[发明专利]基于聚能爆破的定向水力致裂方法

摘要

一种基于聚能爆破的定向水力致裂方法，在工作面顶板或煤体内打致裂钻孔至设定位置，致裂孔的深度和角度根据现场条件和工程需要确定但不应小于5m，将聚能管送入致裂孔深部并封孔，进行定向聚能爆破。通过爆破在钻孔内壁聚能孔方向形成一定深度的定向爆生裂隙。用水冲洗净钻孔后，在钻孔爆破段以浅安装封孔器封孔，向钻孔内进行高压注水，在水压力作用下定向爆生裂隙会继续扩展，从而实现定向水力致裂。可有效控制水力致裂过程中裂缝的扩展方向，也可进行水压聚能爆破致裂，减少由于爆破所引发的安全隐患，大大减小了对围岩的冲击波、地震波影响，增大钻孔间距，减少钻孔费用和劳动强度。施工工艺简单、节省炸药，安全可靠、切缝效果好。

主权项

一种基于聚能爆破的定向水力致裂方法，其特征在于，包括如下步骤：a．在工作面两端头沿煤层（5）上方各打一个倾斜的致裂钻孔（K），同时分别在机巷和风巷超前工作面靠两巷外帮侧沿顶板向上施工5‑10个致裂钻孔（K）；b．在施工好的致裂钻孔（K）内逐一安装多节聚能管（G），聚能管（G）的管壁两侧开有若干聚能孔（J），安装前在除Ⅰ号聚能管（G1）外的所有聚能管（G）内分别穿入细电线（6），将矿用水胶炸药（13）装入每个聚能管（G）内，每个聚能管（G）的两端均用炮泥填塞，同时在聚能管（G）的末端连接一发电雷管（7），将Ⅰ号聚能管（G1）的电雷管脚线（10）引出插入快速接头的公头（8），再将Ⅱ号聚能管（G2）前端的细电线（6）插入快速接头的母头（9），将Ⅱ号聚能管（G2）末端的细电线（6）和电雷管脚线（10）一起插入快速接头的公头（8），同时将Ⅲ号聚能管（G3）前端的细电线（6）插入快速接头母头（9），依次逐个连接至最后一节聚能管（G），所述的向致裂钻孔（K）内送装的所有聚能管（G）的聚能孔（J）朝向一致，均沿预裂方向；c．将Ⅰ号聚能管（G1）送入致裂钻孔（K）内，把Ⅰ号聚能管（G1）的快速接头的公头（8）与Ⅱ号聚能管（G2）前端快速接头的母头（9）插接在一起，然后将Ⅱ号聚能管（G2）送入致裂钻孔（K）内，将Ⅱ号聚能管（G2）快速接头的公头（8）与Ⅲ号聚能管（G3）快速接头的母头（9）插接在一起，聚能管（G）与聚能管（G）之间设有防止聚能管转向的限位装置（11），依次送入并连接多节聚能管（G）至致裂钻孔（K）内，在致裂钻孔（K）孔口处装入一节空聚能管（Gk）；d．用膨胀螺栓（18）封孔防止聚能管（G）滑落，同时将雷管脚线（10）引出至孔外，将1~3个致裂钻孔（K）孔外的电雷管脚线（10）并联，引爆炸药进行聚能爆破，使爆炸能量优先沿聚能孔（J）方向产生爆生裂隙（14），卸除膨胀螺栓（18），用水管冲洗爆破后的致裂钻孔（K），再向钻孔内送入与注水泵（16）相连的封孔器（15）进行封孔；或采用封孔器（15）封孔，同时将雷管脚线（10）引出至孔外，将1~3个致裂钻孔（K）孔外的电雷管脚线（10）并联，连接好注水管路向致裂钻孔（K）内注满水，进行水压聚能爆破，使爆炸能量优先沿聚能孔（J）方向产生爆生裂隙（14）；e．打开水泵（16）开关向致裂钻孔（K）内注入高压水（17）进行水力致裂，使致裂钻孔（K）周边的爆生裂隙（14）进一步扩展；f．当致裂钻孔（K）孔壁或周边出现渗水或注水压力小于5MPa时，关闭注水阀，停止注水。