CN104457461B - 一种爆破增渗的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种爆破增渗的方法，其包括以下步骤：(1)钻凿爆破孔和环绕所述爆破孔分布的多个导向孔；(2)以不耦合装药方式将炸药填装到所述爆破孔内，其中，不耦合系数为1.5；(3)堵塞所述爆破孔后一次齐爆所填装的炸药。进一步公开该爆破增渗方法的应用：应用于硬度为Ⅳ级的岩石的爆破致裂；进一步地，应用于隧道施工工程的瓦斯排出、煤矿中的瓦斯开采以及施工场地的岩石裂缝水的排出。本发明爆破增渗方法在增加低渗透煤岩的渗透效果明显、施工简单方便、节约资源，为施工安全提供了保障，并且该方法使用范围广，可以应用于瓦斯和裂缝水的抽采治理。

Description

一种爆破增渗的方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种路桥建设工程领域，尤其涉及一种爆破增渗的方法及该方法的应用。

背景技术

我国建国以来，工程爆破在铁路、交通、水利水电、矿山以及其他国名经济建设部门中得到了广泛应用，有力推动了国家基本建设事业的发展。主要有矿山露天爆破、公路石方控制爆破、水库定向筑坝大爆破、建筑场地平整松动大爆破、海港抛掷填海大爆破等。而爆破技术作为瓦斯抽采治理来研究，在国内外还属于初步阶段。加强瓦斯灾害的治理是防止煤矿重特大事故发生的重要保证。高瓦斯煤层群保护层开采、低透气性煤层瓦斯强化抽采、巷道边掘边抽等技术是瓦斯治理的有效措施，也一直是瓦斯治理的重点和难点。

通过采用爆破致裂技术来增加煤岩的渗透性的方法，已经得到了越来越多的重视和应用。充分利用爆破能量以及有效的控制爆破能量的分布，以提高爆破作用下煤岩中裂隙的扩展效果，是研究煤岩预裂爆破致裂技术的核心内容。

爆破致裂技术已经得到了广泛的研究和应用，在隧道富含瓦斯区域，采用爆破致裂技术更好的排出岩层所含瓦斯，减小甚至避免因瓦斯积聚对人员带来的伤害；在煤矿中，采用爆破致裂技术增加煤岩的渗透性，加快排出岩体以及煤体内的瓦斯，有利于采煤工作的快速进行，给矿山企业带来效益。前但目前的煤岩爆破致裂研究基本是针对弹性模量较高、抗压强度较大的较为坚硬的煤岩，而关于可压缩性较大、坚硬程度较低的煤岩少有应用。

水力压裂出现于上世纪中叶，该技术是以水作为动力，通过喷注高压水，使煤岩产生破裂从而达到卸压以及改善瓦斯抽排放效果的目的。在目前的情况下，由于成本较低，施工工艺较为简单，水压致裂法研究应用较为广泛。水力压裂法在改造煤岩、增加煤岩的渗透性方面具有较大的优势，但局限性较大，在煤岩硬度较高的情况下有着良好的效果，但对于低硬度的煤岩，增渗作用有限，甚至没有效果。

发明内容

本发明的目的是，为克服现有技术的不足，提供一种爆破增渗的方法及其应用。

为达到以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

首先，提供一种爆破增渗的方法，其包括以下步骤：

(1)钻凿爆破孔和环绕所述爆破孔分布的多个导向孔；

(2)以不耦合装药方式将炸药填装到所述爆破孔内，其中，不耦合系数为1.5；

(3)堵塞所述爆破孔后一次齐爆所填装的炸药。

为达到更好的爆破致裂效果，多个所述导向孔呈正六边形布置，所述爆破孔布置在所述正六边形的中心处。

优选地，所述正六边形的边长为2m。

为达到填装炸药的要求，所述爆破孔和导向孔的孔径为90mm。

炸药填装后，所述爆破孔的堵塞段的长度不小于该爆破孔孔径的12倍。

其次，提供一种爆破增渗方法的应用：如前所述的爆破增渗方法，其应用于硬度为Ⅳ级的岩石的爆破致裂。

可选择地，如前所述的爆破增渗方法，其还可以应用于隧道施工工程的瓦斯排出。

或者，如前所述的爆破增渗方法，其也可以应用于煤矿中的瓦斯开采。

又或者，如前所述的爆破增渗方法，其还可以应用于施工场地的岩石裂缝水的排出。

与现有技术相比较，本发明具有如下优势：

(1)本发明的爆破增渗方法，正六边形布置的所述导向孔用于辅助裂隙的扩展，为爆破提供自由面，有利于裂隙向周围扩散，增加爆炸裂隙的扩散半径，同时自由面的作用，可减少裂隙的盲目扩散，使裂隙向着有利方向发展，避免因裂隙的随意扩散对隧道稳定性造成影响；

(2)本发明的爆破增渗方法，其1.5的不耦合系数可最大限度的增加爆破裂隙，最大程度的增加煤岩的渗透性：炸药在爆破孔内爆破后，在爆破近区产生压缩粉碎区，形成爆炸空腔，固体骨架发生变形破坏，在爆炸空腔壁上产生长度约为炮孔半径数倍的初始裂隙；在爆破中区，应力波过后，准静爆破气体楔入空腔壁上已张开的裂隙中，与煤层中的高压瓦斯气体共同作用于裂隙面，在裂隙尖端产生应力集中，使裂隙进一步扩展，在爆破孔周围形成径向“之”字形交叉的裂隙网；

(3)本发明的爆破增渗方法，其设置的爆破孔较少，较少的爆破孔减少了炸药的用量，可节省爆破费用并增加爆破的安全性；

(4)本发明的爆破增渗方法，爆破孔与导向孔孔径相同，可采用多台钻孔台车同时进行，有效减小了人工量，可提高钻孔效率。

(5)本发明的爆破增渗方法，不仅适用于较坚硬的岩石，对于软岩同样适用。同时对于富含裂隙水的岩石，为了排除裂隙水对施工的影响，此种增渗技术仍然适用。

附图说明

图1为本发明爆破增渗方法中爆破孔和导向孔的平面布置图。

图2为本发明爆破增渗方法中爆破孔炸药填装的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

某隧道施工有穿煤段，煤岩等级为Ⅳ级，节理发育，岩体中富含瓦斯，经监测瓦斯涌出量为0.5m3/min。为增加施工速度以及瓦斯排放速度，采用爆破增渗的方法增加煤岩渗透性，使瓦斯尽快排放。

施工步骤具体如下：

1)确定爆破中心导向孔的分布位置。

通过施工放样确定隧道轮廓的中心点，并进行标记作为中心导向孔1。

2)确定导向孔和爆破孔的分布位置。

如图1所示，以2m为边长，沿所述中心点导向孔1作正六边形放样，一共设置三个正六边形，标记正六边形顶点作为周边导向孔1’，标记每个正六边形中心点作为爆破孔2；

本实施例中，导向孔共计十三个，爆破孔共计三个。基于正六边形的几何特点，导向孔与导向孔、导向孔与爆破孔之间的均为2m，但孔距也可以根据隧道尺寸进行适当调整，最大不超过2.3m。

3)钻凿导向孔和爆破孔。

确定导向孔和爆破孔为孔径90mm，其钻孔深度视煤岩段长度而定；可以采用潜孔钻或钻孔台车等进行钻孔。

4)填装炸药。

采用不耦合装药方式，将炸药3以1.5的不耦合系数装入所述爆破孔2中，所述炸药3填充于所述爆破孔2的中心。

5)堵塞爆破孔。

上述爆破孔2在填装炸药3完毕后需要进行堵塞，堵塞段4的长度不小于该爆破孔孔径的12倍，即不小于1080mm。

6)引爆。

一次齐爆所有填装的炸药。

7)瓦斯检测。

引爆后，先通风30min，后采用瓦斯检测系统对工作面的瓦斯涌出及扩散情况进行检测。

施工完毕后，从工作面可以看出裂缝明显增加，以所述爆破孔2为中心向所述中心导向孔1和周边导向孔1’呈放射状扩散；瓦斯检测系统无警报提示，测试数据基本为零。

本领域技术人员知晓，硬度为Ⅳ级的岩石属于中等坚固岩石，在此岩石硬度级别上下的岩体也应当适用本发明的爆破增渗方法来进行爆破致裂施工，如应用于隧道施工工程的瓦斯排出和应用于煤矿中的瓦斯开采；对于富含裂隙水的岩石，为了排除裂隙水对施工的影响，本发明的爆破增渗方法仍然适用。

综上所述，本发明爆破增渗方法在增加低渗透煤岩的渗透效果明显、施工简单方便、节约资源，为施工安全提供了保障，并且该方法使用范围广，可以应用于瓦斯和裂缝水的抽采治理。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种爆破增渗的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)钻凿爆破孔和环绕每个所述爆破孔分布的多个导向孔；其中，多个所述导向孔呈正六边形布置，每个所述爆破孔布置在所述正六边形的中心处；三个所述的正六边形基于一个中心导向孔进行放样；所述正六边形的边长为2m；

(2)以不耦合装药方式将炸药填装到所述爆破孔内，其中，不耦合系数为1.5；

(3)堵塞所述爆破孔后一次齐爆所填装的炸药；

所述爆破孔和导向孔的孔径为90mm。

2.如权利要求1所述的爆破增渗的方法，其特征在于：所述爆破孔的堵塞段的长度不小于该爆破孔孔径的12倍。

3.一种爆破增渗方法的应用，其特征在于：如权利要求1所述的爆破增渗方法，其应用于硬度为IV级的岩石的爆破致裂。

4.一种爆破增渗方法的应用，其特征在于：如权利要求1所述的爆破增渗方法，其应用于隧道施工工程的瓦斯排出。

5.一种爆破增渗方法的应用，其特征在于：如权利要求1所述的爆破增渗方法，其应用于煤矿中的瓦斯开采。

6.一种爆破增渗方法的应用，其特征在于：如权利要求1所述的爆破增渗方法，其应用于施工场地的岩石裂缝水的排出。