一种松软煤层顶板定向钻孔水力压裂增透装置及应用方法与流程

技术特征：
1.一种松软煤层顶板定向钻孔水力压裂增透装置，其特征在于：包括定向钻机、注浆泵、耐高压油管、耐高压油管封堵装置、前端封隔器、后端封隔器和截流器；所述定向钻机用于从煤巷中向松软煤层的顶板岩层中施工定向长钻孔；所述注浆泵用于在定向长钻孔的开孔处注浆护孔以及为分段水力加砂压裂提供所需的高压流体；所述耐高压油管用于将前端封隔器、后端封隔器和截流器送入定向长钻孔的预定位置并可输送水力加砂压裂所需的高压流体；所述前端封隔器、后端封隔器和截流器相互配合可实现分段水力加砂压裂工艺。2.一种松软煤层顶板定向钻孔水力压裂增透装置的应用方法，其特征在于：采用权利要求1所述的一种松软煤层顶板定向钻孔水力压裂增透装置，包括如下步骤：a、在松软煤层中掘进煤巷；b、在煤巷中选择合适的位置，利用定向钻机向顶板岩层中开孔，为施工定向长钻孔做准备；c、开孔结束后，向开孔处伸入套管，然后利用注浆泵向套管中注入高压水泥砂浆；d、待水泥砂浆凝固后，利用定向钻机按照预先设计的施工工艺参数施工定向长钻孔，定向长钻孔的水平段长约500m，并平均划分成10段；e、按照顺序将前端封隔器、截流器和后端封隔器依次连接，并将前端封隔器和后端封隔器分别与耐高压油管相连，同时，将耐高压油管的末端处使用耐高压油管封堵装置进行封堵；f、利用耐高压油管将前端封隔器、截流器和后端封隔器送至定向长钻孔末端分段的中间位置处；g、利用注浆泵向耐高压油管中注入加砂流体，持续加压，当流体压力达到一定程度时，前端封隔器和后端封隔器膨胀挤压钻孔壁面，在定向长钻孔中形成密闭空腔；继续加压，截流器的弹簧张开，加砂流体流入定向长钻孔中密闭空腔内；h、利用注浆泵继续加压，当达到顶板岩层的抗压极限时，顶板岩层中出现裂隙；停止加压并保持该压力，持续一段时间后，裂隙扩展至松软煤层中；i、待裂隙扩展至松软煤层底板后，开始缓慢降低加砂流体压力，此时截流器的弹簧逐渐闭合，接着，前端封隔器和后端封隔器逐渐收缩至原尺寸；j、等流体压力完全释放后，通过耐高压油管将前端封隔器、截流器和后端封隔器向外移动50m，按照步骤g～i进行第二个分段的水力加砂压裂工作；如此下去，直到完成定向长钻孔水平段的所有分段的水力加砂压裂工作。

技术总结
本发明公布了一种松软煤层顶板定向钻孔水力压裂增透装置及应用方法，属于煤矿灾害防治方法。在松软煤层的煤巷中向顶板岩层中施工定向长钻孔，利用水力加砂致裂技术在顶板岩层中形成裂隙网络，并不断地提高流体压力致使裂隙延伸扩展至松软煤层中，松软煤层和顶板岩层接触面处非匀质界面效应的影响将会导致煤层中的裂隙网络能够保持长时间不闭合，同时通过封隔器和截流器的相互配合还可实现定向长钻孔分段压裂工艺，提高压裂效果。此方法可达到释放地应力、增加煤层透气性、强化松软低渗煤层瓦斯抽采的目的，工作效率高，节约工程成本。节约工程成本。节约工程成本。


技术研发人员：郭海军 臧杰 王凯 吴昱辰 唐寒露 于英杰 徐超
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2021/9/28