含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，属于煤炭开采技术领域。


背景技术：

2.在综放开采中，矿山压力是顶煤破坏主要动力，顶煤能否及时垮落和充分破碎主要取决于煤体整体强度和矿山压力大小。当煤层埋深较浅、厚度较大、夹矸多、煤体不易破坏，矿山压力作用不能使顶煤及时垮落和充分破碎，这将使大量顶煤难以回收,造成煤炭资源浪费。因此要将综放开采应用于含多层夹矸厚煤层中，就必须首先解决放顶煤施工工艺，使顶煤顺利冒落并有效放出，从而解决工作面煤炭回收率低的问题。
3.在处理坚硬难冒顶板中，水力压裂技术通过高压水对处于原始状态下的煤体进行冲击和浸润，使煤体逐渐龟裂并产生裂隙，从而破坏了其整体性；并且在高压作用下，水以小流量形式浸润到煤层内部结构中，使煤体膨胀，从而实现煤质软化的目的。但常规水力压裂技术作用范围分散，对于复杂结构厚煤层的卸压及破坏效果有所不足。


技术实现要素：

4.为了改善含厚硬夹矸难冒顶煤的冒放性，本实用新型提供一种含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统。该系统针对含多层夹矸厚煤层，通过分段封隔器将压裂液集中在夹矸煤岩层进行压裂，实现煤层卸压，提高可放性；适用于解决综采工作面顶煤难冒放问题。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.本实用新型提供了一种含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，主要包括高压液体系统、压力控制系统及压裂管道系统；其中压裂管道系统包含压裂主管路和分段封隔器；以上各组成部分由高压密封水管按次序相连。
7.进一步给出如下优选的技术特征：
8.所述高压液体系统用于提供并调节高压工作液体，额定压力30mpa，容积1000l，额定流量200l/min。
9.所述高压工作液体可以为纯水，也可以为添加了稠化剂的水基或油基压裂液。
10.所述压力控制系统包括压力计和流量计，压力调节范围为0~50mpa；流量调节范围为0～220 l/min。
11.所述压裂管道系统铺设于钻孔内，包含压裂主管路和分段封隔器；
12.所述压裂主管路所需钻孔深度为从开孔处至顶板，孔径范围为50～150mm，倾斜角范围为30
°
～60
°
。
13.所述分段封隔器的位置及封隔段长度可根据需求调整，封隔段长度调整范围为0～30m；
14.所述高压密封水管的耐压强度为60mpa。
15.高压密封水管通过高压快速接头将各部件连接在一起。
16.本实用新型提供的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，带来的有益效果：
17.本实用新型在水力压裂强制放顶技术的基础上，针对含多层夹矸厚煤层，通过分段封隔器对非夹矸煤岩层段压裂管道进行封堵，从而将压裂液集中在夹矸煤岩层进行压裂；该系统可对夹矸煤岩层实现有针对性的破坏而不过多破坏待放顶煤层的结构完整性，同时也降低了压裂成本，提高了经济效益。
18.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.图中：1为高压液体系统，2为高压密封水管，3为压力控制系统，4为压裂主管路，5为分段封隔器，6为待采煤层，7为含多层夹矸厚煤层。
具体实施方式
21.实施例：
22.如图1所示，一种含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，主要包括高压液体系统1、压力控制系统3及压裂管道系统；其中压裂管道系统包含压裂主管路4和分段封隔器5；以上各组成部分由高压密封水管2按次序相连。
23.进一步给出如下优选的技术特征：
24.所述高压液体系统用于提供并调节高压工作液体，额定压力30mpa，容积1000l，额定流量200l/min。
25.所述高压工作液体可以为纯水，也可以为添加了稠化剂的水基或油基压裂液。
26.所述压力控制系统包括压力计和流量计，压力调节范围为0~50mpa；流量调节范围为0～220 l/min。
27.所述压裂管道系统铺设于钻孔内，包含压裂主管路和分段封隔器；所述压裂主管路所需钻孔深度为从开孔处至顶板，孔径范围为50～150mm，倾斜角范围为30
°
～60
°
。
28.所述分段封隔器的位置及封隔段长度可根据需求调整，封隔段长度调整范围为0～30m；
29.所述高压密封水管的耐压强度为60mpa。
30.高压密封水管通过高压快速接头将各部件连接在一起。
31.本实用新型的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，以在综采工作面采前对顶煤进行预裂为例，该方法按照如下步骤进行：
32.1、进行钻孔工作并在钻孔内铺设压裂管道，确定压裂方式，包括压裂地点，钻孔孔深，开孔角度等，并进行压裂前的准备工作：检查装置中各连接管路的牢固和密封性，合理安排装置与煤层施工地点的距离；
33.2、启动高压液体系统（1），并通过压力控制系统（3）将调节初始压力为10mpa，高压液体系统（1）中的工作液体（纯水）经过加压后进入压裂主管路（4）到达预压裂位置，开始对目标夹矸煤岩层进行压裂；
34.3、压裂开始之后，开启分段封隔器（5）对压裂主管路（4）进行分段封堵，将压裂液封隔在目标位置进行集中压裂，提高压裂效率；
35.4.在目标钻孔压裂完成后，关闭高压液体发生系统（1），停止供入高压工作液体。
36.本实施例中，各装置参数如下：
37.1.所述高压液体系统（1）用于提供并调节高压工作液体，额定压力30mpa，容积1000l，额定流量200l/min；
38.2.压力控制系统（3）包括压力计和流量计，压力调节范围为6~50mpa；
39.3.压裂管道系统铺设于钻孔内，包含压裂主管路（4）和分段封隔器（5），系统中各组成部分由高压密封水管（2）按次序相连，高压密封水管（2）耐压强度为60mpa。


技术特征：
1.一种含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：包括高压液体系统、压力控制系统及压裂管道系统；其中压裂管道系统包含压裂主管路和分段封隔器；以上各组成部分由高压密封水管按次序相连。2.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：所述高压液体系统用于提供并调节高压工作液体，额定压力30mpa，容积1000l，额定流量200l/min。3.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：所述压力控制系统包括压力计和流量计，压力调节范围为0~50mpa，流量调节范围为0～220 l/min。4.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：所述压裂管道系统铺设于钻孔内，包含压裂主管路和分段封隔器。5.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：所述压裂主管路所需钻孔深度为从开孔处至顶板，孔径为50～150mm，倾斜角为30
°
～60
°
。6.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：所述分段封隔器的位置及封隔段长度根据需求调整，封隔段长度调整范围为0～30m。7.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：所述高压密封水管的耐压强度为60mpa。8.根据权利要求1所述的含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，其特征在于：高压密封水管通过高压快速接头将各部件连接在一起。

技术总结
本实用新型公开一种含多层夹矸厚煤层水力压裂放顶系统，适用于解决综采工作面顶煤难冒放问题。主要包括高压液体系统、压力控制系统及压裂管道系统；其中压裂管道系统包含压裂主管路和分段封隔器。该系统针对含多层夹矸厚煤层，通过分段封隔器将压裂液集中在夹矸煤岩层进行压裂，实现煤层卸压，提高可放性。提高可放性。提高可放性。


技术研发人员：苏松嵘 刘云龙 史宏宝 刘晓龙 陈义 周世勇 刘谋珍
受保护的技术使用者：山西铺龙湾煤业有限公司
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2021/10/8