CN103510979B - 干冰爆炸增透装置及其抽放瓦斯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低透气性煤层的干冰爆炸增透装置及其抽放瓦斯的方法，其特征在于：起爆装置由设置在钻孔外面的起爆器、设置在钻孔内的导线、与导线连接的雷管构成，绝热储藏装置由设置在煤体中的干冰储藏室、干冰储藏室外面的内壳、内壳外面的第一真空室、第一真空室外面的外壳、连接干冰储藏室和输送杆的密封公螺纹、与密封公螺纹连接的密封母螺纹、与密封母螺纹连接的雷管腔构成，封孔装置由设置在钻孔内的聚氨酯构成，起爆装置在有限密闭空间内，利用干冰吸热升华形成的气体产生高压，造成物理爆炸，将绝热储藏装置的内壳破坏，爆炸产生的冲击波破坏煤体，为瓦斯运移提供通道，提高煤层透气性，不仅提高了瓦斯抽放率，而且保证了安全。

Description

干冰爆炸增透装置及其抽放瓦斯的方法

技术领域

 本发明属于煤矿瓦斯抽放技术领域，特别涉及一种用于低透气性煤层的干冰爆炸增透装置及其抽放瓦斯的方法。

背景技术

我国大部分煤矿为煤与瓦斯突出矿井，随着煤炭产量增大和矿井向深部延伸，煤与瓦斯突出矿井逐渐增多，煤与瓦斯突出问题成为影响安全生产的主要因素。目前防治瓦斯事故的措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯，由于大部分煤矿的可开采煤层均为突出煤层，因此预抽煤层瓦斯成为治理瓦斯的唯一措施，对于透气性较好的煤层，瓦斯抽放率高，能够有效达到预期目的，但对于透气性较低的煤层，仅用钻孔抽放已无法满足当前煤矿安全形势的需要。如今，虽然也有“水力化”强化瓦斯抽放的方法，如“水力割缝”、“水力冲孔”、“水力压裂”及“水射流割缝”等，但在实施过程中发现水对煤体的浸润不利于瓦斯解吸及抽放，并且因钻孔无法及时排水导致瓦斯流动通道堵塞，从而造成瓦斯抽放率较低。利用压缩气体膨胀产生的压力破坏煤体、形成裂隙，能够为瓦斯渗流提供有效通道，最终达到提高瓦斯抽放率的目的，同时避免了水对瓦斯流动的抑制作用，对于井下采用压缩气体强化瓦斯抽采措施的有在煤层中注N₂，该技术主要利用N₂强吸附性驱替瓦斯，但其系统装置较为庞大，不能实现连续注N₂；利用CO₂相变致裂技术，通过升温装置将液态CO₂气化，从小孔中喷出冲击煤体实现增透，但该系统装置成本较高，尤其是升温装置属于敏感元件，大大降低了该系统的可靠性。此外，虽然“深孔预裂爆破”是较为有效的增透方法，但在实施过程中容易出现“哑炮”现象，严重威胁煤矿的安全生产。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种干冰爆炸增透装置及其抽放瓦斯的方法，利用在有限密闭空间内干冰吸热升华形成气体产生的压力破坏煤体、形成裂隙，能够为瓦斯渗流提供有效通道，最终达到提高瓦斯抽放率的目的，在保证施工安全的基础上大大减少了生产成本，同时也避免了水对瓦斯流动的抑制作用。

本发明的目的是这样实现的：一种干冰爆炸增透装置，包括起爆装置、绝热储藏装置、封孔装置，其特征在于：起爆装置由设置在钻孔外面的起爆器、设置在钻孔内的导线、与导线连接的雷管构成，绝热储藏装置由设置在煤体中的干冰储藏室、干冰储藏室外面的内壳、内壳外面的第一真空室、第一真空室外面的外壳、连接干冰储藏室和输送杆的密封公螺纹、与密封公螺纹连接的密封母螺纹、与密封母螺纹连接的雷管腔构成，封孔装置由设置在钻孔内的聚氨酯构成。

所述的密封公螺纹由第二真空室和快速接头组成，第二真空室将干冰储藏室隔开，快速接头与输送杆连接。

所述的干冰储藏室为梭型。

一种干冰爆炸增透装置抽放瓦斯的方法，其特征在于：该方法涉及起爆装置、绝热储藏装置和封孔装置，其中封孔装置采用聚氨酯封孔，起爆装置在有限密闭空间内，利用干冰吸热升华形成的气体产生高压，造成物理爆炸，将绝热储藏装置的内壳破坏，爆炸产生的冲击波破坏煤体，促使煤体中产生新裂隙，贯通原生裂隙，在钻孔周围形成环形裂隙网，为瓦斯运移提供通道，提高煤层透气性；

该方法的步骤包括：

步骤1）、在煤层中实施钻孔，钻孔直径大于94mm、长度大于20m，对于穿层钻孔需进入煤层1m以上；

步骤2）、将干冰放入干冰储藏室中，并将密封公螺纹与密封母螺纹连接，通过快速接头将输送杆与密封公螺纹连接，并将雷管放置于雷管腔中；

步骤3）、将干冰储藏室输送至钻孔孔底，输送过程中，将雷管导线与输送杆固定在一起，确保导线与雷管连接牢固；

步骤4）、用聚氨酯将钻孔孔口段进行封孔，封孔长度大于10m；

步骤5）、将导线与起爆器连接，引爆雷管，雷管将干冰储藏室外壳爆破，干冰吸热升华，当压力超过内壳的抗拉强度时发生爆炸。

本发明具有如下积极效果：

1、本发明利用在有限密闭空间内干冰吸热升华成气体产生的高压形成物理爆炸，在煤体中产生裂隙并促使原生裂隙贯通，为瓦斯流动提供通道，有效提高煤层透气性，升华产生的CO₂气体侵入煤体微孔隙中，其极强的吸附能力能够驱替煤体微孔隙中的吸附瓦斯，增大游离瓦斯量，以达到增大瓦斯抽采量的目的；

2、本发明避免了“水力化”治理瓦斯过程水对瓦斯渗流、解吸的抑制作用；不会造成瓦斯流动通道的堵塞，提高了瓦斯抽放率，同时大大节约了用N₂驱替瓦斯和利用CO₂相变致裂技术系统装置的成本，确保了生产的安全；

3、相比“深孔预裂爆破”，干冰绝热储藏装置的梭型设计适用于塌孔钻孔，雷管腔的设计避免了雷管脱落，输送杆与绝热储藏装置连接，保证了绝热储藏装置的安全进退，同时避免了“深孔预裂爆破”中存在的炸药输送困难以及“哑炮”等问题，是一种简单可靠、安全有效的强化瓦斯抽放方法。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，一种干冰爆炸增透装置，包括起爆装置、绝热储藏装置、封孔装置，起爆装置由设置在钻孔3外面的起爆器1、设置在钻孔3内的导线2、与导线2连接的雷管5构成，绝热储藏装置由设置在煤体16中的干冰储藏室10、干冰储藏室10外面的内壳11、内壳11外面的第一真空室9、第一真空室9外面的外壳12、连接干冰储藏室10和输送杆4的密封公螺纹7、与密封公螺纹7连接的密封母螺纹14、与密封母螺纹14连接的雷管腔13构成，封孔装置由设置在钻孔内的聚氨酯15构成，所述的密封公螺纹7由第二真空室8和快速接头6组成，第二真空室8将干冰储藏室10隔开，快速接头6与输送杆4连接，所述的干冰储藏室10为梭型。

一种干冰爆炸增透装置抽放瓦斯的方法，该方法涉及起爆装置、绝热储藏装置和封孔装置，其中封孔装置采用聚氨酯15封孔，起爆装置在有限密闭空间内，利用干冰吸热升华形成的气体产生高压，造成物理爆炸，将绝热储藏装置的内壳11破坏，爆炸产生的冲击波破坏煤体16，促使煤体16产生新裂隙，贯通原生裂隙，在钻孔3周围形成环形裂隙网，为瓦斯运移提供通道，提高煤层透气性；

该方法的步骤包括：

步骤1）、在煤层中实施钻孔3，钻孔3直径大于94mm、长度大于20m，对于穿层钻孔3需进入煤层1m以上；

步骤2）、将干冰放入干冰储藏室10中，并将密封公螺纹7与密封母螺纹14连接，其中，密封公螺纹7由第二真空室8和快速接头6组成，第二真空室8将干冰储藏室10隔开，快速接头6与输送杆4连接，通过快速接头6将输送杆4与密封公螺纹7连接，并将雷管5放置于雷管腔13中；

步骤3）、将干冰储藏室10输送至钻孔3孔底，输送过程中，将导线2与输送杆4固定在一起，确保导线2与雷管5连接牢固，干冰储藏室10为梭型；

步骤4）、用聚氨酯15将钻孔3孔口段进行封孔，封孔长度大于10m；

步骤5）、将导线2与起爆器1连接，引爆雷管5，雷管5将干冰储藏室10的外壳12爆破，干冰吸热升华，当压力超过内壳11的抗拉强度时发生爆炸。

本发明利用在有限密闭空间内干冰吸热升华形成气体产生的压力破坏煤体、形成裂隙，能够为瓦斯渗流提供有效通道，最终达到提高瓦斯抽放率的目的，在保证施工安全的基础上大大减少了生产成本，同时也避免了水对瓦斯流动的抑制作用。

Claims (4)

1.一种干冰爆炸增透装置，包括起爆装置、绝热储藏装置、封孔装置，其特征在于：起爆装置由设置在钻孔外面的起爆器、设置在钻孔内的导线、与导线连接的雷管构成，绝热储藏装置由设置在煤体中的干冰储藏室、干冰储藏室外面的内壳、内壳外面的第一真空室、第一真空室外面的外壳、连接干冰储藏室和输送杆的密封公螺纹、与密封公螺纹连接的密封母螺纹、与密封母螺纹连接的雷管腔构成，封孔装置由设置在钻孔内的聚氨酯构成。

2.根据权利要求1所述的一种干冰爆炸增透装置，其特征在于：所述的密封公螺纹由第二真空室和快速接头组成，第二真空室将干冰储藏室隔开，快速接头与输送杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种干冰爆炸增透装置，其特征在于：所述的干冰储藏室为梭型。

4.一种干冰爆炸增透装置抽放瓦斯的方法，其特征在于：该方法涉及起爆装置、绝热储藏装置和封孔装置，其中封孔装置采用聚氨酯封孔，起爆装置在有限密闭空间内，利用干冰吸热升华形成的气体产生高压，造成物理爆炸，将绝热储藏装置的内壳破坏，爆炸产生的冲击波破坏煤体，促使煤体中产生新裂隙，贯通原生裂隙，在钻孔周围形成环形裂隙网，为瓦斯运移提供通道，提高煤层透气性；

该方法的步骤包括：

步骤1）、在煤层中实施钻孔，钻孔直径大于94mm、长度大于20m，对于穿层钻孔需进入煤层1m以上；

步骤2）、将干冰放入干冰储藏室中，并将密封公螺纹与密封母螺纹连接，通过快速接头将输送杆与密封公螺纹连接，并将雷管放置于雷管腔中；

步骤3）、将干冰储藏室输送至钻孔孔底，输送过程中，将雷管导线与输送杆固定在一起，确保导线与雷管连接牢固；

步骤4）、用聚氨酯将钻孔孔口段进行封孔，封孔长度大于10m；

步骤5）、将导线与起爆器连接，引爆雷管，雷管将干冰储藏室外壳爆破，干冰吸热升华，当压力超过内壳的抗拉强度时发生爆炸。