CN103161493B - 气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法 - Google Patents

气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法 Download PDF

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Abstract

一种气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法,通过煤层注水和改变传统爆破的装药结构,使普通气固两相爆破转变为气液固三相爆破。通过水压爆破产生水中冲击波、射流及二次压力波等作用来增强爆破效果,在钻孔形成后,首先通过注水润湿煤体,改变钻孔周围煤体的物理力学性质,使气固两相煤体转变为气液固三相介质,并把应力集中带推向煤体深部,减小应力集中;使爆破孔周围及影响区域内的煤层裂隙张开、发育,裂隙之间相互贯通,形成裂隙网络,消除应力集中,为煤层卸压瓦斯流动提供通道,从而达到防治冲击地压与瓦斯突出的目的。

Description

技术领域
[0001] 本发明涉及气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法,尤其适用于高应力、 高瓦斯和低透气性突出煤层下向穿层钻孔区域性卸压增透。 气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法
背景技术
[0002] 冲击地压是煤矿开采过程中最严重的灾害之一,特别是随着煤矿开采深度的增 力口,地应力和瓦斯压力显著升高,极易造成煤与瓦斯突出事故,给煤矿的安全生产带来极大 的威胁。冲击地压灾害已成为制约煤矿高效集约化开采和安全生产的重要因素。目前常用 的卸压增透措施主要有深孔控制爆破、水力割缝、水力压裂和煤层注水等,这些方法都存在 着一定的缺点,卸压增透效果持续性差,甚至可能导致局部的应力集中,增加突出危险性, 常出现效检超标、回采速度缓慢等问题,传统的技术手段已经不能满足防治冲击地压与瓦 斯突出双重灾害耦合作用下的复杂动力灾害的要求。
发明内容
[0003] 技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足之处,提供一种方法简单、提高 卸压增透效果,减少突出危险的气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法。
[0004] 技术方案:本发明的气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法:
[0005] a、从顶板岩巷向煤层施工爆破孔和抽采孔,孔间距为3m,爆破孔的终孔位置穿过 煤层0· 5m ;
[0006] b、采用密封材料对爆破孔和抽采孔进行密封,然后对爆破孔进行高压注水;
[0007] c、去除爆破孔内的密封材料,向爆破孔内送入内部分段装有药包的PVC套管,在 分段装入PVC套管内的药包两端及间隔段充填黄泥封堵段;
[0008] d、装药完成后,再次向爆破孔内进行常压注水,直至注水充满PVC套管周围的空 隙,然后再次用密封材料对爆破孔进行密封;
[0009] e、待封孔材料凝固后,对爆破孔实施爆破,完成钻孔气液固三相耦合爆破,然后, 通过抽采孔进行瓦斯抽采;
[0010] 所述步骤a中的向爆破孔内注水4〜6小时的注水压力控制在9. 5-10. 5MPa ;所 述PVC套管的前端装有防进水的圆木锥。
[0011] 有益效果:本发明将钻孔施工技术、煤层注水技术和水压爆破技术相结合,通过深 孔注水软化煤体,使水与煤岩体充分耦合后进行分段式水压爆破。先采取深孔注水软化煤 体,使水与煤岩体充分耦合后进行多段式水压爆破,利用水的不可压缩性传递及增强爆破 能量,提高爆破的卸压增透效果,有效地解决开采过程中的冲击地压和煤与瓦斯突出问题。 通过深孔注水改变了煤岩体的物理力学性能,降低了煤岩体集聚弹性能的能力,利用水的 不可压缩性,无损失和均匀地传递能量,同时分段式爆破能够形成爆炸冲击波的叠加,增强 爆破效果,使炸药爆炸的能量充分对煤岩体进行破碎致裂弱化。通过爆破孔内产生的水中 冲击波、爆生气体尖劈作用、水射流及气泡脉动产生的二次压缩波使爆破孔周围产生裂隙 网,煤体集中应力向深部转移,煤体透气性增大,减少了突出势能,确保煤矿的安全生产。该 方法卸压增透效果好,操作工艺简单,能够减少钻孔数量309Γ50%,提高瓦斯抽采浓度60%, 开采速度提高209Γ30%,具有极好的推广应用价值。
附图说明
[0012] 图1是本发明气液固三相耦合爆破钻孔布置图。
[0013] 图2是多段式水压爆破钻孔装药示意图。
[0014] 图中:1_爆破孔,2-抽采孔,3-药包,4-密封材料,5-圆木锥,6-黄泥封堵段,7-PVC套管,8-起爆线。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0016] 本发明的气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法,先根据煤层地质参数: 煤层厚度、倾角、走向、瓦斯参数及巷道的布置情况,确定钻孔的布置参数,包括钻孔倾角、 穿过煤层长度,确定爆破孔1和抽采孔2的间距为3m,爆破孔1终孔位置穿过煤层0. 5m。按 常规施工钻孔,钻孔施工完成后,采用聚氨脂密封材料4对爆破孔和抽采孔进行密封,确保 爆破孔能够承受15MPa以上的压力。封孔完成、待封孔材料凝固后,向爆破孔1内进行高压 注水,注水压力控制在9. 5-10. 5MPa,注水时间4~6小时,此时,由于煤体含水量较少,高压 水能够迅速在钻孔周围煤体内扩散,达到润湿煤体、降低煤体弹性势能的作用,同时,使煤 体由气固两相介质转变为气液固三相介质。注水结束后,去除爆破孔1内的密封材料4,向 爆破孔1内送入内部分段装有药包3的PVC套管7,在分段装入PVC套管内的药包两端及间 隔段充填黄泥封堵段6,在PVC套管7的前端用圆木锥5进行封堵,PVC套管7内药包3的 位置需设置在煤层厚度范围内,保证爆炸产生能量用来破裂煤体。完成送药后,将起爆线8 引至孔口位置,再次用密封材料4对爆破孔1进行封孔,封孔完成后,向爆破孔1内进行常 压注水,使PVC套管7周围的空隙内充满水为至。之后,通过起爆线8进行钻孔水压爆破, 爆破过程中,井下人员要远离爆破点。通过爆破,可以有效地破裂煤体,使钻孔周围煤体裂 隙发育,产生裂隙网络,为瓦斯的流动提供通道,同时消除应力集中,使地应力向深部转移, 从而实现弱化冲击地压和增透的目的。爆破完成后,对抽采孔2进行瓦斯抽采,消除煤与瓦 斯突出危险,从而保障安全生产。

Claims (3)

1. 一种气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法,包括从顶板岩巷向煤层施工间 隔交替爆破孔(1)和抽采孔(2),其中爆破孔(1)的终孔位置穿过煤层0. 5m ;采用密封材料 (4)密封爆破孔(1)和抽采孔(2),其特征在于: a、 向爆破孔(1)内注水4〜6小时; b、 去除爆破孔(1)内的密封材料(4 ),向爆破孔(1)内送入内部分段装有药包(3 )的PVC 套管(7),在分段装入PVC套管(7)内的药包(3)两端及间隔段充填黄泥封堵段(6); c、 再次向爆破孔(1)内进行常压注水,直至注水充满PVC套管(7)周围的空隙,再用密 封材料(4 )对爆破孔(1)进行密封; d、 待封孔材料凝固后,对爆破孔(1)实施爆破,完成钻孔气液固三相耦合爆破,然后,通 过抽采孔(2)进行瓦斯抽采。
2. 根据权利要求1所述的气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法,其特征在 于:所述步骤a中的向爆破孔(1)内注水4〜6小时的注水压力控制在9. 5-10. 5MPa。
3. 根据权利要求1所述的气液固三相耦合爆破弱化冲击地压及增透方法,其特征在 于:所述PVC套管(7)的前端装有防进水的圆木锥(5)。
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