CN119437913B - 一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，属于水力压裂技术领域，内钻驱动电机输出端设有内钻轴，内钻轴后端安装有内钻头，安装架后端连接有输水管头端，还公开了一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的使用方法，本发明通过安装电磁卡轴便捷的与检测模块联动，同时利用岩体受力变形和破坏后发射出的地震波检测工程岩体稳定性的技术方法，通过采集波形反演岩体破裂发生的时间、位置、能量分布等信息，通过钻孔头和内钻头两组钻孔设备，便捷的实现在坚硬顶板形成压裂孔道和反向回收钻孔设备的效果，在一个压裂孔道内形成多个堵漏分层从而进行多次分段压裂，实现充分压裂，提高顶板弱化效果，且可以同时进行水力压裂，提高了作业效率。

Description

一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备及其使用方法

技术领域

本发明属于水力压裂技术领域，特别提供了一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备及其使用方法。

背景技术

随着综合机械化采煤工艺的推广和应用，采煤工作面开采强度大幅度增加，给顶板的安全管理带来很大的挑战，强矿压现象问题日益严重。当回采煤层顶板为坚硬顶板时，煤矿回采期间往往面临采动压力显现明显、采空区悬空面积大等问题，给回采巷道超前支护段围岩控制、采空区瓦斯治理及采面顶板管理等工作开展带来一定的制约。实现顶板弱化、确保顶板及时垮落，是实现采煤工作面坚硬顶板处理的有效措施，现阶段矿井常用的顶板弱化技术包括爆破、密集钻孔等方式，均不同程度存在震动冲击、产生有害气体及弱化效果不佳等问题。

水力压裂以高压水为介质，通过水在坚硬岩层中扩展，达到人工造缝、破坏顶板完整性等目的，从而实现顶板弱化，在煤矿井下的应用呈增加趋势。

公开号为CN112647921A的专利申请提供了煤矿井下水力压裂实验实验室模拟系统，针对现有模拟系统和方法不能满足不同的井下压力条件，对沿着巷帮打孔的井下水力压裂实验实验室模拟系统和方法研究相对简单而且较少的问题，现提出如下方案，其包括底板，所述底板的顶部固定安装有模拟座，模拟座的顶部开设有多个模拟槽，多个模拟槽内均安装有固态储层，多个固态储层内均开设有调节腔，模拟座的两侧均固定安装有侧板，两个侧板的顶部固定安装有同一个顶板。本发明的模拟系统和方法能模拟并满足不同的井下压力条件，对打孔的井下水力压裂实验实验室模拟系统和方法研究相对丰富，实验结果更加具有参考性与辅助性。

虽然以上的技术方案在一定程度上提高水力卸压的效果，但是依然存在一些问题：第一，操作流程复杂；第二，检测装置拆装不便。

综上所述，开展矿井坚硬顶板水力压裂试验技术的研究有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，包括底座，所述底座下表面安装有移动轮底座，且移动轮底座上设置有移动轮，所述底座上表面设置液压伸缩支撑架，且液压伸缩支撑架设置有两组共四个，所述液压伸缩支撑架上端设有作业台，所述作业台上表面滑动装配有第一支撑架，所述第一支撑架上端设有钻孔驱动电机，所述钻孔驱动电机输出端连接有钻孔轴的后端，所述钻孔轴的前端卡接有钻孔头，所述钻孔头后端设有支撑架，且支撑架卡接于钻孔轴的前端；

所述支撑架后端安装有内钻驱动电机，所述内钻驱动电机输出端设有内钻轴，所述内钻轴后端安装有内钻头，所述内钻驱动电机后端固定连接有安装架，所述安装架后端连接有输水管头端，所述输水管头端后端安装有输水管，所述输水管上均匀安装有堵浆座；

所述底座上表面中间位置设有储物架，所述储物架中放置有检测模块和安装模块。

进一步地，所述底座上表面设有第一液压泵，且第一液压泵共有四个，所述第一液压泵下表面均安装有液压伸缩轴，所述液压伸缩轴下端均设有防滑支撑板，且防滑支撑板接近于移动轮底座。

进一步地，所述液压伸缩支撑架的侧面设有第二液压泵，一组所述液压伸缩支撑架上下两端各设有翻转座，另一组所述液压伸缩支撑架上端设有翻转座且下端与底座固定连接。

进一步地，所述作业台上表面设有滑动轨道，所述第一支撑架嵌套在滑动轨道中，所述滑动轨道前端固定安装有第二支撑架，所述第二支撑架上端设有导向环架，所述钻孔轴穿过导向环架。

进一步地，所述作业台侧表面安装有导向驱动电机，所述导向驱动电机输出端连接有与滑动轨道平行的导向丝杆，且第一支撑架螺接于导向丝杆上，所述作业台下表面一侧安装有动力模块。

进一步地，所述钻孔轴前端设有轴头连接架，所述轴头连接架内表面设有内槽，所述内槽内腔底部设有电磁座和复位弹簧，所述复位弹簧外端连接有卡架块，所述卡架块底部设有与电磁座相对应的吸附座，所述钻孔轴内部设置有钻孔内槽；

所述钻孔轴后端对称设有注浆连接孔，所述钻孔轴内壁设有注浆管，且所述注浆管与注浆连接孔连通；

所述钻孔头后部设有插槽口，所述轴头连接架插入插槽口中。

进一步地，所述内钻头内侧为空心，且内钻头内侧设有防漏转环；

所述安装架贯穿内钻头的内侧与内钻驱动电机固定连接，所述安装架外表面设有转环槽，所述转环槽中设有转球，所述防漏转环嵌套于转环槽中。

进一步地，所述输水管外表面设有水力压裂排水孔，所述输水管外表面后端设有输水连接孔，所述输水管外表面设有水压感应器，所述输水管后端设有水管收纳器连接架；

所述堵浆座内侧设有紧束套环架，所述堵浆座外表面设有固定栓，所述堵浆座后端设置有分层破碎驱动电机，所述分层破碎驱动电机输出端设置有分层破碎转环轴，所述分层破碎转环轴后端连接有分层破碎钻头。

进一步地，在作业时，所述钻孔头钻入坚硬顶板煤层中形成压裂孔道；

所述检测模块通过安装模块安装到坚硬顶板煤层中，所述安装模块包括安装驱动电机，所述安装驱动电机输出端设有安装转轴，所述安装转轴前端设有安装电磁卡轴，所述安装驱动电机后部设有提手架，且提手架共有两组，一组所述提手架内侧安装有电机控制器，另一组所述提手架内侧安装有电磁卡轴控制器；

所述检测模块包括检测钻头、微震传感器和检测转轴架，所述检测钻头后端设置微震传感器，所述微震传感器后端设有检测转轴架，所述检测转轴架后端安装有与安装电磁卡轴相对应的吸附插孔。

一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的使用方法，包括如下步骤：

S1、设备准备，将设备移动到坚硬顶板煤层上需要钻孔的位置，调整钻孔角度，通过安装模块将检测模块安装到坚硬顶板煤层中；

S2、形成压裂孔道，启动钻孔驱动电机，通过钻孔头钻入坚硬顶板煤层中形成压裂孔道；

S3、退轴，外接注浆设备，将钻孔轴与钻孔头分离，钻孔轴缓慢退出压裂孔道；

S4、分层堵漏，钻孔轴退出过程，每当退到堵浆座时停止运动，外接的注浆设备进行注浆作业，在堵浆座上部形成一层堵漏分层，实现在一个压裂孔道内进行多次分段压裂；

S5、注水压裂，钻孔轴全部退出压裂孔道后，输水管漏出，将其与外部注水设备连接，开始高压注水，水力压裂钻孔水压在20～33MPa，保压时间在30～60min；

S6、监控，在水力压裂期间，岩体受力变形和破坏后发射出地震波，微震传感器通过采集地震波波形反演岩体破裂发生的时间、位置、能量分布信息；

S7、退管，将输水管与外部收纳拉伸设备连接，启动内钻驱动电机和分层破碎驱动电机，外部收纳拉伸设备往外拉输水管，内钻头和分层破碎钻头将相应的各个堵漏分层钻破，之后输水管移出压裂孔道。

使用本发明的有益效果是：

检测模块使用便捷，本发明通过安装模块中的安装电磁卡轴便捷的与检测模块联动，实现检测模块简便的安装与拆卸，同时利用岩体受力变形和破坏后发射出的地震波检测工程岩体稳定性的技术方法，通过采集波形反演岩体破裂发生的时间、位置、能量分布等信息，提前推断岩体优势破裂面，进而评价岩体状态，便捷检测作业，提高检测效果。

提高水力压裂作业效率，本发明通过钻孔头和内钻头两组钻孔设备，能够实现在坚硬顶板形成压裂孔道和反向回收钻孔设备的效果，而且在反向钻孔时，防漏转环和转球的设置，在保证反向钻孔回收作业正常进行的同时，防止异物进入内钻头中影响设备的使用。

提高水力压裂效果，本发明在一个压裂孔道内形成多个堵漏分层从而可以进行多次分段压裂，实现充分压裂，提高顶板弱化效果，而且可以同时进行水力压裂，提高了作业效率。

附图说明

图1是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的结构示意图；

图2是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的后视图；

图3是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的钻孔作业时示意图；

图4是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的钻孔作业及检测模块安装结构示意图；

图5是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的钻孔轴剖视图；

图6是本发明图5中A处局部放大图；

图7是本发明图5中B处局部放大图；

图8是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的钻孔轴和钻孔头分离时局部示意图；

图9是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的钻孔轴局部放大图；

图10是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的输水管及钻孔头结构示意图；

图11是本发明一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的形成压裂孔道结构示意图；

图12是本发明在一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的检测模块安装结构示意图；

图13是本发明在一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的检测模块结构示意图；

图14是本发明在一种实施例中矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的安装模块结构示意图。

图中：1、底座，2、液压伸缩支撑架，3、作业台，4、移动轮底座，5、储物架，6、第一液压泵，7、钻孔驱动电机，8、钻孔轴，9、钻孔头，10、安装模块，11、坚硬顶板煤层，12、支撑架，13、内钻驱动电机，14、安装架，15、输水管，16、堵浆座，17、堵漏分层，18、检测模块，19、分层破碎驱动电机，21、第二液压泵，22、翻转座，31、滑动轨道，32、第二支撑架，33、第一支撑架，34、导向驱动电机，35、导向丝杆，36、动力模块，61、液压伸缩轴，62、防滑支撑板，80、轴头连接架，81、内槽，82、注浆连接孔，83、注浆管，84、钻孔内槽，91、插槽口，101、安装驱动电机，102、安装转轴，103、安装电磁卡轴，104、提手架，105、电机控制器，106、电磁卡轴控制器，111、压裂孔道，131、内钻轴，132、内钻头，141、转环槽，142、转球，151、输水管头端，152、水力压裂排水孔，153、输水连接孔，154、水压感应器，155、水管收纳器连接架，161、固定栓，162、紧束套环架，181、检测钻头，182、微震传感器，183、检测转轴架，184、吸附插孔，191、分层破碎转环轴，192、分层破碎钻头，321、导向环架，811、电磁座，812、复位弹簧，813、吸附座，814、卡架块，1321、防漏转环。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1至图3，一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，包括底座1，底座1下表面安装有移动轮底座4，且移动轮底座4上设置有移动轮，底座1上表面设置液压伸缩支撑架2，且液压伸缩支撑架2设置有两组共四个，液压伸缩支撑架2上端设有作业台3，作业台3上表面滑动装配有第一支撑架33，第一支撑架33上端设有钻孔驱动电机7，钻孔驱动电机7输出端连接有钻孔轴8的后端，钻孔轴8的前端卡接有钻孔头9，钻孔头9后端设有支撑架12，且支撑架12卡接于钻孔轴8的前端。

如图2至图5所示，支撑架12后端安装有内钻驱动电机13，内钻驱动电机13输出端设有内钻轴131，内钻轴131后端安装有内钻头132，内钻驱动电机13后端固定连接有安装架14，安装架14后端连接有输水管头端151，输水管头端151后端安装有输水管15，输水管15上均匀安装有堵浆座16。

底座1上表面设有第一液压泵6，且第一液压泵6共有四个，第一液压泵6下表面均安装有液压伸缩轴61，液压伸缩轴61下端均设有防滑支撑板62，且防滑支撑板62接近于移动轮底座4。

具体而言，液压伸缩支撑架2的侧面设有第二液压泵21，一组液压伸缩支撑架2上下两端各设有翻转座22，另一组液压伸缩支撑架2上端设有翻转座22且下端与底座1固定连接。

具体而言，作业台3上表面设有滑动轨道31，第一支撑架33嵌套在滑动轨道31中，滑动轨道31前端固定安装有第二支撑架32，第二支撑架32上端设有导向环架321，钻孔轴8穿过导向环架321。

具体而言，作业台3侧表面安装有导向驱动电机34，导向驱动电机34输出端连接有与滑动轨道31平行的导向丝杆35，且第一支撑架33螺接于导向丝杆35上，作业台3下表面一侧安装有动力模块36。

正向运行导向驱动电机34，可以带动钻孔轴8前移，同时运行钻孔驱动电机7带动钻孔头9转动，即可进行钻孔工作。

动力模块36内安装有控制器，用于控制第一液压泵6、钻孔驱动电机7、内钻驱动电机13、分层破碎驱动电机19、第二液压泵21、导向驱动电机34、电磁座811的运行，且能够通过有线或无线的方式与外部控制器连通。

实施例二

如图5至图9所示，本发明的一个实施例中，一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，在实施例一的基础上，钻孔轴8前端设有轴头连接架80，轴头连接架80内表面设有内槽81，内槽81内腔底部设有电磁座811和复位弹簧812，复位弹簧812外端连接有卡架块814，卡架块814底部设有与电磁座811相对应的吸附座813，钻孔轴8内部设置有钻孔内槽84。

钻孔轴8后端对称设有注浆连接孔82，钻孔轴8内壁设有注浆管83，且注浆管83与注浆连接孔82连通。

如图5至图10所示，钻孔头9后部设有插槽口91，轴头连接架80插入插槽口91中。

具体而言，内钻头132内侧为空心，且内钻头132内侧设有防漏转环1321。

安装架14贯穿内钻头132的内侧与内钻驱动电机13固定连接，安装架14外表面设有转环槽141，转环槽141中设有转球142，防漏转环1321嵌套于转环槽141中。

具体而言，输水管15外表面设有水力压裂排水孔152，输水管15外表面后端设有输水连接孔153，输水管15外表面设有水压感应器154，输水管15后端设有水管收纳器连接架155。

堵浆座16内侧设有紧束套环架162，堵浆座16外表面设有固定栓161，堵浆座16后端设置有分层破碎驱动电机19，分层破碎驱动电机19输出端设置有分层破碎转环轴191，分层破碎转环轴191后端连接有分层破碎钻头192。

具体而言，如图10至图14所示，在作业时，钻孔头9钻入坚硬顶板煤层11中形成压裂孔道111。

检测模块18通过安装模块10安装到坚硬顶板煤层11中，安装模块10包括安装驱动电机101，安装驱动电机101输出端设有安装转轴102，安装转轴102前端设有安装电磁卡轴103，安装驱动电机101后部设有提手架104，且提手架104共有两组，一组提手架104内侧安装有电机控制器105，另一组提手架104内侧安装有电磁卡轴控制器106。

检测模块18包括检测钻头181、微震传感器182和检测转轴架183，检测钻头181后端设置微震传感器182，微震传感器182后端设有检测转轴架183，检测转轴架183后端安装有与安装电磁卡轴103相对应的吸附插孔184。

将储物架5中放置的检测模块18通过安装模块10安装到坚硬顶板煤层11中相应的位置，在安装时，手持两组提手架104将安装电磁卡轴103插入吸附插孔184中，按动电磁卡轴控制器106完成检测模块18安装模块10的吸附安装，然后按动电机控制器105启动安装驱动电机101，将检测模块18钻入坚硬顶板煤层11中，然后松开电磁卡轴控制器106将安装模块10分离下来，继续下一个检测模块18的安装。

工作原理：

钻孔作业前设计作业方案，完成后，将设备通过移动轮底座4移动到设定的位置，启动第一液压泵6，防滑支撑板62在液压伸缩轴61的作用下与地面接触，防止设备滑动，接着启动第二液压泵21，四个液压伸缩支撑架2进行升降调整钻孔的角度。

然后，根据设计方案将储物架5中放置的检测模块18通过安装模块10安装到坚硬顶板煤层11中相应的位置。

进行钻孔工作时，启动导向驱动电机34，导向丝杆35转动，导向丝杆35带动第一支撑架33上部的钻孔驱动电机7往前移动，通过两组注浆管83与外部注浆设备连接，同时钻孔驱动电机7启动，钻孔头9钻入坚硬顶板煤层11中形成压裂孔道111。

当钻孔头9进行钻孔到一定位置后，停止钻孔驱动电机7作业，启动电磁座811，电磁座811通电产生磁性将吸附座813及卡架块814吸入内槽81中，令钻孔轴8与钻孔头9分离。

之后反向启动导向驱动电机34，钻孔轴8往外退出压裂孔道111，在钻孔轴8退出过程，每当退到堵浆座16时停止运动，外接的注浆设备开始注浆作业，浆液通过注浆管83输送到在堵浆座16上部，并在其上部形成一层堵漏分层17，待固定后令钻孔轴8继续往下移动，重复以上操作，以此实现在一个压裂孔道111内形成多个堵漏分层17，从而可以进行多次分段压裂，达到充分压裂、提高顶板弱化效果的效果。

当钻孔轴8全部退出压裂孔道111后，输水管15漏出，将其通过输水连接孔153与外部注水设备连接，开始高压注水，水力压裂钻孔水压在20～33 MPa，保压时间在30～60min，水压感应器154实时感应各段中水压信息并传输到外部的控制器，钻孔压裂期间部分邻近的压裂孔出现淋水情况，表明水力压裂后缝隙扩展较好。

在水力压裂期间，检测模块18中的微震传感器182利用岩体受力变形和破坏后发射出的地震波检测工程岩体稳定性的技术方法，将收集到的采集波传输到外部的控制器，反演岩体破裂发生的时间、位置、能量分布信息。

水力压裂作业完毕后，将输水管15通过水管收纳器连接架155与外部收纳拉伸设备连接，启动内钻驱动电机13，内钻驱动电机13带动内钻轴131转动，内钻轴131带动内钻头132转动，内钻头132将相应的堵漏分层17钻破，同理分层破碎驱动电机19启动，分层破碎驱动电机19带动分层破碎转环轴191转动，分层破碎转环轴191带动分层破碎钻头192转动，分层破碎钻头192将相应的堵漏分层17钻破，最后输水管15便捷移出压裂孔道111。

最后，拿起安装模块10，将其与检测模块18连接，按动电磁卡轴控制器106和电机控制器105，往后拉动安装模块10将检测模块18卸下来。

实施例三

本实施例提供一种实施例一或实施例二矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的使用方法，步骤如下：

S1、设备准备，将设备移动到坚硬顶板煤层11上需要钻孔的位置，调整钻孔角度，通过安装模块10将检测模块18安装到坚硬顶板煤层11中；

S2、形成压裂孔道，启动钻孔驱动电机7，通过钻孔头9钻入坚硬顶板煤层11中形成压裂孔道111；

S3、退轴，外接注浆设备，将钻孔轴8与钻孔头9分离，钻孔轴8缓慢退出压裂孔道111；

S4、分层堵漏，钻孔轴8退出过程，每当退到堵浆座16时停止运动，外接的注浆设备进行注浆作业，在堵浆座16上部形成一层堵漏分层17，实现在一个压裂孔道111内进行多次分段压裂；

S5、注水压裂，钻孔轴8全部退出压裂孔道111后，输水管15漏出，将其与外部注水设备连接，开始高压注水，水力压裂钻孔水压在20～33MPa，保压时间在30～60min；

S6、监控，在水力压裂期间，岩体受力变形和破坏后发射出地震波，微震传感器182通过采集地震波波形反演岩体破裂发生的时间、位置、能量分布信息；

S7、退管，将输水管15与外部收纳拉伸设备连接，启动内钻驱动电机13和分层破碎驱动电机19，外部收纳拉伸设备往外拉输水管15，内钻头132和分层破碎钻头192将相应的各个堵漏分层17钻破，之后输水管15移出压裂孔道111。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）下表面安装有移动轮底座（4），且移动轮底座（4）上设置有移动轮，所述底座（1）上表面设置液压伸缩支撑架（2），且液压伸缩支撑架（2）设置有两组共四个，所述液压伸缩支撑架（2）上端设有作业台（3），所述作业台（3）上表面滑动装配有第一支撑架（33），所述第一支撑架（33）上端设有钻孔驱动电机（7），所述钻孔驱动电机（7）输出端连接有钻孔轴（8）的后端，所述钻孔轴（8）的前端卡接有钻孔头（9），所述钻孔头（9）后端设有支撑架（12），且支撑架（12）卡接于钻孔轴（8）的前端；

所述支撑架（12）后端安装有内钻驱动电机（13），所述内钻驱动电机（13）输出端设有内钻轴（131），所述内钻轴（131）后端安装有内钻头（132），所述内钻驱动电机（13）后端固定连接有安装架（14），所述安装架（14）后端连接有输水管头端（151），所述输水管头端（151）后端安装有输水管（15），所述输水管（15）上均匀安装有堵浆座（16）；

所述底座（1）上表面中间位置设有储物架（5），所述储物架（5）中放置有检测模块（18）和安装模块（10）。

2.根据权利要求1所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述底座（1）上表面设有第一液压泵（6），且第一液压泵（6）共有四个，所述第一液压泵（6）下表面均安装有液压伸缩轴（61），所述液压伸缩轴（61）下端均设有防滑支撑板（62），且防滑支撑板（62）接近于移动轮底座（4）。

3.根据权利要求2所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述液压伸缩支撑架（2）的侧面设有第二液压泵（21），一组所述液压伸缩支撑架（2）上下两端各设有翻转座（22），另一组所述液压伸缩支撑架（2）上端设有翻转座（22）且下端与底座（1）固定连接。

4.根据权利要求3所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述作业台（3）上表面设有滑动轨道（31），所述第一支撑架（33）嵌套在滑动轨道（31）中，所述滑动轨道（31）前端固定安装有第二支撑架（32），所述第二支撑架（32）上端设有导向环架（321），所述钻孔轴（8）穿过导向环架（321）。

5.根据权利要求4所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述作业台（3）侧表面安装有导向驱动电机（34），所述导向驱动电机（34）输出端连接有与滑动轨道（31）平行的导向丝杆（35），且第一支撑架（33）螺接于导向丝杆（35）上，所述作业台（3）下表面一侧安装有动力模块（36）。

6.根据权利要求5所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述钻孔轴（8）前端设有轴头连接架（80），所述轴头连接架（80）内表面设有内槽（81），所述内槽（81）内腔底部设有电磁座（811）和复位弹簧（812），所述复位弹簧（812）外端连接有卡架块（814），所述卡架块（814）底部设有与电磁座（811）相对应的吸附座（813），所述钻孔轴（8）内部设置有钻孔内槽（84）；

所述钻孔轴（8）后端对称设有注浆连接孔（82），所述钻孔轴（8）内壁设有注浆管（83），且所述注浆管（83）与注浆连接孔（82）连通；

所述钻孔头（9）后部设有插槽口（91），所述轴头连接架（80）插入插槽口（91）中。

7.根据权利要求6所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述内钻头（132）内侧为空心，且内钻头（132）内侧设有防漏转环（1321）；

所述安装架（14）贯穿内钻头（132）的内侧与内钻驱动电机（13）固定连接，所述安装架（14）外表面设有转环槽（141），所述转环槽（141）中设有转球（142），所述防漏转环（1321）嵌套于转环槽（141）中。

8.根据权利要求7所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述输水管（15）外表面设有水力压裂排水孔（152），所述输水管（15）外表面后端设有输水连接孔（153），所述输水管（15）外表面设有水压感应器（154），所述输水管（15）后端设有水管收纳器连接架（155）；

所述堵浆座（16）内侧设有紧束套环架（162），所述堵浆座（16）外表面设有固定栓（161），所述堵浆座（16）后端设置有分层破碎驱动电机（19），所述分层破碎驱动电机（19）输出端设置有分层破碎转环轴（191），所述分层破碎转环轴（191）后端连接有分层破碎钻头（192）。

9.根据权利要求8所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备，其特征在于：所述钻孔头（9）钻入坚硬顶板煤层（11）中形成压裂孔道（111）；

所述检测模块（18）通过安装模块（10）安装到坚硬顶板煤层（11）中，所述安装模块（10）包括安装驱动电机（101），所述安装驱动电机（101）输出端设有安装转轴（102），所述安装转轴（102）前端设有安装电磁卡轴（103），所述安装驱动电机（101）后部设有提手架（104），且提手架（104）共有两组，一组所述提手架（104）内侧安装有电机控制器（105），另一组所述提手架（104）内侧安装有电磁卡轴控制器（106）；

所述检测模块（18）包括检测钻头（181）、微震传感器（182）和检测转轴架（183），所述检测钻头（181）后端设置微震传感器（182），所述微震传感器（182）后端设有检测转轴架（183），所述检测转轴架（183）后端安装有与安装电磁卡轴（103）相对应的吸附插孔（184）。

10.一种权利要求9所述的矿井坚硬顶板水力压裂试验装备的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、设备准备，将设备移动到坚硬顶板煤层（11）上需要钻孔的位置，调整钻孔角度，通过安装模块（10）将检测模块（18）安装到坚硬顶板煤层（11）中；

S2、形成压裂孔道，启动钻孔驱动电机（7），通过钻孔头（9）钻入坚硬顶板煤层（11）中形成压裂孔道（111）；

S3、退轴，外接注浆设备，将钻孔轴（8）与钻孔头（9）分离，钻孔轴（8）缓慢退出压裂孔道（111）；

S4、分层堵漏，钻孔轴（8）退出过程，每当退到堵浆座（16）时停止运动，外接的注浆设备进行注浆作业，在堵浆座（16）上部形成一层堵漏分层（17），实现在一个压裂孔道（111）内进行多次分段压裂；

S5、注水压裂，钻孔轴（8）全部退出压裂孔道（111）后，输水管（15）漏出，将其与外部注水设备连接，开始高压注水，水力压裂钻孔水压在20～33MPa，保压时间在30～60min；

S6、监控，在水力压裂期间，岩体受力变形和破坏后发射出地震波，微震传感器（182）通过采集地震波波形反演岩体破裂发生的时间、位置、能量分布信息；

S7、退管，将输水管（15）与外部收纳拉伸设备连接，启动内钻驱动电机（13）和分层破碎驱动电机（19），外部收纳拉伸设备往外拉输水管（15），内钻头（132）和分层破碎钻头（192）将相应的各个堵漏分层（17）钻破，之后输水管（15）移出压裂孔道（111）。