CN101614135A - 钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法 - Google Patents

钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法 Download PDF

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Abstract

一种钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法，最适用于高瓦斯低透气性煤层区域性的瓦斯抽采。在采煤或掘进工作面前方的煤层上交替布置顺层或穿层抽放孔和爆破孔孔位；逐一对抽放孔进行施工作业，并进行割孔和瓦斯抽采；逐一施工爆破孔，并进行爆破作业，通过爆破孔内爆生气体尖劈作用，使炮孔周围产生柱状的压缩粉碎圈和一沿爆破孔和抽放孔连心线方向的贯穿爆破裂隙体，使地应力转移、煤体透气性增大，煤体内部卸压、有利于煤体中瓦斯的排放。煤体透气性可提高20～50倍左右，单孔瓦斯抽采量平均可提高5－10倍，瓦斯抽采浓度≥50％，回采工作面瓦斯抽放率≥80％，钻爆抽卸压增透后，预抽瓦斯时间可缩短一半，瓦斯抽放钻孔数减少20～30％。实现高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯的安全、高效、均匀抽采。

Description

钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法
技术领域
本发明涉及钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法，尤其适用于高瓦斯低透气性煤层区域性的瓦斯抽采。
背景技术
高瓦斯低透气性煤层的开采往往伴随着大量瓦斯涌出，特别是随着煤炭生产的高效集约化和开采深度的增加，瓦斯涌出量越来越大，瓦斯爆炸和瓦斯突出危险的威胁越来越严重，瓦斯灾害已成为制约高效集约化开采技术发展和安全生产的最重要因素。因此，如何有效地解决高瓦斯煤层开采过程中的瓦斯涌出问题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。我国自20世纪70年代以来对高瓦斯低透气性和突出危险煤层进行了多种瓦斯抽采卸压增透技术的探索性试验研究。
解决高瓦斯低透气性煤层开采过程中的瓦斯涌出问题的主要措施是瓦斯抽采。通过瓦斯抽采，不仅可以有效地减少煤层开采过程中的瓦斯涌出，确保煤矿生产的安全性；同时，抽采出来的高浓度瓦斯又可加以利用，实现双能源开采。但是，由于高瓦斯低透气性煤层的透气性低，常规抽采难度大、效果差，需要采取卸压增透的技术措施。目前采用的高瓦斯低透气性煤层卸压增透技术措施主要有深孔松动爆破、水力冲孔、水力割缝和煤层注水等，这些方法均存在钻孔有效影响范围小、工作面钻孔施工工作量大和抽采效率低的问题，需要采取其它更为有效的卸压增透方法，扩大钻孔有效影响范围，提高本煤层瓦斯抽采效果。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法，采用控制预裂爆破后，提高钻孔卸压影响范围，并结合抽采钻孔密封技术，增加单钻孔瓦斯流量及煤层瓦斯抽采效率。
技术方案：本发明的三位一体瓦斯抽采方法：
(1)在采煤或掘进工作面前方的煤层上交替布置顺层或穿层抽放孔和爆破孔孔位；
(2)逐一对交替布置抽放孔进行施工作业，每施工一个抽放孔，对其进行常规封孔作业，并通过抽放孔管、汇流管和支管将钻孔连入抽采管网，对煤层进行瓦斯抽采；
(3)逐一施工交替布置爆破孔，用PVC管对每一个爆破孔进行正向装药，确定连线无误后对其进行封孔；
(4)再次确认炮线连线无误，实行起爆作业；
(5)继续下一个爆破孔的施工作业，直至完成该工作面爆破孔作业；
(6)进行下一工作面的循环作业时，为保证作业安全和有利于整体卸压，需要留有不小于10～30m的超前安全距离。
所述抽放孔和爆破孔顺层钻孔深度为8～15m，穿层钻孔深度20～40m；所述的爆破孔的封孔长度为孔深的25％～40％。
有益效果：本发明将钻孔施工技术、控制预裂爆破技术与钻孔抽放技术相结合，实现钻、爆、抽三位一体，尤其适用于高瓦斯低透气性煤层区域性的瓦斯抽采。在煤层内分别布置爆破孔和抽放孔，由于抽放孔兼有控制、导向作用，爆破孔爆破后，在介质内部的炮孔周围产生一柱状的压缩粉碎圈和沿爆破孔与控制孔连心线方向的贯穿爆破破裂面。由于爆生气体的尖劈作用使初始裂隙和原生裂隙的扩展、张开，最后形成了包括压缩粉碎圈、径向裂隙和横向裂隙及次生裂隙圈在内的连通裂隙网体，使地应力转移、煤体透气性增大，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件。可使高瓦斯低透气性难抽采煤层转变为容易抽采煤层，单孔瓦斯抽采量平均可提高5-10倍，瓦斯抽采浓度≥50％，回采工作面瓦斯抽放率≥80％，钻爆抽卸压增透后，预抽瓦斯时间可缩短一半，瓦斯抽放钻孔数减少20～30％。实现了高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯的安全、高效、均匀抽采，变高瓦斯突出危险煤层为低瓦斯无突出危险煤层，其方法简单，易操作，效果好，抽采效率高。
附图说明
图1是本发明的钻孔布置示意图。
图2是本发明的钻孔爆破裂隙贯穿效果示意图。
图中：1-爆破孔，2-抽放孔，3-煤体，4-裂隙。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
本发明的钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法：
(1)在采煤或掘进工作面前方的煤层3上交替布置顺层或穿层抽放孔2和爆破孔1孔位，安单排或多排布置打若干长钻孔，钻孔施工阶段普通钻孔施工工艺基本一致，可根据需要选择螺旋或者圆形钻杆；
(2)先用钻机逐一对交替布置抽放孔2进行钻孔，抽放孔2顺层钻孔深度为8～15m，穿层钻孔深度20～40m；每钻一个抽放孔2，即对其进行常规封孔，通过抽放孔管、汇流管和支管将钻孔连入抽采管网，对煤层进行瓦斯抽采，直至该区域的抽放孔相关作业完毕为止。钻孔孔口负压不低于20KPa；
(3)再逐一施工交替布置爆破孔1，爆破孔1顺层钻孔深度为8～15m，穿层钻孔深度20～40m；用PVC管对每一个爆破孔1进行正向装药，确定连线无误后对其进行封孔，爆破孔1的封孔长度为孔深的25％～40％；爆破孔1与抽放孔2的孔数比例为1∶2～3；
(4)再次确认炮线连线无误，实行起爆作业；通过爆破孔1内爆生气体尖劈作用，使炮孔周围产生柱状的压缩粉碎圈和一沿爆破孔和抽放孔连心线方向的贯穿爆破的裂隙4，使地应力转移、卸压、煤体透气性增大，以利于煤体中高压瓦斯的排放；
(5)继续下一个爆破孔1的施工作业，直至完成该工作面爆破孔作业；
(6)进行下一工作面的循环作业时，为保证作业安全和有利于整体卸压，需要留有不小于10～30m的超前安全距离。

Claims (3)

1、一种钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法，其特征在于：
(1)在采煤或掘进工作面前方的煤层(3)上交替布置顺层或穿层抽放孔(2)和爆破孔(1)孔位；
(2)逐一对交替布置的抽放孔(2)进行施工作业，每施工一个抽放孔(2)，对其进行常规封孔作业，并通过抽放孔管、汇流管和支管将钻孔连入抽采管网，对煤层进行瓦斯抽采；
(3)逐一施工交替布置的爆破孔(1)，用PVC管对每一个爆破孔(1)进行正向装药，确定连线无误后对其进行封孔；
(4)再次确认炮线连线无误，实行起爆作业；
(5)继续下一个爆破孔(1)的施工作业，直至完成该工作面的爆破孔作业；
(6)进行下一工作面的循环作业时，为保证作业安全和有利于整体卸压，需要留有不小于10～30m的超前安全距离。
2、根据权利要求1所述的钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法，其特征在于：所述抽放孔(2)和爆破孔(1)顺层钻孔深度为8～15m，穿层钻孔深度20～40m。
3、根据权利要求1所述的钻、爆、抽三位一体瓦斯抽采方法，其特征在于：所述的爆破孔(1)的封孔长度为孔深的25％～40％。
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