[发明专利]一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法

说明书

一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法，装置：包括依次连接的动力推送机构、转换机构、第一平衡固定封孔单元、方向调整机构、第二平衡固定封孔单元和钻孔监控机构；方法：启动图像采集记录功能；启动高压水泵将装置推送到指定预裂位置；固定机构的闭锁固定，将该装置固定到预裂位置；通过封孔器进行致裂区域的密封；通过高压水致裂目标层位；关停高压水泵，泄压；完成整个钻孔内的预裂段压裂作业；用小型绞车拖拽回撤钢丝绳，将该装置回撤。该装置集封孔、注水、压裂和窥视功能于一体，能节省作业的时间，并能提升作业效果；该方法可以方便的实现封孔、注水、压裂和窥视一体化作业，能有效提高作业效率，能有效降低操作人员的劳动负荷。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法。

背景技术

水压致裂技术在采矿工程的许多方面已经进行了广泛应用，其技术体系相对比较成熟。目前井下用于煤体及坚硬岩层致裂的常规操作流程如下：致裂钻孔施工完成以后，使用特质的注水钢管和注水软管与封孔器连接，利用现有的钻机设备将封孔器推送到指定的致裂位置进行作业，待整个钻孔致裂完成以后，拆卸注水钢管和注水软管。此操作流程颇为繁琐，主要不足之处如下：注水钢管与钻机锁具存在不匹配的情况，在推送过程中往往需要通过人工进行干预，且干预的过程耗时费力；封孔与致裂需要设置两条独立的管路，水压致裂的操作过程相对繁琐；注水软管设置在注水钢管管壁与钻孔孔壁之间，在推送过程中磨损较大，发生破损后需要将封孔器与注水钢管回撤，调换管路后再重新推入孔内，维修效率极低；水压致裂效果只能从水压变化、流量大小、周边钻孔出水量等现场情况进行预判，并不能对致裂位置的致裂效果提供真实有效证据证明；两段封孔器之间用钢管连接，长度不能适应钻孔的局部弯曲和错位，对钻孔施工精度要求较高；拆卸和搬运注水钢管工作量巨大，工作区域之间搬运过程会耗费大量的人工和精力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置及方法，该装置集封孔、注水、压裂和窥视功能于一体，能节省作业的时间，并能提升作业效果；该方法可以方便的实现封孔、注水、压裂和窥视一体化作业，能有效提高作业效率，同时，能有效降低操作人员的劳动负荷。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于井下煤岩层的一体式水压致裂装置，包括动力推送机构、转换机构、第一平衡固定封孔单元、方向调整机构、第二平衡固定封孔单元和钻孔监控机构；