CN102852506B - 一种高压气动爆破卸压增透方法 - Google Patents

一种高压气动爆破卸压增透方法 Download PDF

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Abstract

一种高压气动爆破卸压增透方法，包括在煤层中施工爆破钻孔，在爆破钻孔中间隔进行高压水射流割缝作业，使爆破钻孔周围煤体内形成引导缝槽；在爆破钻孔中送入顶部封堵的爆破钢管，爆破钢管的前部开有若干气孔，对爆破钻孔的孔口向内进行8-10m的密封段，形成水泥塞；在爆破钢管外露端经管路与高压气站相连接，打开设在管路上的阀门注入高压气，使高压气体经由爆破钢管从若干气孔中喷出，在原有煤体裂隙和割缝所形成的缝槽、裂隙的基础上，高压气体的瞬间冲击爆破作用会使原有缝槽、裂隙不断扩大，并产生很多新的裂隙，最终使煤体内形成以爆破钻孔为中心相互连通的大裂隙网，达到煤体卸压增透的目的。且其操作简单、易于实现、效果显著。

Description

一种高压气动爆破卸压增透方法
技术领域
本发明涉及一种高压气动爆破卸压增透方法，尤其适用于煤矿井下区域瓦斯治理的煤体卸压增透。
背景技术
我国煤矿的瓦斯地质条件较为复杂，其中高瓦斯煤层占50%-70%，而低透气性煤层又占其中的70%左右。因此，应把瓦斯的防治工作作为煤矿安全工作的重中之重，但对于低透气性煤层来说，为达到较佳的瓦斯治理效果，应把有效实现煤体的卸压增透作为首要工作。目前，煤体卸压增透方法有很多，如开采保护层、定向水力压裂、深孔松动爆破、水力冲孔等。开采保护层已被证明是一种行之有效的方法，但其对煤层赋存条件要求比较苛刻，不是所有的煤层均可应用此法；定向水力压裂方法效果亦很显著，前苏联经验表明：可使瓦斯抽采率达到60%左右，但是在压裂裂缝周围会产生应力集中区，形成潜在的安全隐患，另外，该方法对钻孔密封的要求较高，在井下进行定向水力压裂的工作时，频繁出现注入煤体内部的高压水从孔口上部流出的现象；而水力冲孔对地应力大、瓦斯压力大、煤质松软易粉化流变的有自喷能力的软分层，效果良好，但其所需水量大、工艺复杂，不易推广利用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中的不足，提供一种操作简单、易于实现、效果显著的煤体卸压增透方法。
技术方案：本发明的高压气动爆破卸压增透方法，包括在煤层中施工爆破钻孔，在所述的爆破钻孔中间隔进行高压水射流割缝作业，使爆破钻孔周围煤体内形成引导缝槽；在爆破钻孔中送入顶部封堵的爆破钢管，爆破钢管的前部开有若干气孔，对爆破钻孔的孔口向内进行8-10m的密封段，形成水泥塞；在爆破钢管外露端经管路与高压气站相连接，打开设在管路上的阀门注入高压气，使高压气体经由爆破钢管从若干气孔中喷出，实现高压气动爆破煤体。
所述注入的高压气压力为25Mpa。
有益效果：由于气体是一种可压缩流体，尤其对高速流动的气体更是如此，且气体的压缩系数一般都很大，空气在一个大气压下的等温压缩系数 ,而水在同样情况下为，可见空气比水的压缩系数大五个数量级，故在高压气体瞬间得以释放时，会产生巨大的能量。因此本发明利用高压气体对煤体进行高压气动爆破，并辅以水力割缝措施，是实现煤体卸压增透的一种有效方法。本发明采用在爆破钻孔成孔之后，先进行水力割缝作业，形成高压气体引导缝槽和裂隙，使得高压气动爆破后，裂隙的产生和贯通效果更好；对爆破钻孔开口段进行密封之后，突然间打开阀门，高压气体经由爆破钢管从气孔迅速喷出作用于周围煤体，高压气体的瞬间冲入、膨胀使得原有缝槽、裂隙不断扩大及产生新的裂隙，随后进入裂隙网内的高压气体，在裂隙内形成小的局部气动爆破，使煤体裂隙不断扩大、贯通，从而裂隙越变越大，产生的新裂隙越来越多，如此循环下去，最终在煤体内形成以爆破钻孔为中心相互连通的大裂隙网，达到煤体卸压增透的目的，从而提高瓦斯抽采率，解决高瓦斯低透气性煤层渗透率低、瓦斯抽采效果差的技术难题。且其操作简单、易于实现、效果显著。 
附图说明
附图是本发明所述高压气动爆破方法的纵向剖视图。
图中 1.高压气站；2. 阀门；3.爆破钢管；4.水泥塞；5.爆破钻孔；6.气孔；7.煤层；8.引导缝槽。
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：
本发明的高压气动爆破卸压增透方法，首先按常规在煤层7中施工爆破钻孔5，爆破钻孔5的深度为25-30m；爆破钻孔5成孔之后，在爆破钻孔5中由里向外间隔进行高压水射流割缝作业，使爆破钻孔5内部周围的煤体内形成等间距的引导缝槽8；割缝一方面能使煤体产生更多的裂隙，增强煤体的卸压增透效果，另一方面，这些缝槽和裂隙能够起到引导、控制作用，使得高压气体集中冲击于几个方向，裂隙的产生和贯通效果更好，爆破效果更好；在爆破钻孔5中送入顶部封堵的爆破钢管3，爆破钢管3的前部封闭端外壁上开有若干气孔6，采用满足耐高强度气动冲击要求的密封材料及工艺对爆破钻孔5的孔口段进行密封，形成8-10m的水泥塞4；也可采用“强弱强”的密封方法对爆破钻孔5的孔口段进行密封，“强弱强”密封的孔口密封段的两端为强度较高的封孔材料，中间段为塑性较高的封孔材料，两端的高强度封孔材料可以有效阻挡高压气体冲击波，同时中间段的高塑性封孔材料能够有效吸收冲击波，可以实现有效的密封，保证良好的爆破效果。将爆破钢管3的开口端通过阀门2与高压气站1连接，阀门2是一个快速启动开关，以实现高压气体的瞬间释放，同时可设为远程控制开关，通过传感器进行操控，以达到安全要求。打开设在管路上的阀门2注入高压气，注入的高压气体压力为25Mpa，高压气体经由爆破钢管3从若干气孔6中喷出，作用于周围煤体形成新的缝隙，在原有裂隙和割缝缝槽、裂隙存在的基础上，切割能力很强的高压气体不断作用于煤体，同时，高压气体瞬间冲入煤体，会不断扩大原有裂隙，这样裂隙的数目和尺寸均大大增加，而后更多的高压气体进入不断增多、增大的煤体裂隙中，由于高压气体的压缩系数很大，故裂隙中的高压气体蕴含着巨大的膨胀能，随着气体体积的不断膨胀，会在裂隙中形成一个个局部气动爆破，使煤体裂隙变得更多，尺寸变得更大，并不断地交汇贯通，这样会有更多的高压气体进入煤体裂隙之中，如此不断地积累叠加、循环反复，最终在煤体内形成以爆破钻孔为中心相互贯通的大裂隙网，从而达到煤体卸压增透的目的，实现高压气动爆破煤体。

Claims (1)

1.一种高压气动爆破卸压增透方法，包括在煤层（7）中施工爆破钻孔（5），其特征在于：在所述的爆破钻孔（5）中间隔进行高压水射流割缝作业，使爆破钻孔（5）周围煤体内形成引导缝槽（8）；在爆破钻孔（5）中送入顶部封堵的爆破钢管（3），爆破钢管（3）的前部开有若干气孔（6），对爆破钻孔（5）的孔口向内进行8-10m的密封段，形成水泥塞（4）；在爆破钢管（3）外露端经管路与高压气站（1）相连接，打开设在管路上的阀门（2）注入高压气，使高压气体经由爆破钢管（3）从若干气孔（6）中喷出，实现高压气动爆破煤体，所述注入的高压气压力为25MPa。
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