CN101644156B - 煤岩体水力爆破致裂弱化方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤岩体水力爆破致裂弱化方法，采用水力爆破致裂使煤岩体的结构发生改变，先在煤层内打钻孔，在孔中放入水胶炸药；然后进行封孔和注水，注水到设定压力，以不产生水压裂缝为准，停止注水，引爆炸药进行水压爆破，使钻孔围岩破裂，在钻孔周边产生大量的裂隙；然后进行水力致裂，在裂隙水压力的作用下，沿爆生裂隙扩展，形成数目较多的水压裂隙。既可有效的弱化煤岩体的强度，也可以降低弱化区域的围岩应力，又可提高煤层的透气性；是煤矿改善顶煤的冒放性、防治冲击矿压、防治煤与瓦斯突出、提高瓦斯抽采效率的有效技术途径。其工艺简单，施工方便，安全可靠，易操作，控制性好。
Description
煤岩体水力爆破致裂弱化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水力致裂弱化方法，尤其是一种煤岩体水力爆破致裂弱化的方法。 背景技术
[0002] 在煤炭开采过程中，采用放顶煤采煤法，如遇到坚硬顶煤时，便会难以放出顶煤， 必须采取松动上覆煤的措施才能使顶煤放出，目前的处理方法一种是直接钻眼，然后装炸 药爆破，以此使放顶煤或顶板松动，但该方法对弱化顶煤或顶板效果较差，若药量控制不 当，易造成安全隐患；其次是单纯采用水力致裂法，该方法需要注入的水压非常大，不易控 制孔内裂隙的扩展，且水力致裂的大裂缝数目少，操作要求比较高，控制不好易产生危险； 在煤岩体水力致裂弱化时，需要掌握圆孔水压裂缝的起裂、扩展和失稳扩展三阶段的裂缝 扩展方向和长度及其与时间的关系。根据水压裂缝扩展的模拟实验结果，水力致裂弱化主 要形成水压主裂缝和翼型分支裂隙，水力致裂的大裂缝数目少。如何改善坚硬厚顶煤冒放 性、处理坚硬顶板、煤岩体强度弱化防治冲击矿压、改善煤层透气性和防治煤与瓦斯突出等 的有效技术途径，对于保障煤矿的安全高效生产具有重要的理论和现实意义。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种工艺简单，操作方便，控制 性好，安全可靠，效果好的煤岩体水力爆破致裂弱化方法。
[0004] 本发明的煤岩体水力爆破致裂弱化方法：包括用钻机向预开采的煤岩体打水力致 裂弱化的钻孔，在钻孔内放入水胶炸药，并将引线引至钻孔外；
[0005] a、用封孔器或水泥砂浆将钻孔孔口封住后，向钻孔内注水，当注水到设定压力时， 停止注水；
[0006] b、引爆水胶炸药进行水压爆破，在爆生压力作用下，使钻孔周边产生大量的裂 隙；
[0007] C、注入高压水，使钻孔周边的裂隙进一步扩展，形成水压裂隙。
[0008] 所述的钻孔的深度不小于5m ；所述的注水压力不小于SMPa ；要求爆生裂隙的长度 大于3〜5倍的钻孔直径。
[0009] 有益效果：在坚硬煤体弱化中，能改善顶煤冒放性和降低冲击矿压危险性，提高煤 层致裂裂隙的范围，便于瓦斯抽采及防治煤与瓦斯突出，以达到较为理想的技术效果。采用 水力爆破致裂使煤岩体的结构产生改变，以增加水压裂缝数目，并提高了煤层的透气性，有 效弱化了煤岩体的强度，降低了弱化区域的围岩应力，能有效解决水力致裂的大裂缝数目 少的问题，是煤矿改善顶煤的冒放性、防治冲击矿压、防治煤与瓦斯突出、提高瓦斯抽采效 率的有效技术途径，对防止上覆顶板大面积悬着而产生的冲击矿压具有重要意义。其工艺 简单，控制性好，施工方便，安全可靠，效果好，具有广泛的实用性。附图说明
[0010] 附图是本发明的井下煤层水力爆破致裂弱化实例结构示意图
[0011] 图中1 ： 1-砂岩，2-煤层，3-钻孔，4-水胶炸药，5-引线，6-封孔器，7_高压注水管。
具体实施方式
[0012] 下面结合附图对本发明的实施作进一步描述：
[0013] 实施例一：某矿煤层的平均厚度为細，煤层2的硬度为f = 3，为近水平煤层2，上 覆岩层为坚硬的砂岩1，其平均厚度25m，在煤矿井下采煤工作面煤层2内，采用钻机朝顶板 打水力致裂弱化钻孔3，钻孔3的深度为20m，孔径为60mm。孔的间距约为15m，在孔中放 入水胶炸药4，装药量为40g。并将引线5引至钻孔外，之后采用封孔器6或水泥砂浆将钻 孔孔口封住，然后通过高压注水管7向钻孔内注入高压水，以不产生水压裂缝为准，停止注 水，引爆水胶4炸药进行水压爆破，在爆生压力作用下，使钻孔3围岩破裂，在钻孔3周边产 生大量的裂隙，要求爆生裂隙的长度大于3〜5倍的钻孔3直径；然后注入约IOMPa的高压 水，进行水力致裂，在裂隙水压力的作用下，沿爆生裂隙扩展，形成数目较多的水压裂隙，以 此达到了弱化煤岩体的目的，冒落的破碎顶板能够填满采空区。
[0014] 实施例二 ：某煤矿层的平均厚度为9m，煤层2的硬度为f = 4，为近水平煤层，采放 比为1 ： 2，在煤矿井下采煤工作面的煤层2内，采用钻机朝顶板打钻孔3，钻孔3的深度为 50m，孔径为60mm，孔的间距为15m。在孔中放入水胶炸药4，装药量为60g，并将引线5引至 钻孔外，之后采用封孔器6或水泥砂浆将钻孔孔口封住，然后通过高压注水管7向钻孔内注 入高压水，以不产生水压裂缝为准，停止注水，引爆水胶炸药4进行水压爆破，在爆生压力 作用下，使钻孔围岩破裂，在钻孔周边产生大量的裂隙，要求爆生裂隙的长度大于3〜5倍 的钻孔直径；然后注入约15MPa的高压水，进行水力致裂，在裂隙水压力的作用下，沿爆生 裂隙扩展，形成数目较多的水压裂隙，以达到了弱化煤岩体的要求，可以顺利放出顶煤以及 冒落的破碎顶板能够填满采空区。
Claims (2)
1. 一种煤岩体水力爆破致裂弱化方法，包括用钻机向预开采的煤岩体打水力致裂弱化 的钻孔（3)，在钻孔（3)内放入水胶炸药G)，并将引线（5)引至钻孔（3)夕卜，其特征在于：a、用封孔器（6)或水泥砂浆将钻孔C3)孔口封住后，向钻孔（3)内注水，当注水到设定 压力时，停止注水；b、引爆水胶炸药（4)进行水压爆破，在爆生压力作用下，使钻孔C3)周边产生大量的裂隙；c、注入压力不小于SMPa的高压水，使钻孔（3)周边的裂隙进一步扩展，形成水压裂隙， 使爆生裂隙的长度大于3〜5倍的钻孔直径。
2.根据权利要求1所述的煤岩体水力爆破致裂弱化方法，其特征在于：所述的钻孔（3) 的深度不小于5m。
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