高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺制造技术

本发明专利技术涉及高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，于施工路段，开挖左洞和右洞，开挖至距煤层一定距离后停止；洞内穿煤层钻孔，钻孔内安装孔内压裂管并封孔；在左洞与右洞之间设横通道，将压裂泵组置于其中一个洞中，压裂泵的进口外接来水，压裂泵的出口连接高压软管，所述高压软管穿过横通道连接另一个洞内的孔内压裂管；开启压裂泵开始压裂；压裂结束后，远程操控压裂泵组进行泄压。本发明专利技术采用远程操作，压裂完成远方操作先将其卸压，再安排人员进入检查，避免了可能事故对操作人员造成伤害，彻底消灭了带压进人的安全隐患。

Hydraulic fracturing technology of extra thick coal seam in gas outburst tunnel of Expressway

【技术实现步骤摘要】
高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺
本专利技术涉及煤层揭煤防突施工
，尤其涉及高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺。
技术介绍
随着我国高速公路网的飞速发展，特别是我国西南地区，山峦众多，地质复杂。公路隧道逐年增多，瓦斯突出、煤层等越来越多的地质问题逐渐显出。煤层瓦斯是一种洁净能源，但对工程建设而言是一种灾害源。现有的煤层揭煤防突施工工法安全性有待提高。
技术实现思路
本专利技术旨在提供高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，远程进行操作，能提高安全性，避免可能事故对操作人员造成伤害。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，于施工路段，开挖左洞和右洞，开挖至距煤层一定距离后停止；洞内穿煤层钻孔，钻孔内安装孔内压裂管并封孔；在左洞与右洞之间设横通道，将压裂泵组置于其中一个洞中，压裂泵的进口外接来水，压裂泵的出口连接高压软管，所述高压软管穿过横通道连接另一个洞内的孔内压裂管；开启压裂泵开始压裂；压裂结束后，远程操控压裂泵组进行泄压。进一步的，在横通道的两端安装有防爆门构成避险硐室。其中，在压裂的过程中，不断增加压裂泵的出口压力。进一步的，当压裂泵柱塞推力、电机的功率增加到设计值时，通过降低泵转速来减小泵的流量，满足压裂泵的压力增加。进一步的，所述压裂泵组包括压裂泵、电动机、液力变速器和控制阀组，电动机通过液力变速器与压裂泵连接，压裂泵组连接数据监控系统。进一步的，所述数据监控系统包括PLC控制柜、计算机和软启动柜，所述软启动柜、控制阀组和计算机均与PLC控制柜电连接，所述软启动柜与电动机电连接。优选地，电动机通过电机用万向联轴器与液力变速器连接，所述液力变速器通过泵用联轴器与压裂泵连接。进一步的，压裂管路上设有止回阀，压裂管路通过三通连接有泄压管路，所述泄压管路上安装有电动泄压阀，电动泄压阀连接数据监控系统；所述电动泄压阀安装在孔口阀组平车上，孔口阀组平车置于压裂施工的孔口。进一步的，压裂泵、液力变速器安装在一台平板车上，电动机、泵出口调节阀、软启动柜及PLC控制柜安装在另一台平板车上。进一步的，所述孔内压裂管与穿层钻孔孔壁间的封孔段由孔口封孔至煤层顶板处；所述孔内压裂管前端有花管段，花管段前端越过煤层区，在花管段外壁绑结马尾巴实现封孔段内端的封堵，在封孔段外端采用聚氨酯封堵。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用远程操作，压裂完成远方操作先将其卸压，再安排人员进入检查，避免了可能事故对操作人员造成伤害，彻底消灭了带压进人的安全隐患。附图说明图1是压裂泵组及管路铺设示意图；图2是泵组布置示意图；图3是图2中A处的剖视图；图4是泵组的PID图；图5是压裂钻孔封孔示意图；图6是花管段的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。如图1所示，本专利技术公开的高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，包括以下步骤；S1，于施工路段，开挖左洞101和右洞102，开挖至距煤层一定距离后停止；在左洞101与右洞102之间设横通道103，可在横通道103的两端安装防爆门104构成避险硐室。S2，洞内穿层钻孔，钻孔内安装孔内压裂管42并封孔。具体操作要求如下：如图5所示，孔内压裂管42和封孔注浆管43伸进穿层钻孔41内，孔内压裂管42与穿层钻孔41孔壁间有封孔段44，封孔段44由孔口封孔至煤层顶板处。孔内压裂管42前端有花管段45，花管段45前端越过煤层区，在花管段45外壁绑结马尾巴46实现封孔段44内端的封堵，在封孔段44外端采用聚氨酯47封堵。孔内压裂管42管内径为φ40mm，壁厚8mm的无缝钢管，每根长2m，用相应接头进行连接，孔内压裂管42前端为2m-4mm的花管段45。如图6所示，花管段45上注水孔451的直径为8mm。相邻注水孔的轴向中心距为200mm。花管段45一端有螺纹端452，以便于连接。封孔注浆管43采用φ4分铁管加工，长2m，封孔注浆管43前端止于封孔段44内，封孔注浆管43后端伸出孔外并连接球阀；另加工一根一头带梯形笋子尖、一头为丝扣的φ4分铁管，用来连接注浆泵与封孔注浆管43，注浆时开启球阀，注浆结束后及时关闭球阀。封孔段4内端采用马尾巴46封堵，其方法是将马尾巴46绑结实在孔内压裂管42上，当花管段45穿过煤层时停止送管，向孔外方向拉动孔内压裂管42，马尾巴46收缩，起到封堵水泥砂浆及过滤水的作用。马尾巴46长度不小于1m，条数以与孔壁较紧密接触为准，为与孔内压裂管2绑捆结实。可在孔内压裂管42外壁绑结马尾巴46的区域焊接小齿。马尾巴46后方留50cm左右的花管，用纱布48缠绕。封孔段4外端采用注入聚氨酯47封堵的办法，聚氨酯47的封堵段长度不小于1.5m。封孔段44通过封孔注浆管43注入水泥砂浆填充封孔，注浆液要求抗压强度不小于40MPa，抗收缩能力强，主料为标号不小于425#水泥，配料为膨胀水泥。S3，压裂泵组1就位，并连接好电气系统及高压管路。以对左洞101进行水力压裂操作为例进行举例说明，将压裂泵组1置于右洞102中，压裂泵组1的出口连接高压软管14，高压软管14穿过横通道103连接左洞101内的孔内压裂管42。泵组可选择BYW78/400煤矿井下压裂泵组。如图2、3、4所示，本实施方式中压裂泵组1包括压裂泵11、电动机12、液力变速器13、控制阀组和润滑系统2。电动机12通过液力变速器13与压裂泵11连接。本实施方式中压裂泵11选用卧式电动往复泵，压裂泵减速箱的齿轮、轴承，传动箱的曲轴、连杆、十字头、轴承、导向套等重要部件都采用强制润滑，泵组配有1套独立完善的润滑系统，为各个部件供油。泵组的动力端柱塞填料、润滑系统都需要冷却，冷却采用开式冷却，从压裂泵11泵的进口流量计前取水，到各个冷却点，然后直接排放。本系统采用液力变速器13调速的换挡方式来实现调速。液力变速器有5个档位，系统根据泵出口的压力系统压力变化切换档位，通过检查液力变速器13的输出转速来确定档位是否正确，确保泵处于最佳的工作状态。液力变速器13的泵轮、涡轮动力传递采用润滑油，齿轮、轴承需要润滑油润滑、冷却，因此液力变速器13的内部传递部分设置1台机械油泵，给各个点供油，对外有润滑油输出、回流的冷却接口，泵组为其配上1台冷却器对润滑油冷却。润滑系统2包括润滑油泵21、过滤器22和冷却器23，润滑油泵21入口连接油箱24，润滑油泵21出口设过滤器22。润滑油泵21选择润滑螺杆泵，冷却器23选择板式冷却器。电气系统分为数据监控系统3和视频监视系统。数据监控系统3包括PLC控制柜31、计算机32、仪表和软启动柜33，可对润滑油泵21、电动阀、液力变速器13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，其特征在于：于施工路段，开挖左洞和右洞，开挖至距煤层一定距离后停止；/n洞内穿煤层钻孔，钻孔内安装孔内压裂管并封孔；/n在左洞与右洞之间设横通道，将压裂泵组置于其中一个洞中，压裂泵的进口外接来水，压裂泵的出口连接高压软管，所述高压软管穿过横通道连接另一个洞内的孔内压裂管；/n开启压裂泵开始压裂；/n压裂结束后，远程操控压裂泵组进行泄压。/n

【技术特征摘要】
1.高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，其特征在于：于施工路段，开挖左洞和右洞，开挖至距煤层一定距离后停止；
洞内穿煤层钻孔，钻孔内安装孔内压裂管并封孔；
在左洞与右洞之间设横通道，将压裂泵组置于其中一个洞中，压裂泵的进口外接来水，压裂泵的出口连接高压软管，所述高压软管穿过横通道连接另一个洞内的孔内压裂管；
开启压裂泵开始压裂；
压裂结束后，远程操控压裂泵组进行泄压。


2.根据权利要求1所述的高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，其特征在于：在横通道的两端安装有防爆门构成避险硐室。


3.根据权利要求1所述的高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，其特征在于：在压裂的过程中，不断增加压裂泵的出口压力。


4.根据权利要求3所述的高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，其特征在于：当压裂泵柱塞推力、电机的功率增加到设计值时，通过降低泵转速来减小泵的流量，满足压裂泵的压力增加。


5.根据权利要求1、2、3或4所述的高速公路瓦斯突出隧道超厚煤层水力压裂增透工艺，其特征在于：所述压裂泵组包括压裂泵、电动机、液力变速器和控制阀组，电动机通过液力变速器与压裂泵连接，压裂泵组连接数据监控系统。


6.根据权利要求5所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：康卫，于海平，刘闯，孙文书，黄志良，郝雪斌，
申请(专利权)人：中国建筑第四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44