CN210483730U

CN210483730U - 一种矿山仰斜超深孔压裂装置

Info

Publication number: CN210483730U
Application number: CN201920789468.1U
Authority: CN
Inventors: 秦广鹏; 王超; 蒙江波; 曹静; 张中腾; 孟德健
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2029-05-29

Abstract

本实用新型公开了一种矿山仰斜超深孔压裂装置，涉及矿山超深孔端部压裂领域，包含有压裂管、端帽、连接装置、防自滑倒钩、速熔线、产气剂激发装置和压风装药装置。本实用新型结构相对简单，利用巷道内的压风装置作为压裂装置装填裂缝产气剂的动力，节约生产成本，压裂装置安装完成后在钻孔内进行初步密封层、加强密封层和高强密封层三层密封，确保压裂装置可靠固定于钻孔内，为后期压裂提供安全保障，如果压裂效果无法达到裂隙范围的要求，通过高压注水的方式再次进行压裂，进而达到压裂范围，确保实现良好的压裂效果，为工作面安全推进提供可靠的条件，适合在矿山大规模推广应用。

Description

一种矿山仰斜超深孔压裂装置

技术领域

本实用新型涉及矿山超深孔端部压裂领域，具体的说是一种矿山仰斜超深孔压裂装置，适用于煤矿超前工作面深孔压裂煤体或采空区顶板压裂放顶的处理。

背景技术

在煤矿安全生产过程中，经常采用超深钻孔对上覆煤层或岩层进行松动压裂，来增强煤体或岩体的透气性，随着工作面的推进，相应的在超前工作面煤体或岩体采用压裂措施，一方面可以释放煤层中的瓦斯气体，另一方面也有利于坚硬上腹岩层垮落，传统采用CO2爆破方式进行压裂，由于CO2爆破工序和设备比较复杂，受空间约束比较大，在安装和回收过程中也经常遇到问题，对于深部压裂达不到较好的效果。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种矿山仰斜超深孔压裂装置，用来改善超深孔高强度硬煤体压裂的效果，达到煤体压裂和瓦斯的抽放，为工作面安全推进提供可靠的条件。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

一种矿山仰斜超深孔压裂装置，包含有压裂管、端帽、连接装置、防自滑倒钩、速熔线、产气剂激发装置和压风装药装置，所述端帽设置于压裂管的前端，所述产气剂激发装置设置于压裂管内，所述压风装药装置深入压裂管内将产气剂装入后退出，所述产气剂激发装置内部设置激发剂装填管，内部装填有产气剂激发剂，所述激发剂装填管的末端连接激发器，并通过激发导线引出压裂管的末端，所述防自滑倒钩设置于压裂管的末端外壁上，所述防自滑倒钩一端通过连接装置与压裂管的外壁固定连接、另一端通过弹簧和速熔线与压裂管的外壁连接。

所述压风装药装置包含有刚性装药管、环状式支架卡槽、环状式支架和柔性扩散器，所述刚性装药管的末端上部设置药剂填装口，并在最末端与压风装置的管路连通，所述刚性装药管的外部设置多个环状式支架卡槽，与环状式支架相适配深入压裂管内，所述柔性扩散器设置于刚性装药管内，初始为收缩状态，当压风装置启动时，所述柔性扩散器在压风装置的推动下呈喇叭状扩散，通过药剂装填口将产气剂均匀装填进压裂管内。

向压裂管内装药过程中，所述柔性扩散器、环状式支架随着药剂填满而退出至压裂管末端，装药结束后设置密封层和吸水层。

所述压裂管装药结束后密封层采用薄膜，吸水层采用石灰粉。

所述端帽设置为钝椎体状。

本实用新型结构相对简单，利用巷道内的压风装置作为压裂装置装填裂缝产气剂的动力，节约生产成本，压裂装置安装完成后在钻孔内进行初步密封层、加强密封层和高强密封层三层密封，确保压裂装置可靠固定于钻孔内，为后期压裂提供安全保障，如果压裂效果无法达到裂隙范围的要求，通过高压注水的方式再次进行压裂，进而达到压裂范围，确保实现良好的压裂效果，为工作面安全推进提供可靠的条件，适合在矿山大规模推广应用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为压裂装置的结构示意图；

图3为压风装药装置的结构示意图；

图4为环状式支架和柔性扩散器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述：

如图1-4所示，一种矿山仰斜超深孔压裂装置，包含有压裂管1、端帽2、连接装置3、防自滑倒钩4、速熔线5、产气剂激发装置6和压风装药装置7，所述端帽2设置于压裂管1的前端，所述产气剂激发装置6设置于压裂管1内，所述压风装药装置7深入压裂管1内将产气剂装入后退出，所述产气剂激发装置6内部设置激发剂装填管63，内部装填有产气剂激发剂，所述激发剂装填管63的末端连接激发器61，并通过激发导线62引出压裂管1的末端，所述防自滑倒钩4设置于压裂管1的末端外壁上，所述防自滑倒钩4一端通过连接装置3与压裂管1的外壁固定连接、另一端通过弹簧和速熔线5与压裂管1的外壁连接。

作为优选的方式，本实施例中，所述压风装药装置7包含有刚性装药管71、环状式支架卡槽72、环状式支架73和柔性扩散器74，所述刚性装药管71的末端上部设置药剂填装口75，并在最末端与压风装置11的管路连通，所述刚性装药管71的外部设置多个环状式支架卡槽72，与环状式支架73相适配深入压裂管1内，所述柔性扩散器74设置于刚性装药管71内，初始为收缩状态，当压风装置11启动时，所述柔性扩散器74在压风装置11的推动下呈喇叭状扩散，通过药剂装填口75将产气剂均匀装填进压裂管1内。在装填产气剂的过程中，所述环状式支架73可以使装药过程更加方便稳定。

作为优选的方式，本实施例中，所述端帽2设置为钝椎体状，在实施推进压裂管1的过程中可以适应仰斜超深钻孔12周围不平滑的表面，使压裂管1安全送达指定地点。

作为优选的方式，向压裂管1内装药过程中，所述柔性扩散器74、环状式支架73随着药剂填满而退出至压裂管1末端，装药结束后设置密封层和吸水层。

当压裂管1通过端帽2的推进安全送达指定地点时，人工通过电流将速熔线5熔断，在弹簧的作用下，所述防自滑倒钩4弹出，紧紧卡在仰斜超深钻孔12内壁上，使压裂管1固定在钻孔内。然后将压风装药装置7推进至压裂管1的前端，利用压风装置11作为动力进行产气剂的装填。当刚性装药管71到达压裂管1前端后，接通压风装置11的压风管路，打开压风装置11，风流平稳时，从药剂装填口75处装填裂缝产气剂。所述柔性扩散器74在刚性装药管71内呈收缩状态，在风压的作用下柔性扩散器74被推出，呈喇叭状，为均匀装填产气剂提供保障。随着产气剂的不断填充，所述环状式支架73和柔性扩散器74会缓慢的退至压裂管1末端，直至产气剂装填完毕。

作为优选的方式，本实施例中，所述压裂管1装药结束后密封层采用薄膜，吸水层采用石灰粉。所述吸水层设置为通过刚性装药管71在压裂管1末端填充一层石灰粉，这样可以把钻孔内的水蒸气吸收，使压裂管1内产气剂始终保持干燥状态，为后续压裂提供安全保障。

下面具体阐述本实用新型的实施过程，通过如下步骤实现：

1)根据设备条件确定基于应力波和爆生气体共同作用下的裂隙区范围，为下一步钻孔布置三花眼或五花眼提供依据。

2）将压裂装置推进至仰斜超深钻孔12指定位置，并将产气剂及激发剂装填好后，激发导线62引出至仰斜超深钻孔12外部。

3)在仰斜超深钻孔12内压裂装置的末端填充膨胀式化学封孔剂形成初步密封层8，膨胀式化学封孔剂是一种发泡材料，可以在短时间内发生胶化反应，达到初步密封状态。

4)在所述初步密封层8后端填充黄黏土形成加强密封层9，黄黏土在爆生气体压力作用下挤压在钻孔内，使得钻孔密封进一步加强。

5)在所述加强密封层9后端填充速凝水泥形成高强密封层10，加入的水泥应该具备高强度和好的密封性能，可以在几小时内完全凝固，最终达到确定的裂隙区范围，工作人员在巷道内通过激发导线62启动压裂装置，使得产气剂反应，产生大量高压爆生气体，对指定岩层或煤层进行压裂。

6)如果压裂效果达不到裂隙区范围的要求，通过液压钻机将压裂装置后端填充的密封材料钻取出来，再采取高压注水的方式进行二次压裂，达到最终的压裂效果。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种矿山仰斜超深孔压裂装置，其特征在于，包含有压裂管（1）、端帽（2）、连接装置（3）、防自滑倒钩（4）、速熔线（5）、产气剂激发装置（6）和压风装药装置（7），所述端帽（2）设置于压裂管（1）的前端，所述产气剂激发装置（6）设置于压裂管（1）内，所述压风装药装置（7）深入压裂管（1）内将产气剂装入后退出，所述产气剂激发装置（6）内部设置激发剂装填管（63），内部装填有产气剂激发剂，所述激发剂装填管（63）的末端连接激发器（61），并通过激发导线（62）引出压裂管（1）的末端，所述防自滑倒钩（4）设置于压裂管（1）的末端外壁上，所述防自滑倒钩（4）一端通过连接装置（3）与压裂管（1）的外壁固定连接、另一端通过弹簧和速熔线（5）与压裂管（1）的外壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种矿山仰斜超深孔压裂装置，其特征在于，所述压风装药装置（7）包含有刚性装药管（71）、环状式支架卡槽（72）、环状式支架（73）和柔性扩散器（74），所述刚性装药管（71）的末端上部设置药剂填装口（75），并在最末端与压风装置（11）的管路连通，所述刚性装药管（71）的外部设置多个环状式支架卡槽（72），与环状式支架（73）相适配深入压裂管（1）内，所述柔性扩散器（74）设置于刚性装药管（71）内，初始为收缩状态，当压风装置（11）启动时，所述柔性扩散器（74）在压风装置（11）的推动下呈喇叭状扩散，通过药剂装填口（75）将产气剂均匀装填进压裂管（1）内。

3.根据权利要求2所述的一种矿山仰斜超深孔压裂装置，其特征在于，向压裂管（1）内装药过程中，所述柔性扩散器（74）、环状式支架（73）随着药剂填满而退出至压裂管（1）末端，装药结束后设置密封层和吸水层。

4.根据权利要求3所述的一种矿山仰斜超深孔压裂装置，其特征在于，所述压裂管（1）装药结束后密封层采用薄膜，吸水层采用石灰粉。

5.根据权利要求1所述的一种矿山仰斜超深孔压裂装置，其特征在于，所述端帽（2）设置为钝椎体状。