CN101644156B - 煤岩体水力爆破致裂弱化方法 - Google Patents

煤岩体水力爆破致裂弱化方法 Download PDF

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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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