[发明专利]一种软煤逐级跃升水力压裂增渗装置及方法

说明书

本发明涉及一种软煤逐级跃升水力压裂增渗装置及方法，涉及煤矿瓦斯抽采领域。水力压裂增渗装置，包含封孔装置和水力压裂装置，本发明的方法包含如下步骤，S1：根据现场煤岩体实测区域地质构造分布、煤体节理及孔裂隙发育情况将煤体强度由近及远进行分级，厘定煤层节理及孔裂隙发育情况、煤体强度，并布置瓦斯抽采压裂钻孔；S2：使用封孔装置对瓦斯抽采压裂钻孔进行高效封孔；S3：使用水力压裂装置对瓦斯抽采压裂钻孔进行逐级跃升式水力压裂。本发明能够在保证煤岩体内裂隙在充分发育的情况下得到最大限度的延伸，对后续瓦斯高效抽采提供了强有力的技术支持，为工作面精准化瓦斯抽采和安全生产提供了技术保障。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，涉及一种软煤逐级跃升水力压裂增渗装置及方法。

背景技术

自20世纪90年代以来，水力压裂作为一种高效瓦斯抽采及瓦斯灾害治理技术得到了广泛的推广应用，尤其对于现在高地应力、高瓦斯压力、高瓦斯含量的复杂赋存条件，水力压裂技术具有广泛的应用前景。现有的水力压裂技术大多采用高压脉冲或者低压水力对钻孔周围煤体进行压裂，这种方式在高强度硬煤层中能够取得较好的效果；但在软煤层中，大流量的高压水在进入裂隙，很大程度上破坏钻孔周围煤岩体，致使软煤层在次生裂隙没有完全充分发育的情况下就遭到高应力的破坏、甚至闭合，无法进一步地充分扩展和延伸，致使水力压裂效果不显著，甚至造成煤体压出或突出危险。针对软煤层若采用低压水力压裂，一方面影响范围小，不容易形成压差，无法实现动态平衡，不易损伤煤体扩展裂隙，另一方面，压裂施工时间较长，用水量较大，存在排水困难，增加瓦斯治理成本和难度。因此，针对软煤层，如何有效使煤岩体在裂隙充分发育的情况下得到逐步延伸，成为了现有水力压裂方法现场应用的技术瓶颈。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种软煤逐级跃升水力压裂增渗装置及方法，在保证煤岩体内裂隙充分发育的情况下进一步延伸，从而达到有效压裂煤岩体、强化瓦斯抽采、有效治理瓦斯灾害的目的。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种软煤逐级跃升水力压裂增渗装置，包含封孔装置和水力压裂装置，

所述封孔装置包含，注浆泵，囊袋Ⅰ和囊袋Ⅱ，所述注浆泵通过注浆管连接至所述囊袋Ⅰ，所述囊袋Ⅰ上设置有爆破阀Ⅰ，所述爆破阀Ⅰ通过连接管连接至所述囊袋Ⅱ，所述囊袋Ⅱ上还设置有爆破阀Ⅱ；

所述水力压裂装置包含依次经过水管连接的水箱，注水泵和高压水箱，所述注水泵用于将所述水箱中的水进行加压后打入所述高压水箱，所述高压水箱输出端连接有注水管，所述注水管设置在瓦斯抽采压裂钻孔内，并贯穿所述囊袋Ⅰ和囊袋Ⅱ，所述注水管与所述高压水箱之间设置有注水阀，所述注水管的末端设置有筛管。

进一步，所述连接管上还设置有单向阀，所述注浆管上还设置有注浆阀7。

进一步，所述水箱与注水泵之间设置有水流阀，所述注水泵出口设置有流量计，所述高压水箱上设置有压力表，所述高压水箱出口还设置有泄压阀，所述注水管上还设置有压力表。

一种软煤逐级跃升水力压裂增渗方法，包含如下步骤：

S1：根据现场煤岩体实测区域地质构造分布、煤体节理及孔裂隙发育情况将煤体强度由近及远进行分级，厘定煤层节理及孔裂隙发育情况、煤体强度，并布置瓦斯抽采压裂钻孔；

S2：使用封孔装置对瓦斯抽采压裂钻孔进行高效封孔；

S3：使用水力压裂装置对瓦斯抽采压裂钻孔进行逐级跃升式水力压裂。

进一步，所述步骤S1具体包含：

S11：基于透明空间地球物理理论建立空间数字模型，利用地质勘探技术及装备进行地质数据采集，精确掌握区域地质构造分布；