[發(fā)明專利]瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210740091.7
• 申請(qǐng)日: 2022-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN115142893A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李巖松;王暢;何平;羅利;王茂琿;羅建勛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國五冶集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21B43/00;E21B43/26;E21B33/13;E21B7/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 孫元偉

本發(fā)明提供了一種瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置及方法，瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置包括：鉆機(jī)系統(tǒng)，所述鉆機(jī)系統(tǒng)至少包括有鉆進(jìn)部以及驅(qū)動(dòng)部，所述鉆進(jìn)部與所述驅(qū)動(dòng)部連接，所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)部轉(zhuǎn)動(dòng)或做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，所述鉆進(jìn)部形成有通道；高壓水系統(tǒng)，與所述鉆進(jìn)部的通道連通，以對(duì)鉆進(jìn)部輸送高壓水，其中，所述高壓水由鉆進(jìn)部輸出并形成脈沖射流沖擊煤層，以形成壓裂孔；灌漿系統(tǒng)，連接所述鉆進(jìn)部；封孔系統(tǒng)，所述鉆進(jìn)部的中間段為封孔段，所述封孔系統(tǒng)設(shè)置在所述封孔段，本發(fā)明的鉆機(jī)系統(tǒng)配合高壓水系統(tǒng)進(jìn)行壓裂孔的割縫，使其形成的塑性區(qū)和壓裂孔裂縫形成的塑性區(qū)交接，加速裂縫擴(kuò)展，增大煤層透氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦斯隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置及方法。

背景技術(shù)

瓦斯隧道施工時(shí)有可能穿越煤系地層，由于煤系地層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖體軟弱破碎以及高瓦斯壓力的存在，很可能發(fā)生圍巖大變形甚至失穩(wěn)坍塌以及多種瓦斯災(zāi)害。其中，隧道穿越煤層過程使處于原始高地應(yīng)力場(chǎng)和高瓦斯壓力場(chǎng)中的煤巖體失穩(wěn)破壞，誘發(fā)煤與瓦斯突出事故，是強(qiáng)度最高和危險(xiǎn)性最大的一種災(zāi)害。現(xiàn)有瓦斯隧道揭煤的設(shè)計(jì)和施工主要是借鑒煤礦揭煤相關(guān)設(shè)備和方法而進(jìn)行，瓦斯隧道和煤礦揭煤兩者存在較大差異。由于我國瓦斯隧道建設(shè)起步較晚，目前還沒有形成一套完整的隧道揭煤防突技術(shù)體系。由于通常采用直接割裂壓裂孔的方式，煤層縫隙形成的較少，進(jìn)而導(dǎo)致瓦斯隧道揭煤防突過程中瓦斯抽采效率低，影響現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明第一方面提供了一種瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置。

本發(fā)明第二方面提供了一種瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透方法。

本發(fā)明提供了一種瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置，包括：

鉆機(jī)系統(tǒng)，所述鉆機(jī)系統(tǒng)至少包括有鉆進(jìn)部以及驅(qū)動(dòng)部，所述鉆進(jìn)部與所述驅(qū)動(dòng)部連接，所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)部轉(zhuǎn)動(dòng)或做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中，所述鉆進(jìn)部形成有通道；

高壓水系統(tǒng)，與所述鉆進(jìn)部的通道連通，以對(duì)鉆進(jìn)部輸送高壓水，其中，所述高壓水由鉆進(jìn)部輸出并形成脈沖射流沖擊煤層，以形成壓裂孔；

灌漿系統(tǒng)，連接所述鉆進(jìn)部；

封孔系統(tǒng)，所述鉆進(jìn)部的中間段為封孔段，所述封孔系統(tǒng)設(shè)置在所述封孔段。

根據(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案的瓦斯隧道揭煤定向壓裂增透裝置，還可以具有以下附加技術(shù)特征：

在上述技術(shù)方案中，所述鉆進(jìn)部包括：

鉆桿，通過快速接口連接至所述驅(qū)動(dòng)部的驅(qū)動(dòng)端；

篩管，設(shè)置于所述鉆桿的端部；

鉆頭，設(shè)置于所述篩管的端部；

其中，所述篩管和所述鉆頭形成有所述通道。

在上述技術(shù)方案中，所述鉆頭形成有沿其軸向布置的軸向振蕩噴嘴，以及沿其徑向布置的徑向振蕩噴嘴；

其中，所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述鉆頭旋轉(zhuǎn)，且軸向振蕩噴嘴關(guān)閉，徑向振蕩噴嘴開啟，所述高壓水經(jīng)徑向振蕩噴嘴輸出并在煤層切割出圓盤狀縫隙；或

所述驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)所述鉆頭沿其軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且徑向振蕩噴嘴關(guān)閉，軸向振蕩噴嘴開啟，所述高壓水經(jīng)軸向振蕩噴嘴輸出并在煤層切割出平行于軸線的縫隙。

在上述技術(shù)方案中，所述鉆頭形成有切齒，所述切齒錯(cuò)開徑向振蕩噴嘴和軸向振蕩噴嘴設(shè)置。

在上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)部為鉆機(jī)裝置。

在上述技術(shù)方案中，所述高壓水系統(tǒng)包括：

水箱；