本发明属于煤矿开采，涉及一种相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法。
背景技术：
1、我国大部分深部煤层主要以低透气性为主，煤矿瓦斯治理过程中，煤层渗透性是影响瓦斯抽采率的主要因素之一，为了高效瓦斯抽采，安全采煤出煤，目前煤矿井下普遍采用水力压裂、水力割缝和气体相变致裂等增透方式。
2、而水压致裂技术又有各自的适用局限性：煤层水力压裂在岩孔和煤孔中增透，若采用高压致裂方式会导致岩孔的破裂的不规则性，在突破岩体的裂隙深入煤体的同时，煤层顶板区域也将产生破裂，存在高压区域裂隙的不规则性延展。水力割缝增透技术针对煤体在增透区域内能有效解析吸附瓦斯，提高瓦斯抽采率，但是在操作过程中形成强冲击波作用于煤层极易诱发抱钻等现象，影响增透效果。
3、气体相变致裂技术在煤矿中是一种用于提高采矿效率和安全性的方法。该技术利用气体的相变特性，通过注入高压气体或气体混合物，在煤矿裂隙中产生相变，从而形成巨大的压力，使煤体裂开，达到致裂效果。气体相变致裂在岩体和煤体的增透过程同样存在不规则裂隙延展。
4、以上增透方法均难以达到工艺高效的连续性和存在煤岩孔的致裂的不规则性。因此，针对该问题，如何定向对目标区域的致裂和使煤岩体孔裂隙充分发育的情况下得到扩展和延伸，成为了现有增透方法现场应用的技术瓶颈。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法。
2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，针对煤层顶底板岩体和/或中硬煤体，在钻杆上加装单组或串联多组相变爆轰金属射流装备，并用钻杆推入至目标区域，通过相变爆轰金属射流装备对目标区域进行定向卸压增渗；
4、所述相变爆轰金属射流装备包括连接于钻杆上的承压封隔装置和射孔器，所述承压封隔装置设于射孔器的后端，用于将射孔器密封在钻孔内；所述射孔器的内部设有爆轰腔，所述射孔器的侧壁上设有若干个与所述爆轰腔连通的子弹孔，所述子弹孔内设有将其密封的子弹头；所述射孔器的两端分别可拆卸式连接有一个储气罐；两个所述储气罐中均装有液态二氧化碳，其中一个储气罐中设有相变激发器，另一个储气罐中设有相变瞬延时激发器；
5、两个所述储气罐与所述爆轰腔之间分别设有阻隔垫，所述阻隔垫在设定压力下失效，将储气罐内腔与爆轰腔导通；所述相变激发器、相变瞬延时激发器均用于激发储气罐中液态二氧化碳相变成气态，且相变瞬延时激发器的激发时间晚于相变激发器；
6、所述相变激发器启动后，将对应储气罐中的液态二氧化碳相变为气态，产生的高压爆轰能量冲破阻隔垫，进入射孔器将所述子弹头定向喷射进入目标区域，在目标区域中产生第一次增渗孔；相变瞬延时激发器在设定延时后启动，将对应储气罐中的液态二氧化碳相变为气态，产生的高压爆轰能量冲破阻隔垫，经射孔器上的子弹孔进入第一次增渗孔中，对目标区域进行第二次致裂增渗。
7、进一步，对于中硬煤体，使用钻机和低压水向中硬煤体施工长度不大于100m的本煤层钻孔，钻进至目标长度后，退出钻杆并关闭低压水，使用钻机连接钻杆推入相变爆轰金属射流装置，到达目标位置后，利用承压封堵装置进行内部钻孔空间密闭，使用定位装置进行装置的定向，最后激发相变爆轰金属射流进行复合增渗，实现中硬煤体下钻孔周围大面积卸压增渗。
8、进一步，对于煤层顶底板岩体，使用定向钻机进行煤层顶底板岩体施工长度大于100m深度的钻孔；钻进至目标长度后，退出钻杆，使用钻机连接钻杆推入多个串联的相变爆轰金属射流装置；到达目标位置后，进行封堵内部钻孔空间，确定位置后激发多个相变爆轰金属射流进行复合增渗，实现煤层顶底板岩体钻孔定向卸压增渗。
9、进一步，根据增渗区域进行一次或多次卸压增渗操作，在煤层顶底板岩体和煤体中均采用后退式增渗工艺，工艺结束后进行装置安全回收。
10、进一步，钻孔在施工完毕后，进行钻孔内钻屑的清理；采用的相变爆轰金属射流装置的整体长度为1.2m。
11、进一步，所述相变爆轰金属射流装备中，两个所述储气罐远离射孔器的一端均设有加充装置，所述加充装置上设有注液孔和排液孔，所述加充装置一端与储气罐连通，另一端设有与其密封连接的密封堵头；所述承压封隔装置包括至少两个间隔设置的承压密封器，靠近加充装置的承压密封器和与其相邻的加充装置之间可拆卸式连接。
12、进一步，所述钻杆、承压封隔装置、密封堵头、加充装置、储气罐、射孔器之间的连接采用螺纹连接；所述密封堵头、加充装置、储气罐、射孔器之间的连接处还设有密封圈。
13、进一步，所述子弹孔延伸并凸出射孔器外壁2cm；所述子弹头为金属弹头。
14、进一步，所述相变爆轰金属射流装备中，设有相变激发器的储气罐内的液态二氧化碳的储气量小于设有相变瞬延时激发器的储气罐内的液态二氧化碳的储气量，两者的储气量比例为1:1.5～1:2。
15、进一步，所述相变爆轰金属射流装备中，相变激发器与相变瞬延时激发器之间的激发时间间隔为1s；两个所述阻隔垫的承压能力不同，靠近相变瞬延时激发器一侧的阻隔垫的极限承压能力大于靠近相变激发器一侧的阻隔垫的极限承压能力。
16、本发明的有益效果在于：
17、1、提高增渗效率：通过采用相变爆轰技术，可以在煤层顶底板岩体和中硬煤体中产生定向的高压金属射流，从而形成致裂孔和增渗孔。相比传统的水力压裂和气体相变致裂技术，本发明能够更有效地在目标区域内形成规则的裂隙网络，显著提高煤层的渗透性。
18、2、定向控制能力强：本发明通过在钻杆上加装单组或多组相变爆轰金属射流装备，并利用承压封隔装置和定位装置，能够实现对目标区域的精准定位和定向卸压增渗，避免了传统方法中不规则裂隙延展的问题，提高了致裂效果的可控性。
19、3、减少操作风险：相变爆轰金属射流技术能够在低压条件下实现高效增渗，避免了高压水力压裂过程中可能引发的煤层顶板区域破裂和强冲击波作用引发的抱钻现象，降低了操作风险，提高了施工安全性。
20、4、适用范围广：本发明不仅适用于中硬煤体的增渗作业，还适用于煤层顶底板岩体的增渗操作。通过采用串联多个相变爆轰金属射流装备，可以实现对大面积区域的连续复合增渗，提高了工艺的适用性和灵活性。
21、5、高效连续作业：本发明的相变爆轰定向金属射流装备可以实现单次或多次连续复合增渗作业，提高了施工效率。同时，工艺结束后，装置能够安全回收，便于后续操作和维护。
22、6、增渗效果显著：通过利用相变爆轰技术和金属射流装备，本发明能够在目标区域内产生高压爆轰能量，定向喷射金属弹头，形成致裂孔和增渗孔。多次激发和复合增渗作业可以进一步扩展裂隙网络，提高煤层的渗透性和瓦斯抽采率，增渗效果显著。
23、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
1.一种相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：针对煤层顶底板岩体和/或中硬煤体，在钻杆上加装单组或串联多组相变爆轰金属射流装备，并用钻杆推入至目标区域，通过相变爆轰金属射流装备对目标区域进行定向卸压增渗；
2.根据权利要求1所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：对于中硬煤体，使用钻机和低压水向中硬煤体施工长度不大于100m的本煤层钻孔，钻进至目标长度后，退出钻杆并关闭低压水，使用钻机连接钻杆推入相变爆轰金属射流装置，到达目标位置后，利用承压封堵装置进行内部钻孔空间密闭，使用定位装置进行装置的定向，最后激发相变爆轰金属射流进行复合增渗，实现中硬煤体下钻孔周围大面积卸压增渗。
3.根据权利要求1所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：对于煤层顶底板岩体，使用定向钻机进行煤层顶底板岩体施工长度大于100m深度的钻孔；钻进至目标长度后，退出钻杆，使用钻机连接钻杆推入多个串联的相变爆轰金属射流装置；到达目标位置后，进行封堵内部钻孔空间，确定位置后激发多个相变爆轰金属射流进行复合增渗，实现煤层顶底板岩体钻孔定向卸压增渗。
4.根据权利要求2或3所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：根据增渗区域进行一次或多次卸压增渗操作，在煤层顶底板岩体和煤体中均采用后退式增渗工艺，工艺结束后进行装置安全回收。
5.根据权利要求2所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：钻孔在施工完毕后，进行钻孔内钻屑的清理；采用的相变爆轰金属射流装置的整体长度为1.2m。
6.根据权利要求1所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：所述相变爆轰金属射流装备中，两个所述储气罐远离射孔器的一端均设有加充装置，所述加充装置上设有注液孔和排液孔，所述加充装置一端与储气罐连通，另一端设有与其密封连接的密封堵头；所述承压封隔装置包括至少两个间隔设置的承压密封器，靠近加充装置的承压密封器和与其相邻的加充装置之间可拆卸式连接。
7.根据权利要求6所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：所述钻杆、承压封隔装置、密封堵头、加充装置、储气罐、射孔器之间的连接采用螺纹连接；所述密封堵头、加充装置、储气罐、射孔器之间的连接处还设有密封圈。
8.根据权利要求1所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：所述子弹孔延伸并凸出射孔器外壁2cm；所述子弹头为金属弹头。
9.根据权利要求1所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：所述相变爆轰金属射流装备中，设有相变激发器的储气罐内的液态二氧化碳的储气量小于设有相变瞬延时激发器的储气罐内的液态二氧化碳的储气量，两者的储气量比例为1:1.5～1:2。
10.根据权利要求1所述的相变爆轰定向金属射流增渗工艺方法，其特征在于：所述相变爆轰金属射流装备中，相变激发器与相变瞬延时激发器之间的激发时间间隔为1s；两个所述阻隔垫的承压能力不同，靠近相变瞬延时激发器一侧的阻隔垫的极限承压能力大于靠近相变激发器一侧的阻隔垫的极限承压能力。
