[发明专利]一种便携式煤层钻孔膨胀致裂增透装置及方法

说明书

本发明公开了一种便携式煤层钻孔膨胀致裂增透装置及方法，包括多个依次连接的壳体，壳体内部设置有进水管道和混合单元，所述混合单元设置有水流层和膨胀材料固体层，所述进水管道通过空心注水针连接水箱，所述水箱设置有控制箱、电磁阀、流量计、软管、操作面板、启动开关。本发明通过水箱和空心注水针将定量的水剂注入壳体的膨胀材料固体层，利用水流层结构完成均匀混合，将该装置依次推送至煤层钻孔中，膨胀材料水化后产生静态膨胀应力促使煤层产生裂隙，从而提高煤层透气性，解决了井下膨胀材料不易储存、搅拌、填孔效率低等问题，有效保障了煤层钻孔膨胀致裂施工效率和致裂效果。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯防治技术领域，具体涉及一种便携式煤层钻孔膨胀致裂增透装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是影响煤矿安全生产的主要灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产。随着煤层开采深度的增加，煤层地应力和瓦斯压力不断增大，导致煤层渗透率降低；同时, 煤矿地质复杂, 极大地增加了煤矿瓦斯抽采难度。因此，在煤矿进行瓦斯抽采前, 对煤层进行增透处理，提高瓦斯抽采效率，以保达到井下安全工作、科学采煤的目的。

静态膨胀致裂增透是一种利用固体膨胀材料进行煤层致裂增透技术，以其无毒、无噪声、增透效果好等优点而应用于煤层。然而静态破碎剂在使用时，需要现场称量搅拌及灌浆设备，搅拌时间过短，膨胀材料与水混合不均匀，膨胀材料反应不充分，致裂效果不佳，反之会造成一部分膨胀力损失；其次井下环境潮湿，钻孔积水等问题不利于膨胀材料的使用、储存和运输；并且井下使用情况复杂，在对钻孔致裂时要考虑浆液的倒流、跑浆和漏浆等问题。

基于此，需要提供一种使用简便且适用于煤层钻孔膨胀增透致裂装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决静态膨胀材料在使用时，水剂与膨胀材料需现场定量称量搅拌，使用过程相对繁琐，如充填过慢，浆体流动度损失快，灌孔困难，降低破碎效果的问题，提供一种便携式煤层钻孔膨胀致裂增透装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种便携式煤层钻孔膨胀致裂增透装置，包括多个依次连接的壳体；

所述壳体内同轴设置有多个混合单元；每个所述混合单元设置有水流层和膨胀材料固体层；

每个水流层均设置有环形区域，每个环形区域间隔设置有若干出水孔；水流层的部分出水孔作为连接孔；

所述膨胀材料固体层设置有薄挡板，薄挡板上面与水流层的连接孔相连接，且薄挡板的两侧设置有若干个挡板出水孔；

壳体内部设置有水流通道，水流通道贯穿整个壳体，并与混合单元的水流层相连通，与膨胀材料固体层密闭，且水流层与膨胀材料固体层之间用橡胶塞封堵，混合单元之间的水流通道也用橡胶塞封堵；

所述水流通道通过空心注水针和软管连接水箱；

所述水箱上设置有控制箱，所述控制箱上设置有操作面板，用于输入特定流量值，所述操作面板下设置有启动装置，用于控制电路；所述水箱右上端连接有进水管，另一端下侧设置有电磁阀，所述电磁阀出水口连接有流量计，所述流量计连接有软管；

所述电磁阀和流量计与控制箱连接，以接收流量计流量信号，切断电源，控制电磁阀开关。

所述壳体内同轴设置有五个混合单元；五个水流层分别设置有环形区域，由内到外依次为第一环形区域、第二环形区域、第三环形区域、第四环形区域、第五环形区域，五个环形区域为五个同心圆，且半径差值相同。

所述空心注水针的前表面设置有刻度线。

所述膨胀材料固体层设置有六个薄挡板，且相隔°成圆形分布。

所述薄挡板为不规则立体图形。

便携式煤层钻孔膨胀致裂增透方法，包括以下阶段：