制阀101，所述封孔器100固定套装在第一连通管路96靠近外螺纹结构C一侧的外部，所述第三控制阀101包括封孔阀块102、推送阀芯二103、活塞柱C114、复位弹簧C104和单向阀116，所述封孔阀块102内部开设有沿高度方向延伸的封孔阀腔105，并于封孔阀腔105的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔C106、下环形腔C107，于封孔阀腔105的中部设置有环形限位台阶G108；上环形腔C106、下环形腔C107的里端均与封孔阀腔105连通；上环形腔C106的外端通过开设在封孔阀块102右部内侧的进液通道E109与封孔阀块102右端的外侧连通；下环形腔C107的外端通过开设在封孔阀块102左部内侧的出液通道E110与封孔阀块102左端的外侧连通；封孔阀腔105的下端通过开设在封孔阀块102内部的控制通道B111与进液通道E109连通；环形限位台阶G108的内径略小于封孔阀腔105的内径；所述推送阀芯二103滑动的设置在封孔阀腔105的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽C112，其中部同轴心的设置有环形凸台C113；所述活塞柱C114滑动的设置在封孔阀腔105的下部，且与封孔阀腔105滑动密封配合；推送阀芯二103在环形凸台C113与活塞柱C114之间的部分与环形限位台阶G108的内圆面之间形成环形过液通道C115，且下端与活塞柱C114的上端相抵接配合；在环形凸台C113的下端抵接在环形限位台阶G108的上端时，将环形过液通道C115的出液端关断，在环形凸台C113的下端脱离环形限位台阶G108的上端时，将环形过液通道C115的出液端打开；在活塞柱C114的上端抵接在环形限位台阶G108的下端时，将环形过液通道C115的进液端关断，在活塞柱C114的上端脱离环形限位台阶G108的下端时，将环形过液通道C115的进液端打开；所述复位弹簧C104设置在封孔阀腔105的上端，其上端与封孔阀腔105的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽C112中，并与安装凹槽C112的封闭端相抵接；所述单向阀116安装在封孔阀块102的内部，其进液端通过设置在封孔阀块102内部的连通通道E117与出液通道E110连通，其出液端通过设置在封孔阀块102内部的连通通道F118与进液通道E109连通；第三控制阀101的进液通道E109的进液端通过第三连通管路99与中心输送管路45的内腔连通；第三控制阀101的出液通道E110的出液端通过第四连通管路119与封孔器100的内腔连通；

平衡机构3用于在推进与回撤过程中减少整个装置与孔臂的摩擦，并保持装置与钻孔的中心相平行；固定机构5用于在封孔前期阶段保证整个装置在固定和泄压阶段的稳定状态；封孔机构7用于压裂区域的密封；

第一平衡固定封孔单元的中心输送管路45的一端通过外螺纹结构B120和内螺纹结构A40之间的螺纹配合与转换机构2固定连接；

所述方向调整机构4由位于中部的弹性连接段137、固定连接在弹性连接段137左端的刚性连接段A138、固定连接在弹性连接段137右端的刚性连接段B139组成；所述刚性连接段A138的端部设置有内螺纹结构C140，刚性连接段B139的端部设置有内螺纹结构D141，并通过内螺纹结构D141和外螺纹结构C121的螺纹配合与第一平衡固定封孔单元中中心输送管路45的一端固定连接；

通过弹性连接段137的设置，可以方便的实现该装置在孔内方向的调整，从而有效避免在推进与回撤时，孔壁错位导致装置出现卡死，移动困难的问题。

所述第二平衡固定封孔单元与第一平衡固定封孔单元方向相反的布置，第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路45通过外螺纹结构C121和内螺纹结构C140的螺纹配合与刚性连接段A138固定连接，第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路45通过外螺纹结构B120与螺纹连接套142的右端固定连接；

所述钻孔监控机构6包括锥形探头143、连接杆体144、第一摄像头145、第二摄像头146、第三摄像头147和数据存储终端8，所述锥形探头143内部为空腔结构，其小径端的中心开设有与其内部空腔连通的安装孔B，其大径端的中心开设有与其内部空腔连通的连通孔；所述连接杆体144的左部于轴心处开设有轴向凹槽，并于杆身上开设有与轴向凹槽相连通的两个径向安装孔；连接杆体144的左端与锥形探头143的大径端中心垂直的固定连接，且轴向凹槽的开口端通过连通孔与锥形探头143的内部空腔连通；所述第一摄像头145安装在安装孔B中；所述第二摄像头146和第三摄像头147分别安装在两个径向安装孔中；所述数据存储终端8内部设置有蓄电池组、数据处理器和存储器，所述数据处理器分别与蓄电池组、存储器、第一摄像头145、第二摄像头146和第三摄像头147连接；连接杆体144的右端外部设置有外螺纹结构D9，并通过外螺纹结构D9与螺纹连接套142的左端固定连接。

作为一种优选，数据处理器为PLC控制器。

前进时，第一摄像头145实时采集孔内的裂隙与钻孔成型效果，回撤时第二摄像头146和第三摄像头147实时采集压裂段的裂隙扩展效果。

为了方便中整个装置的回撤，所述主输送管路11进液端的外表面固定连接有回撤钢丝绳锁扣18。

为了方便与高压胶管通过接头建立连接，所述主输送管路11的大径段的内部设置有内螺纹结构E10。

为了方便的与外部设备之间进行通信连接，所述数据存储终端8内部还设置有与数据处理器连接的无线通信模块。

本发明还提供了一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂方法，包括一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，还包括如下步骤：

步骤一：利用无线控制器向无线通信模块发出启动信号，数据处理器在接收到启动信号后通过第一摄像头145、第二摄像头146和第三摄像头147开始采集图像数据，并将采集的图像数据发送给存储器进行存储；将主输送管路11的大径段通过快速接头与高压胶管的一端连接，再将高压胶管的另一端与高压水泵的出水口连接；

步骤二：将用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置送入预裂钻孔中，启动高压水泵，且控制高压水动态压力大于第一控制阀14的开启压力，且不大于第一控制阀14的闭锁压力，一部分高压水通过控制通道A25作用于活塞柱A28并克服复位弹簧A17的弹力，推动推送阀芯一16向上移动并将环形过液通道A29打开，另一部分高压水通过进液通道A24、环形过液通道A29和出液通道A23喷出，利用高压水的反冲作为动力推动用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置向孔内推进，推送过程中通过调节高压水泵流量控制推进速度，直至推送到达设计的指定预裂位置；

步骤三：调节高压水泵流量，增大高压水输送压力，使其大于第一控制阀14的闭锁压力，第一控制阀14断开，同时，使其大于转换控制阀的开启压力，且大于第二控制阀56的开启压力，并小于第二控制阀56的闭锁压力；

一部分高压水克服第二转换弹簧34的弹力，推动第二转换活塞33脱离环形限位台阶C41，打开进液通道B38和连通通道B44之间的通路，这部分高压水由连通通道B44进入出液通道B37中，并作用于第一转换活塞31将出液通道B37和连通通道A43之间的通道打开，进而进入转换机构2中进液通道B38的高压液体通过连通通道A43和连通通道B44进入出液通道B37中并供给第一平衡固定封孔单元、第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路45；

进入中心输送管路45右端的一部分高压水通过第一连通管路96进入第二控制阀56中的进液通道C78，并克服第三转换弹簧93的弹力，推动第三转换活塞92脱离环形限位台阶E88，打开连通通道D91和进液通道D87之间的通路，这部分高压水由连通通道D91进入出液通道D86中，并作用于第四转换活塞94将连通通道C90和出液通道D86之间的通道打开，进而进入进液通道D87中的高压液体通过连通通道C90和连通通道D91进入 出液通道D86并作用于控制口83，推动活塞柱B81并克服复位弹簧B72的弹力，推动连通阀芯71向上移动并打开环形过液通道B82，该过程中环形凸台B80的下端脱离环形限位台阶D76的上端，同时，活塞柱B81的上端脱离环形限位台阶D76的下端，进而进入第二控制阀56中的进液通道C78中的高压液体通过环形过液通道B82后经出液通道C77流入环形空间98中，并通过进出液通道进入到固定缸筒59的内部以推动活塞体A60向外部移动，进而使伸缩筒体61向外部伸出并抵住钻孔的侧壁；

步骤四：继续增大高压水的输出压力，使其大于第二控制阀56的闭锁压力，且大于第三控制阀101的开启压力，并小于第三控制阀101的闭锁压力；

作用于第二控制阀56中控制口83的高压水推动活塞柱B81的上端抵紧在环形限位台阶D76的下端，环形过液通道B82关闭，实现固定机构5的闭锁固定，从而第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的固定机构5闭锁并将该装置固定到预裂位置；

同时，进入中心输送管路45中的一部分高压水通过第三连通管路99进入第三控制阀101中，这部分高压水进入控制通道B111中作用于活塞柱C114并克服复位弹簧C104的弹力，推动推送阀芯二103向上移动并打开环形限位台阶G108，该过程中环形凸台C113的下端脱离环形限位台阶G108的上端，同时，活塞柱C114的上端脱离环形限位台阶G108的下端，进入中心输送管路45中的另一部分高压水通过环形过液通道C115和出液通道E110进入封孔器100中使其膨胀；

步骤五：继续增大高压水的输出压力，使其大于第三控制阀101的闭锁压力，推动活塞柱C114的上端抵紧在环形限位台阶G108的下端，环形过液通道C115关闭，从而第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个封孔器100将致裂区域密封；

步骤六：继续增大注水压力，使注水压力大于压裂阀123的开启压力，推动第五转换活塞124压缩第五转换弹簧125，打开连通通道I135和连通通道G131之间的通道，高压水由连通通道I135进入连通通道H133中，并作用于第六转换活塞126将连通通道J136和连通通道H133之间的通道打开，进而中心输送管路45中的高压液体依次通过连通通道G131、连通通道I135、连通通道J136和连通通道H133高速喷出，并作用于致裂区域，持续注水，通过高压水致裂目标层位；

步骤七：关停高压水泵，将高压胶管上连接的泄压阀的球阀开启；致裂区域内的裂隙水克服第六转换弹簧127的弹力，推动第六转换活塞126脱离环形限位台阶I134，打开连通通道J136和连通通道H133之间的通道，裂隙水进入中心输送管路45；

步骤八：第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个封孔器100中的水通过第三控制阀101中的单向阀116排入中心输送管路45；

步骤九：第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个固定机构5中固定缸筒59中的一部分高压水通过进出水通道排出，并进入到第二控制阀56中的出液通道C77中，在中心输送管路45失去高压水后，第三转换弹簧93会在弹性作用缓慢推动第三转换活塞92抵紧在环形限位台阶E88处，在复位弹簧B72的弹性作用下，余留在出液通道D86中的水缓慢推动第四转换活塞94压缩第四转换弹簧95，使连通通道C90和出液通道D86之间的通路打开一部分，余留在出液通道D86中的水缓慢排出，环形过液通道B82缓慢关闭；该过程中，固定机构5中固定缸筒59中的另一部分高压水由缓慢关闭的环形过液通道B82排出，并进入中心输送管路45中，支柱64脱离钻孔的孔壁；

步骤十：汇集到中心输送管路45中的水进入转换机构2中的出液通道B37，推动第一转换活塞31压缩第一转换弹簧32，并打开出液通道B37和连通通道A43，水由主输送管路11的大径段排出；

步骤十一：重复步骤一至步骤十，直至整个钻孔内的预裂段压裂完成，用小型绞车拖拽回撤钢丝绳，将该装置回撤。

在步骤十一中，将撤退钢丝绳与回撤钢丝绳锁扣18连接。

Claims (6)

1.一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，包括动力推送机构（1）、转换机构（2）、第一平衡固定封孔单元、方向调整机构（4）、第二平衡固定封孔单元和钻孔监控机构（6）；其特征在于；

所述动力推送机构（1）包括主输送管路（11）和侧输出支路（12），所述主输送管路（11）为阶梯式管路，其小径段的外部设置有外螺纹结构A（13）；所述侧输出支路（12）与主输送管路（11）相平行的设置，且其左端折弯后与主输送管路（11）的大径段贯通的连接，侧输出支路（12）的中部安装有第一控制阀（14）；所述第一控制阀（14）包括推送阀块（15）、推送阀芯一（16）、活塞柱A（28）和复位弹簧A（17），所述推送阀块（15）内部开设有沿侧输出支路（12）径向延伸的推送阀腔（19），并于推送阀腔（19）的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔A（20）、下环形腔A（21），于推送阀腔（19）的中部设置有环形限位台阶A（22）；上环形腔A（20）、下环形腔A（21）的里端均与推送阀腔（19）连通；上环形腔A（20）的外端通过开设在推送阀块（15）右部内侧的出液通道A（23）与推送阀块（15）右端的外侧连通；下环形腔A（21）的外端通过开设在推送阀块（15）左部内侧的进液通道A（24）与推送阀块（15）左端的外侧连通；推送阀腔（19）的下端通过开设在推送阀块（15）左部内侧的控制通道A（25）与进液通道A（24）连通；环形限位台阶A（22）的内径略小于推送阀腔（19）的内径；所述推送阀芯一（16）滑动的设置在推送阀腔（19）的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽A（26），其中部同轴心的设置有环形凸台A（27）；所述活塞柱A（28）滑动的设置在推送阀腔（19）的下部，且与推送阀腔（19）滑动密封配合；推送阀芯一（16）在环形凸台A（27）以下的部分与环形限位台阶A（22）的内圆面之间形成环形过液通道A（29），且下端与活塞柱A（28）的上端相抵接配合；在环形凸台A（27）的下端抵接在环形限位台阶A（22）的上端时，将环形过液通道A（29）的出液端关断，在环形凸台A（27）的下端脱离环形限位台阶A（22）的上端时，将环形过液通道A（29）的出液端打开；在活塞柱A（28）的上端抵接在环形限位台阶A（22）的下端时，将环形过液通道A（29）的进液端关断，在活塞柱A（28）的上端脱离环形限位台阶A（22）的下端时，将环形过液通道A（29）的进液端打开；所述复位弹簧A（17）设置在推送阀腔（19）的上端，其上端与推送阀腔（19）的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽A（26）中，并与安装凹槽A（26）的封闭端相抵接；所述推送阀块（15）固定封堵在侧输出支路（12）的中部，且进液通道A（24）与主输送管路（11）的内腔连通，出液通道A（23）与外部连通；

所述转换机构（2）包括实心直杆体（30）和设置在实心直杆体（30）中段的转换控制阀；所述转换控制阀包括第一转换活塞（31）、第一转换弹簧（32）、第二转换活塞（33）和第二转换弹簧（34）；所述实心直杆体（30）中段的内部相平行的设置有沿长度方向延伸的第一转换阀腔（35）和第二转换阀腔（36），第一转换阀腔（35）的左端通过开设在实心直杆体（30）左部内侧的出液通道B（37）与实心直杆体（30）左端的外侧连通，且第一转换阀腔（35）和出液通道B（37）的连接处之间形成环形限位台阶B（39），环形限位台阶B（39）的大径端靠近第一转换阀腔（35）的一侧；出液通道B（37）的端部开设有内螺纹结构A（40）；第二转换阀腔（36）的右端通过开设在实心直杆体（30）右部内侧的进液通道B（38）与实心直杆体（30）右端的外侧连通，且第二转换阀腔（36）和进液通道B（38）的连接处之间形成环形限位台阶C（41），环形限位台阶C（41）的大径端靠近第二转换阀腔（36）的一侧；进液通道B（38）的端部开设有内螺纹结构B（42），并通过内螺纹结构B（42）和外螺纹结构A（13）之间的螺纹配合与主输送管路（11）的小径段固定连接；第一转换阀腔（35）的左部通过开设在实心直杆体（30）内部的连通通道A（43）与进液通道B（38）连通；第二转换阀腔（36）的右部通过开设在实心直杆体（30）内部的连通通道B（44）与出液通道B（37）连通；第一转换活塞（31）和第一转换弹簧（32）均设置在第一转换阀腔（35）的内部，第一转换活塞（31）与第一转换阀腔（35）之间滑动密封配合，第一转换弹簧（32）的左端和右端分别与第一转换活塞（31）的右端和第一转换阀腔（35）的封闭端连接，且第一转换活塞（31）抵接在环形限位台阶B（39）处时，同时关断出液通道B（37）和连通通道A（43），第一转换活塞（31）脱离环形限位台阶B（39）时，同时打开出液通道B（37）和连通通道A（43）；第二转换活塞（33）和第二转换弹簧（34）均设置在第二转换阀腔（36）的内部，第二转换活塞（33）与第二转换阀腔（36）之间滑动密封配合，第二转换弹簧（34）的左端和右端分别与第二转换阀腔（36）的封闭端和第二转换活塞（33）的左端连接，且第二转换活塞（33）抵接在环形限位台阶C（41）处时，同时关断进液通道B（38）和连通通道B（44），第二转换活塞（33）脱离环形限位台阶C（41）时，同时打开进液通道B（38）和连通通道B（44）；在进入进液通道B（38）中的高压液体作用于第二转换活塞（33）并将进液通道B（38）和连通通道B（44）之间的通道打开后，高压液体由连通通道B（44）进入出液通道B（37）中，并作用于第一转换活塞（31）将出液通道B（37）和连通通道A（43）之间的通道打开；

所述第一平衡固定封孔单元和所述第二平衡固定封孔单元的组成结构相同，均由中心输送管路（45）、平衡机构（3）、固定机构（5）和封孔机构（7）组成；所述中心输送管路（45）的一端外部设置有外螺纹结构B（120），另一端外部设置有外螺纹结构C（121），中心输送管路（45）的管身上在靠近左端的部分开设有多个径向通孔（122），每个径向通孔（122）中均安装有压裂阀（123）；所述压裂阀（123）包括压裂阀块（128）、第五转换活塞（124）、第五转换弹簧（125）、第六转换活塞（126）和第六转换弹簧（127），压裂阀块（128）的内部相平行的设置有沿径向延伸的第五转换阀腔（129）和第六转换阀腔（130），第五转换阀腔（129）的里端通过开设在压裂阀块（128）内部的连通通道G（131）与压裂阀块（128）里端的里侧连通，且第五转换阀腔（129）和连通通道G（131）的连接处之间形成环形限位台阶H（132），环形限位台阶H（132）的大径端靠近第五转换阀腔（129）的一侧；第六转换阀腔（130）的外端通过开设在压裂阀块（128）内部的连通通道H（133）与压裂阀块（128）外端的外侧连通，且第六转换阀腔（130）和连通通道H（133）的连接处之间形成环形限位台阶I（134），环形限位台阶I（134）的大径端靠近第六转换阀腔（130）的一侧；第五转换阀腔（129）靠近里端的部分通过开设在压裂阀块（128）内部的连通通道I（135）与连通通道H（133）连通；第六转换阀腔（130）靠近外端的部分通过开设在压裂阀块（128）内部的连通通道J（136）与连通通道G（131）连通；第五转换活塞（124）和第五转换弹簧（125）均设置在第五转换阀腔（129）的内部，第五转换活塞（124）与第五转换阀腔（129）之间滑动密封配合，第五转换弹簧（125）的两端分别与第五转换阀腔（129）的封闭端和第五转换活塞（124）的外端连接，且第五转换活塞（124）抵接在环形限位台阶H（132）处时，同时关断连通通道I（135）和连通通道G（131），第五转换活塞（124）脱离环形限位台阶H（132）时，同时打开连通通道I（135）和连通通道G（131）；第六转换活塞（126）和第六转换弹簧（127）均设置在第六转换阀腔（130）的内部，第六转换活塞（126）与第六转换阀腔（130）之间滑动密封配合，第六转换弹簧（127）的两端分别与第六转换活塞（126）的里端和第六转换阀腔（130）的封闭端连接，且第六转换活塞（126）抵接在环形限位台阶I（134）处时，同时关断连通通道J（136）和连通通道H（133），第六转换活塞（126）脱离环形限位台阶I（134）时，同时打开连通通道J（136）和连通通道H（133）；在进入连通通道G（131）中的高压液体作用于第五转换活塞（124）并将连通通道I（135）和连通通道G（131）之间的通道打开后，高压液体由连通通道I（135）进入连通通道H（133）中，并作用于第六转换活塞（126）将连通通道J（136）和连通通道H（133）之间的通道打开；所述平衡机构（3）包括外部支撑套筒（46）、多根连接弹簧（47）、多个支座（48）和多个平衡轮（49），所述外部支撑套筒（46）同轴心的套设在中心输送管路（45）靠近外螺纹结构B（120）一侧的外部，且通过多根径向连杆与中心输送管路（45）固定连接；外部支撑套筒（46）的筒身上周身均匀的安装有多个弹簧安装座（50），多根连接弹簧（47）的里端对应的安装在多个弹簧安装座（50）上，多个支座（48）对应的安装在多根连接弹簧（47）的外端，多个平衡轮（49）可转动的安装在多个支座（48）的外端；

所述固定机构（5）包括侧端板A（51）、侧端板B（52）、内环形隔板（53）、外环形挡板（54）、多个伸缩支撑体（55）和第二控制阀（56），所述侧端板A（51）和侧端板B（52）的形状和尺寸相同，且左右相对的设置，侧端板A（51）和侧端板B（52）的中心均开设有与中心输送管路（45）外径相适配的安装孔A（57）；所述内环形隔板（53）的内径大于安装孔A（57）的内径，且与安装孔A（57）同轴心的固定连接在侧端板A（51）和侧端板B（52）之间的里端；外环形挡板（54）的外径与侧端板A（51）和侧端板B的外径相同，且与安装孔A（57）同轴心的固定连接在侧端板A（51）和侧端板B（52）之间的外端；固定机构（5）通过安装孔A（57）固定套装在中心输送管路（45）中部的外部，且内环形隔板（53）与中心输送管路（45）之间形成环形空间（98）；外环形挡板（54）、内环形隔板（53）、侧端板A（51）和侧端板B（52）之间形成环形空腔（58）；多个伸缩支撑体（55）周向均匀的分布在环形空腔（58）中；所述伸缩支撑体（55）包括固定缸筒（59）、活塞体A（60）、伸缩筒体（61）、滑动板（62）、缓冲弹簧（63）和支柱（64）；所述固定缸筒（59）径向的设置，其里端贴合的与内环形隔板（53）的外表面固定连接，其外端与外环形挡板（54）的内侧面固定连接；在固定缸筒（59）的里端开设有进出液孔A（65），在内环形隔板（53）上开设有与进出液孔A（65）相连通的进出液孔B（66），进出液孔A（65）和进出液孔B（66）形成伸缩支撑体（55）的进出液通道；在固定缸筒（59）的外端开设有伸出孔A（67），在外环形挡板（54）上对应固定缸筒（59）上伸出孔A（67）的部分开设有伸出孔B（68），伸出孔B（68）和伸出孔A（67）的形状和尺寸相同；所述活塞体A（60）滑动密封的安装在固定缸筒（59）的内部，并由伸出孔A（67）进行限位；所述伸缩筒体（61）的里端滑动穿过伸出孔A（67）和伸出孔B（68），并与活塞体A（60）的外端中心固定连接，伸缩筒体（61）的外端内侧固定连接有限位环（69）；所述滑动板（62）滑动的设置在伸缩筒体（61）的内腔中，并通过限位环（69）进行限位；滑动板（62）的里端通过缓冲弹簧（63）与活塞体A（60）连接；所述支柱（64）径向的设置，其里端滑动的穿过限位环（69）后与滑动板（62）的中心固定连接；所述第二控制阀（56）包括连通阀块（70）、连通阀芯（71）、活塞柱B（81）、复位弹簧B（72）、第三转换活塞（92）、第三转换弹簧（93）、第四转换活塞（94）和第四转换弹簧（95），所述连通阀块（70）内部开设有沿高度方向延伸的连通阀腔（73），并于连通阀腔（73）的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔B（74）、下环形腔B（75），于连通阀腔（73）的中部设置有环形限位台阶D（76）；上环形腔B（74）、下环形腔B（75）的里端均与连通阀腔（73）连通；上环形腔B（74）的外端通过开设在连通阀块（70）右部内侧的出液通道C（77）与连通阀块（70）右端的外侧连通；下环形腔B（75）的外端通过开设在连通阀块（70）左部内侧的进液通道C（78）与连通阀块（70）左侧的外部连通；连通阀腔（73）的下端设置有开设在连通阀块（70）内部的控制口（83）；环形限位台阶D（76）的内径略小于连通阀腔（73）的内径；所述连通阀芯（71）滑动的设置在连通阀腔（73）的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽B（79），其中部同轴心的设置有环形凸台B（80）；所述活塞柱B（81）滑动的设置在连通阀腔（73）的下部，且与连通阀腔（73）滑动密封配合；连通阀芯（71）在环形凸台B（80）以下的部分与环形限位台阶D（76）的内圆面之间形成环形过液通道B（82），且下端与活塞柱B（81）的上端相抵接配合；在环形凸台B（80）的下端抵接在环形限位台阶D（76）的上端时，将环形过液通道B（82）的出液端关断，在环形凸台B（80）的下端脱离环形限位台阶D（76）的上端时，将环形过液通道B（82）的出液端打开；在活塞柱B（81）的上端抵接在环形限位台阶D（76）的下端时，将环形过液通道B（82）的进液端关断，在活塞柱B（81）的上端脱离环形限位台阶D（76）的下端时，将环形过液通道B（82）的进液端打开；所述复位弹簧B（72）设置在连通阀腔（73）的上端，其上端与连通阀腔（73）的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽B（79）中，并与安装凹槽B（79）的封闭端相抵接；所述连通阀块（70）内部在连通阀腔（73）的下方还相平行的开设有沿左右方向延伸的第三转换阀腔（84）和第四转换阀腔（85），第三转换阀腔（84）的左端通过开设在连通阀块（70）左部内侧的进液通道D（87）与进液通道C（78）连通，且第三转换阀腔（84）和进液通道D（87）的连接处之间形成环形限位台阶E（88），环形限位台阶E（88）的大径端靠近第三转换阀腔（84）的一侧；第四转换阀腔（85）的右端通过开设在连通阀块（70）右部内侧的出液通道D（86）与控制口（83）连通，且第四转换阀腔（85）和出液通道D（86）的连接处之间形成环形限位台阶F（89），环形限位台阶F（89）的大径端靠近第四转换阀腔（85）的一侧；第三转换阀腔（84）的左部通过开设在连通阀块（70）内部的连通通道D（91）与出液通道D（86）连通；第四转换阀腔（85）的右部通过开设在连通阀块（70）内部的连通通道C（90）与进液通道D（87）连通；所述第三转换活塞（92）和第三转换弹簧（93）设置在第三转换阀腔（84）的内部，第三转换活塞（92）与第三转换阀腔（84）之间滑动密封配合，第三转换弹簧（93）的左端和右端分别与第三转换活塞（92）的右端和第三转换阀腔（84）的封闭端连接，且第三转换活塞（92）抵接在环形限位台阶E（88）处时，同时关断连通通道D（91）和进液通道D（87），第三转换活塞（92）脱离环形限位台阶E（88）时，同时打开连通通道D（91）和进液通道D（87）；所述第四转换活塞（94）和第四转换弹簧（95）设置在第四转换阀腔（85）的内部，第四转换活塞（94）与第四转换阀腔（85）之间滑动密封配合，第四转换弹簧（95）的左端和右端分别与第四转换阀腔（85）的封闭端和第四转换活塞（94）的左端连接，且第四转换活塞（94）抵接在环形限位台阶F（89）处时，同时关断连通通道C（90）和出液通道D（86），第四转换活塞（94）脱离环形限位台阶F（89）时，同时打开连通通道C（90）和出液通道D（86）；在进入进液通道D（87）中的高压液体作用于第三转换活塞（92）并将打开连通通道D（91）和进液通道D（87）之间的通道打开后，高压液体由连通通道D（91）进入出液通道D（86）中，并作用于第四转换活塞（94）将连通通道C（90）和出液通道D（86）之间的通道打开；第二控制阀（56）的进液通道C（78）的进液端通过第一连通管路（96）与中心输送管路（45）的内腔连通；第二控制阀（56）的出液通道C（77）的出液端通过第二连通管路（97）与环形空间（98）连通；所述封孔机构（7）包括封孔器（100）和第三控制阀（101），所述封孔器（100）固定套装在第一连通管路（96）靠近外螺纹结构C一侧的外部，所述第三控制阀（101）包括封孔阀块（102）、推送阀芯二（103）、活塞柱C（114）、复位弹簧C（104）和单向阀（116），所述封孔阀块（102）内部开设有沿高度方向延伸的封孔阀腔（105），并于封孔阀腔（105）的上部外侧、下部外侧同轴心的开设有上环形腔C（106）、下环形腔C（107），于封孔阀腔（105）的中部设置有环形限位台阶G（108）；上环形腔C（106）、下环形腔C（107）的里端均与封孔阀腔（105）连通；上环形腔C（106）的外端通过开设在封孔阀块（102）右部内侧的进液通道E（109）与封孔阀块（102）右端的外侧连通；下环形腔C（107）的外端通过开设在封孔阀块（102）左部内侧的出液通道E（110）与封孔阀块（102）左端的外侧连通；封孔阀腔（105）的下端通过开设在封孔阀块（102）内部的控制通道B（111）与进液通道E（109）连通；环形限位台阶G（108）的内径略小于封孔阀腔（105）的内径；所述推送阀芯二（103）滑动的设置在封孔阀腔（105）的上部，其上部轴心处开设有安装凹槽C（112），其中部同轴心的设置有环形凸台C（113）；所述活塞柱C（114）滑动的设置在封孔阀腔（105）的下部，且与封孔阀腔（105）滑动密封配合；推送阀芯二（103）在环形凸台C（113）与活塞柱C（114）之间的部分与环形限位台阶G（108）的内圆面之间形成环形过液通道C（115），且下端与活塞柱C（114）的上端相抵接配合；在环形凸台C（113）的下端抵接在环形限位台阶G（108）的上端时，将环形过液通道C（115）的出液端关断，在环形凸台C（113）的下端脱离环形限位台阶G（108）的上端时，将环形过液通道C（115）的出液端打开；在活塞柱C（114）的上端抵接在环形限位台阶G（108）的下端时，将环形过液通道C（115）的进液端关断，在活塞柱C（114）的上端脱离环形限位台阶G（108）的下端时，将环形过液通道C（115）的进液端打开；所述复位弹簧C（104）设置在封孔阀腔（105）的上端，其上端与封孔阀腔（105）的上封装端相抵接，其下端插装于安装凹槽C（112）中，并与安装凹槽C（112）的封闭端相抵接；所述单向阀（116）安装在封孔阀块（102）的内部，其进液端通过设置在封孔阀块（102）内部的连通通道E（117）与出液通道E（110）连通，其出液端通过设置在封孔阀块（102）内部的连通通道F（118）与进液通道E（109）连通；第三控制阀（101）的进液通道E（109）的进液端通过第三连通管路（99）与中心输送管路（45）的内腔连通；第三控制阀（101）的出液通道E（110）的出液端通过第四连通管路（119）与封孔器（100）的内腔连通；

第一平衡固定封孔单元的中心输送管路（45）的一端通过外螺纹结构B（120）和内螺纹结构A（40）之间的螺纹配合与转换机构（2）固定连接；

所述方向调整机构（4）由位于中部的弹性连接段（137）、固定连接在弹性连接段（137）左端的刚性连接段A（138）、固定连接在弹性连接段（137）右端的刚性连接段B（139）组成；所述刚性连接段A（138）的端部设置有内螺纹结构C（140），刚性连接段B（139）的端部设置有内螺纹结构D（141），并通过内螺纹结构D（141）和外螺纹结构C（121）的螺纹配合与第一平衡固定封孔单元中中心输送管路（45）的一端固定连接；

所述第二平衡固定封孔单元与第一平衡固定封孔单元方向相反的布置，第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路（45）通过外螺纹结构C（121）和内螺纹结构C（140）的螺纹配合与刚性连接段A（138）固定连接，第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路（45）通过外螺纹结构B（120）与螺纹连接套（142）的右端固定连接；

所述钻孔监控机构（6）包括锥形探头（143）、连接杆体（144）、第一摄像头（145）、第二摄像头（146）、第三摄像头（147）和数据存储终端（8），所述锥形探头（143）内部为空腔结构，其小径端的中心开设有与其内部空腔连通的安装孔B，其大径端的中心开设有与其内部空腔连通的连通孔；所述连接杆体（144）的左部于轴心处开设有轴向凹槽，并于杆身上开设有与轴向凹槽相连通的两个径向安装孔；连接杆体（144）的左端与锥形探头（143）的大径端中心垂直的固定连接，且轴向凹槽的开口端通过连通孔与锥形探头（143）的内部空腔连通；所述第一摄像头（145）安装在安装孔B中；所述第二摄像头（146）和第三摄像头（147）分别安装在两个径向安装孔中；所述数据存储终端（8）内部设置有蓄电池组、数据处理器和存储器，所述数据处理器分别与蓄电池组、存储器、第一摄像头（145）、第二摄像头（146）和第三摄像头（147）连接；连接杆体（144）的右端外部设置有外螺纹结构D（9），并通过外螺纹结构D（9）与螺纹连接套（142）的左端固定连接。

2.根据权利要求1 所述的一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，其特征在于，所述主输送管路（11）进液端的外表面固定连接有回撤钢丝绳锁扣（18）。

3. 根据权利要求1 或2所述的一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，其特征在于，所述主输送管路（11）的大径段的内部设置有内螺纹结构E（10）。

4.根据权利要求3所述的一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，其特征在于，所述数据存储终端（8）内部还设置有与数据处理器连接的无线通信模块。

5.一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂方法，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，还包括如下步骤：

步骤一：利用无线控制器向无线通信模块发出启动信号，数据处理器在接收到启动信号后通过第一摄像头（145）、第二摄像头（146）和第三摄像头（147）开始采集图像数据，并将采集的图像数据发送给存储器进行存储；将主输送管路（11）的大径段通过快速接头与高压胶管的一端连接，再将高压胶管的另一端与高压水泵的出水口连接；

步骤二：将用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置送入预裂钻孔中，启动高压水泵，且控制高压水动态压力大于第一控制阀（14）的开启压力，且不大于第一控制阀（14）的闭锁压力，一部分高压水通过控制通道A（25）作用于活塞柱A（28）并克服复位弹簧A（17）的弹力，推动推送阀芯一（16）向上移动并将环形过液通道A（29）打开，另一部分高压水通过进液通道A（24）、环形过液通道A（29）和出液通道A（23）喷出，利用高压水的反冲作为动力推动用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置向孔内推进，推送过程中通过调节高压水泵流量控制推进速度，直至推送到达设计的指定预裂位置；

步骤三：调节高压水泵流量，增大高压水输送压力，使其大于第一控制阀（14）的闭锁压力，第一控制阀（14）断开，同时，使其大于转换控制阀的开启压力，且大于第二控制阀（56）的开启压力，并小于第二控制阀（56）的闭锁压力；

一部分高压水克服第二转换弹簧（34）的弹力，推动第二转换活塞（33）脱离环形限位台阶C（41），打开进液通道B（38）和连通通道B（44）之间的通路，这部分高压水由连通通道B（44）进入出液通道B（37）中，并作用于第一转换活塞（31）将出液通道B（37）和连通通道A（43）之间的通道打开，进而进入转换机构（2）中进液通道B（38）的高压液体通过连通通道A（43）和连通通道B（44）进入出液通道B（37）中并供给第一平衡固定封孔单元、第二平衡固定封孔单元中的中心输送管路（45）；

进入中心输送管路（45）右端的一部分高压水通过第一连通管路（96）进入第二控制阀（56）中的进液通道C（78），并克服第三转换弹簧（93）的弹力，推动第三转换活塞（92）脱离环形限位台阶E（88），打开连通通道D（91）和进液通道D（87）之间的通路，这部分高压水由连通通道D（91）进入出液通道D（86）中，并作用于第四转换活塞（94）将连通通道C（90）和出液通道D（86）之间的通道打开，进而进入进液通道D（87）中的高压液体通过连通通道C（90）和连通通道D（91）进入出液通道D（86）并作用于控制口（83），推动活塞柱B（81）并克服复位弹簧B（72）的弹力，推动连通阀芯（71）向上移动并打开环形过液通道B（82），该过程中环形凸台B（80）的下端脱离环形限位台阶D（76）的上端，同时，活塞柱B（81）的上端脱离环形限位台阶D（76）的下端，进而进入第二控制阀（56）中的进液通道C（78）中的高压液体通过环形过液通道B（82）后经出液通道C（77）流入环形空间（98）中，并通过进出液通道进入到固定缸筒（59）的内部以推动活塞体A（60）向外部移动，进而使伸缩筒体（61）向外部伸出并抵住钻孔的侧壁；

步骤四：继续增大高压水的输出压力，使其大于第二控制阀（56）的闭锁压力，且大于第三控制阀（101）的开启压力，并小于第三控制阀（101）的闭锁压力；

作用于第二控制阀（56）中控制口（83）的高压水推动活塞柱B（81）的上端抵紧在环形限位台阶D（76）的下端，环形过液通道B（82）关闭，实现固定机构（5）的闭锁固定，从而第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的固定机构（5）闭锁并将用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置固定到预裂位置；

同时，进入中心输送管路（45）中的一部分高压水通过第三连通管路（99）进入第三控制阀（101）中，这部分高压水进入控制通道B（111）中作用于活塞柱C（114）并克服复位弹簧C（104）的弹力，推动推送阀芯二（103）向上移动并打开环形限位台阶G（108），该过程中环形凸台C（113）的下端脱离环形限位台阶G（108）的上端，同时，活塞柱C（114）的上端脱离环形限位台阶G（108）的下端，进入中心输送管路（45）中的另一部分高压水通过环形过液通道C（115）和出液通道E（110）进入封孔器（100）中使其膨胀；

步骤五：继续增大高压水的输出压力，使其大于第三控制阀（101）的闭锁压力，推动活塞柱C（114）的上端抵紧在环形限位台阶G（108）的下端，环形过液通道C（115）关闭，从而第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个封孔器（100）将致裂区域密封；

步骤六：继续增大注水压力，使注水压力大于压裂阀（123）的开启压力，推动第五转换活塞（124）压缩第五转换弹簧（125），打开连通通道I（135）和连通通道G（131）之间的通道，高压水由连通通道I（135）进入连通通道H（133）中，并作用于第六转换活塞（126）将连通通道J（136）和连通通道H（133）之间的通道打开，进而中心输送管路（45）中的高压液体依次通过连通通道G（131）、连通通道I（135）、连通通道J（136）和连通通道H（133）高速喷出，并作用于致裂区域，持续注水，通过高压水致裂目标层位；

步骤七：关停高压水泵，将高压胶管上连接的泄压阀的球阀开启；致裂区域内的裂隙水克服第六转换弹簧（127）的弹力，推动第六转换活塞（126）脱离环形限位台阶I（134），打开连通通道J（136）和连通通道H（133）之间的通道，裂隙水进入中心输送管路（45）；

步骤八：第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个封孔器（100）中的水通过第三控制阀（101）中的单向阀（116）排入中心输送管路（45）；

步骤九：第一平衡固定封孔单元和第二平衡固定封孔单元中的两个固定机构（5）中固定缸筒（59）中的一部分高压水通过进出水通道排出，并进入到第二控制阀（56）中的出液通道C（77）中，在中心输送管路（45）失去高压水后，第三转换弹簧（93）会在弹性作用缓慢推动第三转换活塞（92）抵紧在环形限位台阶E（88）处，在复位弹簧B（72）的弹性作用下，余留在出液通道D（86）中的水缓慢推动第四转换活塞（94）压缩第四转换弹簧（95），使连通通道C（90）和出液通道D（86）之间的通路打开一部分，余留在出液通道D（86）中的水缓慢排出，环形过液通道B（82）缓慢关闭；该过程中，固定机构（5）中固定缸筒（59）中的另一部分高压水由缓慢关闭的环形过液通道B（82）排出，并进入中心输送管路（45）中，支柱（64）脱离钻孔的孔壁；

步骤十：汇集到中心输送管路（45）中的水进入转换机构（2）中的出液通道B（37），推动第一转换活塞（31）压缩第一转换弹簧（32），并打开出液通道B（37）和连通通道A（43），水由主输送管路（11）的大径段排出；

步骤十一：重复步骤一至步骤十，直至整个钻孔内的预裂段压裂完成，用小型绞车拖拽回撤钢丝绳，将用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置回撤。

6.根据权利要求5所述的一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂方法，其特征在于，在步骤十一中，将撤退钢丝绳与回撤钢丝绳锁扣（18）连接。

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