煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管的制作方法

本实用新型涉及煤岩深孔爆破领域，尤其是一种煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管。

背景技术：

钻爆法施工凭借其安全高效、低成本的优势在国内外各类岩土及采矿工程中广泛使用。爆炸压裂通过炸药爆炸产生的冲击波破碎孔壁围岩，爆炸压裂缝经由爆生气体的锲入增裂作用进一步扩展。现场实践中为实现良好的定向造缝效果，通常利用空孔进行导向，但由于钻孔间距相对较小，高密度打钻成本较高，准确的钻孔布置方案设计难度大；采用的切槽割缝管在一定程度上缓解了定向切槽工艺与装备轻量化间的矛盾，但受制于切槽深度的限制，炸药爆炸聚能效能有待于进一步提高；石油工业中采用的射孔弹基于高密度金属射流取得了较好渗流切缝效果，单孔射流半径大，较好地克服了小间距频繁打钻难题，但射孔弹深孔装药需要依托钢管托架，质量重、体积大，煤矿井下施工困难，尤其对于大角度深孔装药条件难度更大，且对于瓦斯矿井条件，较多的金属材质参与高温高压爆炸过程也存在较大安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，针对煤岩深孔定向致裂、高应力围岩卸压、低渗煤岩增透等问题，提供一种煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管。

为实现上述技术目的，本实用新型提供的煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管，包括集成管体、集成管头部、集成管尾部、封底托盘、管头罩、药型罩及导爆索串管；药型罩为“v”字型，药型罩与集成管体铸造压接成一体，集成管体内独立装药，活接导爆索串管，集成管之间可定向插接，方便煤岩深孔大角度装药；集成管体厚度2～4mm；药型罩厚度1～2mm。集成管体外侧设有倒爪，可以防滑；封底托盘固定在集成管体靠近集成管尾部一端，管头罩固定在集成管体靠近集成管头部一端；封底托盘、管头罩分别设有穿孔；导爆索串管一端与封底托盘连接，另一端与管头罩连接。

作为优选，药型罩采用紫铜材质；集成管体采用阻燃、抗静电、耐腐蚀的pe或pcv材料；药型罩与集成管体的压接边缘要作毛边或穿孔处理，使得压接牢固可靠。

作为优选，药型罩开口角度45°～70°。

作为优选，针对钻孔双边定向造缝需求，药型罩在集成管体截面上对称布置；钻孔单边定向造缝条件下，药型罩在集成管体截面上单边布置。

作为优选，集成管头部和集成管尾部自带导向插接凹凸槽，其中集成管头部为公接头带有凹槽，集成管尾部作为母接头带有凸槽；凹槽与凸槽相对应。

作为优选，集成管尾部的封底托盘要求与集成管体整体铸造，中间带有10mm穿孔；液体炸药装药条件下，集成管头部封口管头罩为铸接式，并附加排气孔；凝聚态炸药散体装药条件下，集成管头部封口管头罩为活接式，且集成管头部附加内圈管头罩卡扣。

作为优选，导爆索串管材质选具备阻燃、抗静电、耐腐蚀的pe或pvc等薄壁管材。导爆索串管与封底托盘连接的一端设有防滑台阶。集成管装药过程中，先装导爆索串管，其次装药，最后封装管头罩。

作为优选，还包括安装管；安装管端部设有螺纹；安装管外壁两侧设有定向槽。螺纹旋拧终止阶段安装管定向槽要求对齐。

上述集成管的应用包括以下步骤：

步骤一：取下集成管头部的管头罩，将导爆索串管装入集成管内，防滑台阶架设在封底托盘的穿孔周边；

步骤二：将集成管尾部置下、集成管头部朝上，扶正导爆索串管，将集成管体内装满煤矿许用炸药直至与集成管头部位置药型罩齐平位置；

步骤三：采用管头罩封堵装满炸药的集成管，并重复步骤一至三，完成多根装药集成管；

步骤四：装药集成管朝煤岩深孔内安装前，以1～3根装药集成管为一组，将导爆索从集成管头部穿向集成管尾部，并穿过所有安装管；将组内集成管间的集成管头部和集成管尾部沿凹槽、凸槽定向插接，采用安装管将其送至孔底，并调转安装管角度使得管壁两侧的定向槽连线始终沿定向方向；

步骤五：第一组集成管连带导爆索安装至孔底后，倒爪实现装药集成管在孔内的自稳，此时顺序拔出拆解安装管；按相同步骤，将沿孔壁顺出的导爆索顺序穿过第二组集成管之间的集成管头部和集成管尾部以及安装管，拽住安装管尾部外露的导爆索，接续安装管将第二组装药集成管送入孔内，待靠近孔内第一组集成管尾部时，调整安装管方向，实现两组装药集成管在孔内的对接；依此步骤顺次完成孔内其余装药集成管组的全部安装工作；

步骤六：采用封孔材料将爆破孔进行封堵，完成煤岩深孔装药和封堵作业，待封孔材料凝固达到一定强度时，开展连线起爆作业。

本实用新型的有益效果：1、煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管的金属药型罩与塑料管壳铸造压接成一体，运输、携带方便，管体间采用定向插接方式，便于灵活、快速安装使用，较好地实现了深孔射流造缝的连续性，以及射孔装备的轻量和一体化。2、采用活接式的导爆索串管，实现了集成管装药与起爆器材的隔离，保障了装药集成管的运输和使用安全；导爆索现装现用，保证了装药集成管起爆作业的安全可靠。3、集成管间及其与安装管之间均采用定向插接方式，且集成管自带防滑倒爪和定向凹凸槽，较好地实现了煤岩深孔大角度快速定向装药效果。主要针对煤岩深孔定向致裂、高应力围岩卸压、低渗煤岩增透等问题，采用金属射流复合爆炸压裂方法，实现煤岩预裂、卸压、增透等效果。

附图说明

图1是集成管整体结构示意图；

图2是集成管尾部剖视图；

图3是集成管头部剖视图；

图4是集成管体剖视图；

图5是安装管整体结构示意图；

图中：1-集成管头部，2-集成管尾部，3-封底托盘，4-管头罩，5-穿孔，6-倒爪，7-药型罩，8-导爆索串管，9-安装管，10-定向槽，11-螺纹，12-凸槽，13-凹槽，14-管头罩卡扣。

具体实施方式

以临空巷道坚硬顶板深孔定向爆炸压裂现场实践为例，孔深45m，装药段30m，封孔段15m，钻孔仰角70°，钻孔直径100mm。采用煤矿许用粉状乳化炸药开展深孔射流复合爆炸压裂施工作业，取得巷道临空侧坚硬顶板沿巷道轴向整齐切落效果。结合附图1-5对本装置使用作进一步说明。

针对前述的临空巷道坚硬顶板深孔定向爆破预裂条件，选用的煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管，包括集成管体、集成管头部1、集成管尾部2、封底托盘3、管头罩4、药型罩7、导爆索串管8及安装管9；集成管外直径为64mm，内直径为60mm，集成管轴向总长度1500mm，集成管头部1和集成管尾部2的插接长度均为85mm，封底托盘3和封口管头罩4厚度均为3mm，封底托盘3和管头罩4中间均带有10mm的穿孔5，集成管体外壁面自带倒爪6。药型罩7为“v”字型，药型罩7与集成管体铸造压接成一体；药型罩7采用紫铜材质，轴向长度1324mm，开口角度50°，开口宽度在21mm左右，壁厚为1mm，在集成管体截面上对称双边布置。导爆索串管8长度1344mm，外直径10mm。集成管头部1设有凹槽13，集成管尾部2设有凸槽12；凹槽13与凸槽12相对应。管头罩4与集成管体的连接方式为或活接式，管头罩4上设有管头罩卡扣14。安装管9端部设有螺纹11；安装管9外壁两侧设有定向槽10。

煤岩深孔射流复合爆炸压裂集成管具体使用操作步骤如下：

首先，取下集成管头部1的管头罩4，将带有防滑台阶的导爆索串管8装入集成管内，防滑台阶架设在封底托盘3的穿孔5周边。

其次，将集成管尾部2置下、集成管头部1朝上，扶正导爆索串管8，将集成管内装满煤矿许用粉状乳化炸药直至与集成管头部1位置药型罩7齐平位置。

最后，采用管头罩4封堵装满炸药的集成管，并依此步骤完成20根装药集成管。

装药集成管朝临空巷道顶板深孔内安装前，以1～3根装药集成管为一组，将50m长的导爆索从集成管头部1穿向集成管尾部2，并穿过所有安装管9。将组内集成管间的头部和尾部沿凹凸槽定向插接，采用安装管9将其送至孔底，并适时调转安装管9角度使得管壁两侧的定向槽10连线始终沿巷道轴向。

第一组集成管连带导爆索安装至孔底后，防滑倒爪6可实现装药集成管在孔内的自稳，此时顺序拔出拆解安装管9。按相同步骤，将沿孔壁顺出的导爆索顺序穿过第二组集成管之间的头部和尾部以及安装管9，拽住安装管9尾部外露的导爆索，接续安装管9将第二组装药集成管送入孔内，待靠近孔内第一组集成管尾部时，适时调整安装管方向，实现两组装药集成管在孔内的对接。依此步骤顺次完成孔内其余装药集成管组的全部安装工作。

最后，采用专用封孔材料将爆破孔进行高效封堵，完成临空巷道顶板的深孔装药和封堵作业，待封孔材料凝固达到一定强度时，开展下一步的连线起爆作业。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。