CN103697775A - 一种高压水射流螺旋切槽松动爆破方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，包括如下步骤：（1）钻孔；（2）高压水射流螺旋切槽；（3）装药；（4）封孔；(5)爆破。其优点是：相比传统松动爆破所形成的裂隙区范围更广，大大提高了煤层透气性，同时减少了控制孔，节约了成本。本方法中所使用水射流螺旋切槽方式克服了传统机械刻槽方式卡刀、抱钻等缺点；鉴于射流缝尺寸由射流参数决定，故不存在因缝槽尺寸而影响爆破效果的问题。螺旋切槽方向在轴向和径向之间变化，这种切槽方式大大增加了裂隙区范围，为爆破提供了补偿空间，同时可以调整切槽的密度，控制爆破块径，提高了能量的利用率。从而在有效防止煤与瓦斯突出的前提下提高了经济效益。

Description

一种高压水射流螺旋切槽松动爆破方法
技术领域
本发明涉及松动爆破技术领域，尤其涉及高压水射流螺旋切槽松动爆破方法。
背景技术
目前，深孔松动爆破技术是煤巷掘进过程中防治煤与瓦斯突出的技术手段之一，该技术是通过对煤层松动爆破,迫使煤体产生裂隙以释放应力和瓦斯,达到提高煤层透气性和防治突出的目的。爆破后虽然炮孔周围煤体产生破碎，卸除了部分地应力，但是由于没有爆破裂隙和破碎的补偿空间，远离炮孔的煤体被压实，从而阻塞了瓦斯运移通道，并且在远处形成新的应力集中，由于工作面为爆破的自由面，爆炸时煤体产生向工作面方向运动的趋势，或使封孔段煤体在工作面处产生掏槽—开口。针对以上缺点，引入控制孔（不装药）作为自由面，在松爆孔附近打控制孔起到控制爆破方向和补偿爆破裂隙空间作用，形成卸压槽，即深孔松动预裂控制爆破技术，而大量贯穿裂隙主要产生在爆破孔与控制孔间连线方向上，因此必须增加其它方向上控制孔数量才有可能取得较好的松爆效果，这样就增加的工作量和成本。综上，如何在保证防突效果的前提下，并在一段时间内以最小的投入达到最大限度的抽出瓦斯，从而减低煤层瓦斯含量，最终达到高产高效的目的具有重要的理论和现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种工艺简单、操作方便、安全可靠、控制性好、效果良好的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，利用高压水射流形成的高压水刀对炮孔壁进行螺旋式切槽，在炮孔周围形成大量轴向和径向裂隙，相当于“控制孔”的作用，同时减少了钻孔量，节约了成本，从而在达到提高煤层瓦斯透气性以及防治突出目的的同时兼顾经济效益。
高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，包括如下步骤：
⑴钻孔：，按照设计方案利用钻机在选定的煤岩体位置处钻孔至准确位置；
⑵高压水射流切槽：对上步钻好的孔进行高压水射流螺旋切槽，使其孔壁上形成螺旋式射流缝槽； 
⑶装药：将装有雷管的炸药放入PVC管，采用不耦合装药和正向引爆方式，将装药后的PVC管送入钻孔；
⑷封孔：在保证起爆系统完好的基础上，将装满黄沙的PVC管送入钻孔后用黄泥封孔；
⑸爆破：采用电力起爆系统起爆，起爆后爆炸应力波和爆生气体沿着缝槽方向传播，使煤层产生足够多的裂隙。
所述步骤1中孔的直径为75～113mm。
所述步骤2中螺旋式射流缝槽穿过煤层，其轴向长度大于煤层的厚度。
所述步骤2中螺旋式射流缝槽的槽深为1-4cm。
所述步骤4中装满黄沙的PVC管的长度为10m,黄泥长度为2～4m。
所述步骤3和步骤4中的PVC管数量为一个及以上，每个PVC管长不小于2米。
所述步骤4中每个装满黄沙的PVC管中部捆绑有聚氨酯。
 
本发明高压水射流螺旋切槽松动爆破方法的优点是：一方面，爆破后，炮眼周围煤体的破裂与松动形成卸压圈，使煤体原始集中应力带及高压瓦斯带移向煤体深部；同时有利于消除由于煤质软硬不均及地质构造而引起的应力集中，降低煤体瓦斯压力梯度和应力梯度，可有效防止煤与瓦斯突出的发生和发展,为煤巷掘进创造较长的安全区和防护区；另一方面，由于松动控制爆破使工作面前方煤体裂隙增大,煤体透气性大大增强，有利于掘进工作面前方煤体瓦斯预排放，使煤体瓦斯压力降低，瓦斯含量减少从而降低了煤体瓦斯压缩内能，同时提高了煤体的机械强度,达到减弱或消除煤与瓦斯突出危险的目的。本方法中所使用高压水射流螺旋切槽方式克服了传统机械切槽方式所存在的缺点，它几乎可以对所有岩体进行定向切缝，对于裂隙发育，夹层较多的软弱岩体，也不存在卡刀、抱钻等问题，同时，由于有水的存在，它可以流畅地将炮孔内的石渣清理干净，便于后续装药的进行，鉴于射流割缝深度可以利用切割速度及压力随时调整，故不存在因切缝浅而影响爆破效果的问题。螺旋切槽将传统的轴向切槽方式进行改变，即把沿轴向平行的直槽改成绕轴线旋转螺旋切槽，切槽方向在轴向和径向之间变化，这种切槽方式大大增加了裂隙区范围，并且可以调整切槽的密度，控制爆破块径，完全满足松动爆破要求，同时大范围裂隙区为爆破提供了补偿空间，能够有效防止密实区的出现，为裂隙间的贯通创造了条件，且减少了控制孔，提高了经济效益。切槽尖端的定向应力集中保证了裂缝从切槽顶部设计方向扩展,又由于切槽尖端两侧抑制新裂缝生长区域的存在,从而使暴孔壁的其它部分不受冲击荷载的破损,爆炸能量仅用于切槽缝的扩展,提高了能量的利用率,增大了裂缝的扩展长度,从而扩大了破碎面积。切槽后集中地应力进一步向岩体深部转移，也具有一定的卸压效果。因此，高压水射流螺旋切槽松动爆破方法能够有效防止煤与瓦斯突出，且节省能耗,成本低,工期短,具有较大的应用推广价值。
附图说明
图1是本发明高压水射流螺旋切槽孔的示意图。
图2是本发明高压水射流螺旋切槽松动爆破封孔段示意图。
图3是本发明高压水射流螺旋切槽松动爆破方法结构图。
图中，1为黄泥，2为聚氨酯，3为PVC管，4为黄沙，5为炸药，6为雷管，7为螺旋切槽缝，8为岩体，9为煤层，10为炮孔直径，11为切槽深度，12为螺旋切槽。
具体实施方式
实施例一
下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1、图2、图3所示，一种高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：包括如下步骤：包括如下步骤：
⑴钻孔：利用钻机在选定的煤岩体位置处钻孔，孔径为113mm，按照设计方案施工至准确位置；
⑵高压水射流切槽：在煤层的起始端向外方向0.5m处对钻孔进行螺旋切槽，在煤层的结束端向外方向0.5m处结束，使其孔壁上形成螺旋式射流缝槽，槽深为 2-4cm； 
⑶装药：将装有雷管的炸药放入PVC管后将PVC管送入钻孔，采用不耦合装药和正向引爆方式；
⑷封孔：将装满黄沙的PVC管送入钻孔后用黄泥封孔，并保证起爆系统完好；
⑸爆破：采用电力起爆系统起爆，起爆后爆炸应力波和爆生气体沿着缝槽方向传播，使煤层产生足够多的裂隙。
所述步骤4中每个装满黄沙的PVC管中部捆绑有聚氨酯。
所述步骤3和步骤4中的PVC管数量为一个及以上，每个PVC管长不小于2米。
 
某矿，岩石坚固性系数f=3，煤的坚固性系数f=1，在选好的位置用钻机向煤岩体打穿层钻孔，岩体8厚度32m，煤9厚度3m，孔深36m，孔径为113mm，在煤层的起始端向外方向0.5m处对钻孔进行螺旋切槽，在煤层的结束端向外方向0.5m处结束，使其孔壁上形成螺旋式射流缝槽，槽深为 1～4cm；然后通孔，将钻孔中的岩粉煤渣清理干净，而后将装好雷管的炸药5放入PVC管3，管长2m，送入11段PVC管，然后将同样长度的装满黄沙4的PVC管送入炮孔，并在每段中部捆绑0.5m的聚氨酯，保证PVC管在炮孔中央，共送入4段，最后用黄泥封孔，长度4m，用棍子捣实，最后连接好起爆系统，确认无误后起爆。从而达到松爆的目的。
 
实施例2
一种高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：包括如下步骤：包括如下步骤：
⑴钻孔：利用钻机在选定的煤岩体位置处钻孔，孔径为94mm，按照设计方案施工至准确位置；
⑵高压水射流切槽：在煤层的起始端向外方向0.5m处对钻孔进行螺旋切槽，在煤层的结束端向外方向0.5m处结束，使其孔壁上形成螺旋式射流缝槽，槽深为 1～4cm； 
⑶装药：将装有雷管的炸药放入PVC管后将PVC管送入钻孔，采用不耦合装药和正向引爆方式；
⑷封孔：将装满黄沙的PVC管送入钻孔后用黄泥封孔，并保证起爆系统完好；
⑸爆破：采用电力起爆系统起爆，起爆后爆炸应力波和爆生气体沿着缝槽方向传播，使煤层产生足够多的裂隙。
所述步骤4中每个装满黄沙的PVC管中部捆绑有聚氨酯。
所述步骤3和步骤4中的PVC管数量为一个及以上，每个PVC管长不小于2米。
 
某矿，岩石坚固性系数f=5，煤的坚固性系数f=2，在选好的位置用钻机向煤岩体打穿层钻孔，岩体8厚度37m，煤9厚度4m，孔深42，孔径为75mm，在煤层的起始端向外方向0.5m处对钻孔进行螺旋切槽，在煤层的结束端向外方向0.5m处结束，使其孔壁上形成螺旋式射流缝槽，槽深为 1～4cm；然后通孔，将钻孔中的岩粉煤渣清理干净，而后将装好雷管的炸药5放入PVC管3，管长4m，送入7段PVC管，然后将同样长度的装满黄沙4的PVC管送入炮孔，并在每段中部捆绑0.5m的聚氨酯，保证PVC管在炮孔中央，共送入6段，最后用黄泥封孔，长度2m，用棍子捣实，最后连接好起爆系统，确认无误后起爆，从而达到松爆的目的。

Claims (7)

1.一种高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：包括如下步骤：
⑴钻孔：按照设计方案利用钻机在选定的煤岩体位置处钻孔至准确位置；
⑵高压水射流切槽：对上步钻好的孔进行高压水射流螺旋切槽，使其孔壁上形成螺旋式射流缝槽； 
⑶装药：将装有雷管的炸药放入PVC管，采用不耦合装药和正向引爆方式，将装药后的PVC管送入钻孔；
⑷封孔：在保证起爆系统完好的基础上，将装满黄沙的PVC管送入钻孔后用黄泥封孔；
⑸爆破：采用电力起爆系统起爆。
2.如权利要求1所述的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：所述步骤1中孔的直径为75～113mm。
3.如权利要求1所述的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：所述步骤2中螺旋式射流缝槽穿过煤层，其轴向长度大于煤层的厚度。
4.如权利要求1所述的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：所述步骤2中螺旋式射流缝槽的槽深为1～4cm。
5.如权利要求1所述的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：所述步骤4中装满黄沙的PVC管的长度为8～12m,黄泥长度为2～4m。
6.如权利要求1所述的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：所述步骤3和步骤4中的PVC管数量为一个及以上，每个PVC管长不小于2米。
7.如权利要求6所述的高压水射流螺旋切槽松动爆破方法，其特征在于：所述步骤4中每个装满黄沙的PVC管的中部捆绑有聚氨酯。
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