[发明专利]一种定向水力切顶的方法及其装置

权利要求书

1.一种定向水力切顶的方法，其特征在于：具体操作步骤如下：

S1、对工作面生产地质条件进行探测，分析判断顶板关键岩层的位置；

S2、根据工作面生产地质条件探测的结果，设计切顶方向、范围等参数；

S3、根据切顶参数施工切顶钻孔；

S4、将割缝压裂一体器送入设计的钻孔内第一割缝点处，使用高压砂浆水射流对割缝点处的钻孔内壁进行割缝；

S5、对完成割缝的割缝点进行压裂施工，完成第一割缝点的定向水力切顶作业；

S6、将割缝压裂一体器移动至该钻孔第二割缝点处，进行定向水力切顶作业；

S7、重复S4～S5的步骤，进行第三割缝点、第四割缝点…第n割缝点的定向水力切顶施工，直至完成该钻孔的定向水力切顶施工；

S8、采用钻孔窥视的方法检查定向水力切顶效果，若达到设计的切顶效果，继续采用该参数进行定向水力切顶，至全部施工完毕；若未达到设计的切顶效果，则重新分析选择切顶参数等，直至达到设计的切顶效果。

2.根据权利要求1的一种定向水力切顶的方法，其特征在于：S1步骤中对工作面生产地质条件进行探测包括但不限于：顶板岩层物理力学性质测试、顶板岩层结构分析、地应力测试等。

3.一种定向水力切顶的装置，包括割缝压裂一体器(1)与高压砂浆水射流装置(3)，所述割缝压裂一体器(1)包括有两个膨胀胶囊(11)、切割装置(12)，其特征在于：所述切割装置(12)外端均安装有膨胀胶囊(11)，且切割装置(12)上下两端分别为密封圈连接与螺纹连接，所述切割装置(12)为内外双层管路，两个所述膨胀胶囊(11)的首尾两端均固定安装有金属外壳(111)，两个所述膨胀胶囊(11)的内侧布置有内层高压砂浆水射流管路(4)且其外侧为橡胶膨胀体(112)，所述切割装置(12)的中间设置有与高压砂浆水射流管路(4)连接的高压砂浆水射流喷嘴(121)，所述喷嘴(121)外缘为压裂高压水出水通道(122)，所述金属外壳(111)的底部螺纹连接有双层钻杆(2)，所述双层钻杆(2)分为内外两层且其内外分别对应内层高压砂浆水射流管路(4)与外层管路(5)，所述双层钻杆(2)最下部的一根为与钻机外锥动力接头连接的钻杆(21)，该所述双层钻杆(21)尾部设有内管高压砂浆水射流接头(211)及外管风水接头(212)。

4.根据权利要求3的一种定向水力切顶的装置，其特征在于：所述的风水接头(212)与外层管路(5)在割缝时为风管接头(213)与外层压风管路(51)、压裂时为高压水接头(214)与外层高压水管路(52)。

5.根据权利要求3的一种定向水力切顶的装置，其特征在于：沿着所述切割装置(12)的纵向中轴面即高压砂浆水射流喷嘴(121)区域的纵向中轴面两端结构完全一致。

6.根据权利要求3的一种定向水力切顶的装置，其特征在于：高压砂浆水射流装置(3)包括高压水泵(31)、高压砂浆混合装置(32)及高压水管(33)，所述高压砂浆混合装置(32)内部进入高压水就形成高压砂浆水射流，所述高压砂浆水射流通过双层钻杆(2)的内管从高压砂浆水射流喷嘴(121)射出对钻孔内壁进行割缝形成割缝槽(6)。