CN105888624A - 二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置及防突与防冲方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置及防突与防冲方法，二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，包括二氧化碳相变煤层致裂器，特点在于二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔内放置射孔弹，泄爆孔用堵头封堵，还提供了一种防突与防冲方法。该装置结合提供的一种防突与防冲方法，通过射孔弹轨迹对高能气体引导，使得致裂效果更好，定向设置使射孔弹轨迹更增加了通透性，***孔与控制孔的设置，使***孔与控制孔周围的裂隙更有效连通，扇形布置增加了致裂面积。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿防治煤与瓦斯突出、防治冲击地压装置及方法，特别涉及二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置及防突与防冲方法。
背景技术
目前，国内复合成缝射孔技术主用应用于石油领域，一般采用内置式复合射孔器，通过火药的燃烧产生高能气体作为助推力，将金属介质射入油气储层，增加岩体缝隙，该工艺系在常规射孔枪身下悬挂数节无壳弹,射孔的同时引燃无壳弹,使射孔压裂一次完成，该技术由射孔枪身，射孔弹，推进剂药柱，药柱内引爆***等组成。
近期美国Oryx能源公司，阿科公司和马拉松公司经过多年研究开发出了超正压射孔技术，采用火药燃烧气体做为超正压射孔技术需要的超正压，把射孔与高能气体压裂复合推向一个新阶段，在开发生产后期，高能气体压裂与水力压裂复合，高能气体压裂与酸化复合己经被国内几家油田所采用，均取得了良好的效果。
国内2015年，煤科集团沈阳研究院有限公司申请了“二氧化碳相变煤层致裂器及利用方法”专利(申请号：201510556527.7)。公开了技术方案，涉及煤体致裂、增透、防突技术及装置。由于电缆线在电缆线槽内，或电缆线一极在筒体内，另外一极为筒体，或电缆线都在筒体内，同时提供了利用方法，在将二氧化碳相变煤层致裂器送入煤层致裂钻孔时，可以用钻机旋转或直推入钻孔，避免了电缆线在其外部连接时造成断线，不用其它专用装备，送入钻孔的深度不受限制，工作效率高，可靠性强,采用螺旋体结构，直接转进煤体减少打钻环节，螺旋体结构利于排粉，同时与煤体紧密相嵌，提高了气体作用力并彻底解决了止飞的难题，可靠性强。由于致裂只依靠气体本身，并只涉及单孔致裂，致裂通道沟通受限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足提供一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置及防突与防冲方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，包括二氧化碳相变煤层致裂器，特点在于：二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔内放置射孔弹，泄爆孔用堵头封堵。
其中：泄爆孔内放置射孔弹用封装材料封堵，泄爆孔用堵头使用塑料材料。
其中：封装材料为黄粘土或树脂，射孔弹为多孔陶粒。
一种防突与防冲方法，特点在于：包括①在掘进工作面迎头同一高度开始，平行煤层顶板等距打一组扇形钻孔，由***孔与控制孔组成，每个***孔两侧为控制孔，②将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入所有***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将***孔封孔后，同时起爆致裂煤体。
一种防突与防冲方法，特点在于：包括在掘进工作面迎头同一高度开始，平行煤层顶板等距打一组扇形钻孔，由***孔与控制孔组成，每个***孔两侧为控制孔，将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入中间***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体后，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入临近中间***孔的***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体，直至所有***孔起爆致裂煤体。
一种防突与防冲方法，特点在于：包括在掘进工作面迎头同一高度中间开始，平行煤层顶板打一***孔，***孔两侧等距各打一控制孔，将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入***孔后，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体，再在一控制孔一侧等距顺序打一控制孔、一***孔、一控制孔，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入其一***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体，直至所有***孔起爆致裂煤体，由***孔与控制孔组成的一组钻孔为扇形。
本发明的有益效果是：一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，其二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔3内放置射孔弹27用封装材料28封堵，泄爆孔用堵头29封堵，结合提供的一种防突与防冲方法，通过射孔弹27轨迹对高能气体引导，使得致裂效果更好，定向设置使射孔弹27轨迹更增加了通透性，***孔与控制孔的设置，使***孔与控制孔周围的裂隙更有效连通，扇形布置增加了致裂面积。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1.本发明二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置结构示意图；
图2.本发明防突与防冲方法钻孔布置结构示意图。
图中:1.***孔一；2.***孔二；3.泄爆孔；4.控制孔一；5.控制孔二；6.控制孔三；7.控制孔四；8.控制孔五；9.控制孔六；10.掘进工作面；27.射孔弹；28.封装树脂；29.塑料堵头；30.***孔三。
具体实施方式
实施例一
参见图1，一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，包括二氧化碳相变煤层致裂器，特点在于：二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔3内放置射孔弹27，泄爆孔用堵头29封堵。
其中：泄爆孔3内放置射孔弹27用封装材料28封堵，泄爆孔用堵头29使用塑料材料。
其中：封装材料28为黄粘土，射孔弹27为多孔陶粒。
实施例二
参见图1，一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，包括二氧化碳相变煤层致裂器，特点在于：二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔3内放置射孔弹27，泄爆孔用堵头29封堵。
其中：泄爆孔3内放置射孔弹27用封装材料28封堵，泄爆孔用堵头29使用塑料材料。
其中：封装材料28为树脂，射孔弹27为多孔陶粒。
实施例三
参见图2，一种防突与防冲方法，包括①在掘进工作面10迎头同一高度1米开始，平行煤层顶板等距0.5米打一组扇形钻孔，由***孔与控制孔组成，每个***孔两侧为控制孔，具体顺序为控制孔一4、***孔一1、控制孔二5、控制孔三6、***孔二2、控制孔四7、控制孔五8、***孔三30、控制孔六9，②将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入所有***孔，包括***孔一1、***孔二2、***孔三30，***孔一1内的二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的两个泄爆孔3分别对准控制孔一4、控制孔二5，***孔二2内的二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的两个泄爆孔3分别对准控制孔三6、控制孔四7，***孔三30内的二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的两个泄爆孔3分别对准控制孔五8、控制孔六9，将***孔一1、***孔二2、***孔三30封孔后，同时起爆致裂煤体。
其中：工作面宽度L＝5米，裂隙导通影响巷道侧壁的距离L左＝L右＝15米，最短的钻孔长度为50米，***孔直径0.075米，***孔用囊袋式封孔器封孔，封孔长度8米。
实施例四
参见图2，一种防突与防冲方法，包括在掘进工作面10迎头同一高度1.1米开始，平行煤层顶板等距0.5米打一组扇形钻孔，由***孔与控制孔组成，每个***孔两侧为控制孔，具体顺序为控制孔一4、***孔一1、控制孔二5、控制孔三6、***孔二2、控制孔四7、控制孔五8、***孔三30、控制孔六9，将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入中间***孔二2，使二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的泄爆孔3对准两侧控制孔三6、控制孔四7，将***孔二2封孔后，起爆致裂煤体后，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入临近中间***孔的***孔一1，使二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的泄爆孔3对准两侧控制孔一4、控制孔二5，将***孔一1封孔后，起爆致裂煤体后，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入临近中间***孔的***孔三30，使二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的泄爆孔3对准两侧控制孔五8、控制孔六9，将***孔三30封孔后，起爆致裂煤体，使所有***孔起爆致裂煤体完成。
其中：工作面宽度L＝5米，裂隙导通影响巷道侧壁的距离L左＝L右＝15.2米，最短的钻孔长度为60米，***孔直径0.113米，***孔用囊袋式封孔器封孔，封孔长度8.5米。
实施例五
参见图2，一种防突与防冲方法，包括在掘进工作面10迎头同一高度0.9米中间开始，平行煤层顶板打一***孔二2，***孔两侧等距0.48米各打一控制孔三6、控制孔四7，将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入***孔二2后，使二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的泄爆孔3对准两侧控制孔三6、控制孔四7，将***孔二2封孔后，起爆致裂煤体后，再在一控制孔四7一侧等距0.48米顺序打一控制孔五8、一***孔三30、一控制孔六9，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入其一***孔三30，使二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的泄爆孔3对准两侧控制孔五8、控制孔六9，将***孔三30封孔后，起爆致裂煤体后，再在一控制孔三6一侧等距0.48米顺序打一控制孔二5、一***孔一1、一控制孔一4，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入其一***孔一1，使二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置的泄爆孔3对准两侧控制孔二5、控制孔一4，将***孔一1封孔后，起爆致裂煤体完成，由***孔与控制孔组成的一组钻孔为扇形。
其中：工作面宽度L＝4.8米，裂隙导通影响巷道侧壁的距离L左＝L右＝15米，最短的钻孔长度为62米，***孔直径0.094米，***孔用囊袋式封孔器封孔，封孔长度8.3米。
Claims (7)
1.一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，包括二氧化碳相变煤层致裂器，特征在于：二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔内放置射孔弹，泄爆孔用堵头封堵。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，其特征在于：泄爆孔内放置射孔弹用封装材料封堵，泄爆孔用堵头使用塑料材料。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，其特征在于：封装材料为黄粘土或树脂，射孔弹为多孔陶粒。
4.根据权利要求2所述的一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置，其特征在于：封装材料为黄粘土或树脂，射孔弹为多孔陶粒。
5.一种防突与防冲方法，特征在于：包括①在掘进工作面迎头同一高度开始，平行煤层顶板等距打一组扇形钻孔，由***孔与控制孔组成，每个***孔两侧为控制孔，②将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入所有***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将***孔封孔后，同时起爆致裂煤体。
6.一种防突与防冲方法，特征在于：包括在掘进工作面迎头同一高度开始，平行煤层顶板等距打一组扇形钻孔，由***孔与控制孔组成，每个***孔两侧为控制孔，将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入中间***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体后，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入临近中间***孔的***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体，直至所有***孔起爆致裂煤体。
7.一种防突与防冲方法，特征在于：包括在掘进工作面迎头同一高度中间开始，平行煤层顶板打一***孔，***孔两侧等距各打一控制孔，将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入***孔后，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体，再在一控制孔一侧等距顺序打一控制孔、一***孔、一控制孔，再将一种二氧化碳相变煤层致裂导向射孔装置置入其一***孔，使泄爆孔对准两侧控制孔，将该***孔封孔后，起爆致裂煤体，直至所有***孔起爆致裂煤体，由***孔与控制孔组成的一组钻孔为扇形。
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