一種低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]井筒揭煤是指井筒開拓到距離煤層法相距離1m以外到揭開煤層進入底板法相距離大于2m的全部開拓過程。井筒揭煤工作面有堅硬巖層突然進入較軟煤層且應力集中帶有所改變?nèi)菀装l(fā)生煤與瓦斯突出事故。所以需要進行瓦斯抽采，已達到揭煤指標，但是由于初次進入煤層，煤層瓦斯壓力大，透氣性低抽采難度大，抽采周期長，嚴重影響揭煤進度。
[0003]井筒揭煤容易發(fā)生突出事故，給礦井的安全生產(chǎn)帶來嚴重的影響。因此，井筒揭煤需要進行消突措施。目前防止井筒揭煤瓦斯突出的直接措施是向煤層打鉆孔預抽煤層瓦斯。
[0004]上述井筒揭煤措施的不足之處在于:
[0005]一，打鉆孔預抽煤層瓦斯需要控制井筒壁以外12m的范圍，所需鉆孔數(shù)量多，受井筒斷面的局限，施工難度大。
[0006]二，低滲透煤層，有效抽采半徑小，所需抽采周期長，影響生產(chǎn)進度，增加投入成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型的目的正是針對上述技術(shù)中存在的不足之處而提供一種新的低滲透煤層井筒快速揭煤的方法。該方法可以減少抽采鉆孔數(shù)量，增加煤層透氣性，能夠快速安全的揭開煤層。
[0008]本實用新型的目的可以通過下屬技術(shù)措施來實現(xiàn):
[0009]本實用新型的方法包括下屬步驟:
[0010]第一步，在低滲煤層區(qū)的井筒開挖到距煤層頂板7m時開始布置瓦斯抽采鉆孔，根據(jù)井筒斷面大小，將多個瓦斯抽采鉆孔按照蜂窩狀的正六邊形的方式布置，每兩個相鄰的瓦斯抽采鉆孔的距離為70cm，瓦斯抽采鉆孔的直徑為50mm ;
[0011]第二步，在瓦斯抽采孔構(gòu)成的多個蜂窩狀的正六邊形的中心布置氣相壓裂孔，氣相壓裂孔采用SGZX-3鉆機，鉆桿Φ 50mm，鉆頭Φ 94mm，氣相壓裂孔和瓦斯抽采孔軸向平行設(shè)置；
[0012]第三步，氣相壓裂孔鉆孔施工完畢后，在每個氣相壓裂孔內(nèi)設(shè)置氣相壓裂裝置，開啟氣相壓裂裝置，由于高壓氣體的瞬間釋放，產(chǎn)生巨大能量，在氣相壓裂孔內(nèi)的內(nèi)壁上產(chǎn)生許多裂縫，增加煤層的透氣性能，然后將工作完畢的氣相壓裂裝置從氣相壓裂孔內(nèi)取出；
[0013]第四步，在氣相壓裂孔內(nèi)設(shè)置管徑為50mm的PVC管作為抽采管，同時兩段抽采管的連接處采用密封膠進行密封連接，在抽采管的最前端的管壁上沿徑向開設(shè)有多個抽采孔，抽采孔采用隨機分布的方式設(shè)置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和氣相壓裂孔內(nèi)壁之間的部分采用囊袋和封孔水泥進行封孔密封，封孔長度為5m，囊袋頭部被預先推入到抽采管外壁和氣相壓裂孔內(nèi)壁之間，然后通過囊袋尾部的囊袋充氣管進行充氣，囊袋充氣管的長度大于5m，從而可以使囊袋充氣管的充氣口露在氣相壓裂孔的外部，封孔水泥澆筑在囊袋的后部直到氣相壓裂孔的孔口處；
[0014]第五步，在封孔工作完畢后，將位于同一直線上的多個瓦斯抽采鉆孔通過一個瓦斯抽采支路管相連接，同時將位于同一直線上的多個氣相壓裂孔通過另一個瓦斯抽采支路管相連接，連接瓦斯抽采鉆孔和氣相壓裂孔而形成的多個相互平行的瓦斯抽采支路管全部統(tǒng)一連接到瓦斯抽采匯總管上，瓦斯抽采匯總管通過井筒連接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上；
[0015]第六步，開啟地面泵站中瓦斯抽采匯總管的閥門，通過地面泵站的高負壓完成瓦斯抽采工作。
[0016]同時提供了實現(xiàn)上述低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤方法的裝置，包括鉆機、抽采管、瓦斯抽采支路管、瓦斯抽采匯總管、氣相壓裂裝置、囊袋、封孔水泥和瓦斯抽采泵，鉆機包括機架、鉆桿和鉆頭，鉆桿設(shè)置在機架上，鉆頭固定安裝在鉆桿的頂端，鉆頭為合金鋼鉆頭，氣相壓裂裝置設(shè)置在鉆機施工的鉆孔內(nèi)，抽采管設(shè)置在氣相壓裂裝置進行壓裂爆破的鉆孔內(nèi)，抽采管為管徑為50mm的PVC管，兩段抽采管的連接處采用密封膠進行密封連接，抽采管的最前端的管壁上沿徑向開設(shè)有多個抽采孔，抽采孔采用隨機分布的方式設(shè)置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和氣相壓裂孔內(nèi)壁之間的部分采用囊袋和封孔水泥進行封孔密封，封孔長度為5m，囊袋通過囊袋尾部的囊袋充氣管進行充氣，囊袋充氣管的長度大于5m，封孔水泥澆筑在囊袋的后部直到氣相壓裂孔的孔口處；瓦斯抽采支路管連接瓦斯抽采鉆孔和氣相壓裂孔，瓦斯抽采支路管全部統(tǒng)一連接到瓦斯抽采匯總管上，瓦斯抽采匯總管通過井筒連接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上，鉆桿Φ50ι?πι，鉆頭Φ94ι?πι。
[0017]本實用新型的有益效果如下:
[0018]1.通過鉆孔布置，預抽孔在正六邊形六個角，壓裂孔在中心，有效增透煤層，增加抽采效率，減少抽采時間，有效縮短揭煤時間。
[0019]2.增大煤層透氣性的同時可以減少預抽鉆孔數(shù)量，有效的節(jié)約了成本，便于更好的管理。
【附圖說明】
:
[0020]圖1是本實用新型鉆孔布置位置平面圖；
[0021 ] 圖2是封孔結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是并網(wǎng)抽采管路連接示意圖。
[0023]圖中:1、井筒壁，2、瓦斯抽采鉆孔，3、氣相壓裂孔鉆孔，4、抽采管，5、囊袋，6、封孔水泥，7、囊袋充氣管，8、煤層，9、瓦斯抽采支路管，10、瓦斯抽采匯總管，11、閥門。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0025]如圖1-3所示，一種低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤方法的裝置，包括鉆機、抽采管4、瓦斯抽采支路管9、瓦斯抽采匯總管10、氣相壓裂裝置、囊袋5、封孔水泥6和瓦斯抽采泵，氣相壓裂裝置設(shè)置在鉆機施工的鉆孔內(nèi)，抽采管4設(shè)置在氣相壓裂裝置進行壓裂爆破的鉆孔內(nèi)，抽采管4為管徑為50mm的PVC管，兩段抽采管的連接處采用密封膠進行密封連接，抽采管的最前端的管壁上沿徑向開設(shè)有多個抽采孔，抽采孔采用隨機分布的方式設(shè)置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和氣相壓裂孔內(nèi)壁之間的部分采用囊袋5和封孔水泥6進行封孔密封，封孔長度為5m，囊袋5通過囊袋尾部的囊袋充氣管7進行充氣，囊袋充氣管的長度大于5m，封孔水泥澆筑在囊袋的后部直到氣相壓裂孔的孔口處；瓦斯抽采支路管連接瓦斯抽采鉆孔和氣相壓裂孔，瓦斯抽采支路管全部統(tǒng)一連接到瓦斯抽采匯總管10上，瓦斯抽采匯總管通過井筒連接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上，鉆桿Φ50πιπι，鉆頭Φ94πιπι。
【主權(quán)項】
1.一種低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤裝置，包括鉆機、抽采管、瓦斯抽采支路管、瓦斯抽采匯總管、氣相壓裂裝置、囊袋、封孔水泥和瓦斯抽采泵，所述鉆機包括機架、鉆桿和鉆頭，所述鉆桿設(shè)置在所述機架上，所述鉆頭固定安裝在所述鉆桿的頂端，所述鉆頭為合金鋼鉆頭，所述氣相壓裂裝置設(shè)置在鉆機施工的鉆孔內(nèi)，所述抽采管設(shè)置在所述氣相壓裂裝置進行壓裂爆破的鉆孔內(nèi)，所述抽采管為管徑為50mm的PVC管，兩段抽采管的連接處采用密封膠進行密封連接，所述抽采管的最前端的管壁上沿徑向開設(shè)有多個抽采孔，抽采孔采用隨機分布的方式設(shè)置在抽采管的管壁上，抽采管外壁和氣相壓裂孔內(nèi)壁之間的部分采用囊袋和封孔水泥進行封孔密封，封孔長度為5m，所述囊袋通過囊袋尾部的囊袋充氣管進行充氣，囊袋充氣管的長度大于5m，所述封孔水泥澆筑在囊袋的后部直到氣相壓裂孔的孔口處；所述瓦斯抽采支路管連接瓦斯抽采鉆孔和氣相壓裂孔，瓦斯抽采支路管全部統(tǒng)一連接到瓦斯抽采匯總管上，瓦斯抽采匯總管通過井筒連接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤裝置，其特征是:所述鉆桿Φ 50mm，鉆頭Φ94ι?πι0
【專利摘要】本實用新型公開了一種低滲煤層區(qū)井筒氣相壓裂快速揭煤裝置，包括鉆機、抽采管、瓦斯抽采支路管、瓦斯抽采匯總管、氣相壓裂裝置、囊袋、封孔水泥和瓦斯抽采泵，鉆機包括機架、鉆桿和鉆頭，鉆桿設(shè)置在機架上，鉆頭固定安裝在鉆桿的頂端，鉆頭為合金鋼鉆頭，氣相壓裂裝置設(shè)置在鉆機施工的鉆孔內(nèi)，抽采管設(shè)置在氣相壓裂裝置進行壓裂爆破的鉆孔內(nèi)，兩段抽采管的連接處采用密封膠進行密封連接，抽采管的最前端的管壁上沿徑向開設(shè)有多個抽采孔，瓦斯抽采支路管連接瓦斯抽采鉆孔和氣相壓裂孔，瓦斯抽采支路管全部統(tǒng)一連接到瓦斯抽采匯總管上，瓦斯抽采匯總管通過井筒連接到地面的泵站中的瓦斯抽采泵上。
【IPC分類】E21F7-00
【公開號】CN204402550
【申請?zhí)枴緾N201420697737
【發(fā)明人】傅國廷, 曹運興, 趙崗飛, 王建濤, 郭繼榮, 徐計連, 郭德濤, 張軍勝, 孫丙周, 崔宏偉, 喬磊, 江湧, 賈劍
【申請人】山西潞安礦業(yè)(集團)有限責任公司, 山西潞安工程有限公司, 河南理工大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年11月18日