[发明专利]坚硬煤层注水弱化实验装置的使用方法

说明书

本发明涉及一种坚硬煤层注水弱化实验装置及其使用方法，设有双端封堵压裂器，且双端封堵压裂器包括封隔器，封隔器包括沿其长度方向设有间隔分布的、柔性连接的外封隔器和内封隔器，因此将外封隔器和内封隔器充压后外封隔器和内封隔器之间的封隔段即形成密闭空间，通过高压注水泵注水致裂封隔段内的煤体，可解决深孔高压注水时经常出现的无法保压的技术难题，为后续煤层低压浸润创造了条件，结构简单、注水效果好，能够实现注水保压以确保低压浸润，从而有效弱化煤层、降低截齿消耗量、从根本上解决在较坚硬的煤层中使用机械化开采的问题。

技术领域

本发明涉及煤矿开采的技术领域，尤其涉及适用于矿山地下工程中的一种坚硬煤层注水弱化实验装置及其使用方法。

背景技术

煤层按硬度分为极硬煤层5.0f4.0、硬煤层4.0f3.0、中硬煤层3.0f1.5、软煤层1.5f0.8、极软煤层0.8f0.5五个类别，而割煤机一般适宜截煤层硬度f≤4的工作面。

在较坚硬的煤层生产中，使用机械化采煤因煤体较硬，采煤机在产生割煤时非常困难，通常发生割不动的现象，不仅造成截齿消耗量增加、而且还经常会造成采煤机的机械事故，在生产实践中通常采用对煤帮、煤壁开震动炮的方法使煤层松软后再通过采煤机割煤，还有采用煤体中浅孔注水的方法和深孔注水的方法，但注水效果均不理想、经常出现无法保压的问题，无法从根本上解决在较坚硬的煤层中使用机械化开采的问题。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种坚硬煤层注水弱化实验装置及其使用方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种坚硬煤层注水弱化实验装置及其使用方法，结构简单、注水效果好，能够实现注水保压以确保低压浸润，进而从根本上解决在较坚硬的煤层中使用机械化开采的问题。

为解决上述问题，本发明公开了一种坚硬煤层注水弱化实验装置，其特征在于包括孔口管、双端封堵压裂器、高压注水管、高压注水泵、高压压力表、低压胶管、过滤器和吸水管；

所述孔口管固定套接安装在煤层钻孔的外端；

所述双端封堵压裂器设置在煤层钻孔内，双端封堵压裂器包括封隔器，封隔器包括沿其长度方向设有间隔分布的、柔性连接的外封隔器和内封隔器；外封隔器是环形空心囊结构，环形空心囊结构上设有可拆卸的、包括高压阀门的高压尼龙管；内封隔器是端盖形空心囊结构，端盖形空心囊结构上也设有可拆卸的、包括高压阀门的高压尼龙管；

所述高压注水管的一端穿入孔口管并伸入至煤层钻孔内与双端封堵压裂器外端的外封隔器环形中心密闭连通连接、另一端与高压注水泵的出口端连接，高压注水泵的出口端上还设有高压压力表；

所述的低压胶管的一端与高压注水泵的入口端连接、另一端与过滤器的出口端连接；

所述的过滤器的入口端与吸水管的一端连接，吸水管的另一端没入水池的液面以下。

其中，所述吸水管上设有低压压力表、流量计和截止阀。

还公开了如上所述的坚硬煤层注水弱化实验装置的使用方法，其特征在于包含如下步骤：

a)确定测试孔位置：钻取煤层钻孔并并进行标引，检查孔内情况，确定孔内无坍塌完好、畅通；

b)孔外封隔器加压试验：将封隔器、高压尼龙管和高压注水泵依次连接，在孔外进行加压试验，首先用套管套好封隔器，然后启动高压注水泵分别给外封隔器和内封隔器加压，加压过程中检查封隔器膨胀及管路密封是否良好，观察高压压力表达到最终试验压力时，确认封隔器和管路性能良好、无泄漏，否则进行检修或调换部件，重复此步骤，直至达到要求；