CN106351613A - 一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法。首先，利用钻机在煤层中形成瓦斯抽采孔，然后分别将瓦斯抽采管，氧气输送管，传感器控制管三个管路放置在该抽采孔内，利用封孔材料密封抽采孔口；其中氧气输送管将一定量浓度氧气输入进抽采孔内，而传感器控制管拥有一个受保护的浓度传感器和一可控点火装置；在瓦斯抽采失效时，利用设计的管路在抽采孔腔体内形成满足瓦斯爆炸条件的瓦斯氧气浓度配比的混合气体，提前封堵好三个管道，并通过控制点火装置产生爆破扰动，以进一步抽采瓦斯。采用本发明的技术方案，可以实现对煤体的多次重复爆破和瓦斯的连续抽采，且爆炸原料即为瓦斯本身，做到了节能安全高效，保证瓦斯抽采工作有序进行。
Description
技术领域
本发明属于矿山开采领域，更具体地说，本发明涉及一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法。
背景技术
钻孔抽采瓦斯是矿井瓦斯防治瓦斯灾害事故的主要手段，然而由于抽采过程中其影响半径有限以及复杂的煤层条件，因而难以实现瓦斯连续抽采的目的。而且，瓦斯钻孔利用率本身就很低，这样一来就大大增加了瓦斯抽采工作的工作量和难度，现在矿井关于瓦斯抽采方面的研究主要集中在瓦斯钻机打孔、钻孔填充、瓦斯抽采方法等方面，尚且未有一专项技术针对这一问题，解决可多次重复爆破煤体及瓦斯连续抽采的难题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种安全高效的，有利于多次重复爆破煤体及瓦斯连续抽采的一种爆破扰动式抽采方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案为：
所提供的一种爆破扰动瓦斯连续抽采方法，利用钻机形成瓦斯抽采孔，然后分别将瓦斯抽采管，氧气输送管，传感器控制管三个管路放置在该抽采孔内，利用封孔材料密封抽采孔口；其中氧气输送管将一定量浓度氧气输入进抽采孔内，而传感器控制管拥有一个受保护的氧气浓度传感器和一可控点火装置；在瓦斯抽采失效时，利用设计的管路在抽采孔腔体内注入的氧气和煤壁渗入孔腔的瓦斯形成满足瓦斯爆炸条件的瓦斯氧气浓度配比的混合气体，提前封堵好三个管道，并通过控制点火装置产生爆破扰动，以进一步抽采瓦斯；抽采一定时间后，瓦斯抽采失效时，再次注入氧气形成满足瓦斯爆炸条件的瓦斯氧气浓度配比的混合气体，并通过控制点火装置产生爆破扰动，以进一步抽采瓦斯。
进一步，钻机形成的瓦斯抽采孔孔径为108～113mm，以保证三个管路能够同时放置在瓦斯抽采孔内。
进一步，在同一个瓦斯钻孔中内嵌入三个管路，分别是瓦斯抽采管，氧气输送管和传感器控制管，以此来实现爆破扰动瓦斯连续抽采的目的。
进一步，瓦斯抽采管、氧气输送管及传感器控制管具有一定的支撑及抵御爆炸冲击的强度，能在矿井作业条件下完成其预定的功能。
进一步，对于传感器控制管，在传感器控制管的端头安置一可控点火装置和一个受保护的浓度传感器。
进一步，对于传感控制管路中的浓度传感器，要求能同时监控瓦斯抽采孔的瓦斯浓度与氧气浓度，使其满足爆炸理论中的浓度上下限理论。
进一步，在瓦斯钻孔或填充材料中配备有可以吸收爆炸扰动产生的冲击波的材料物质，如棉花和海绵。
进一步，钻孔的封孔方式为两堵一注，带压封孔，并且封孔距离足够长，不会因为爆破扰动导致漏气。
进一步，瓦斯抽采管以及氧气输送管均装有隔爆装置和阻燃装置，不会将抽采孔内爆破扰动传输进该两种管道，从而引发瓦斯抽采管及氧气输送管的爆炸事故。
进一步，氧气输送管氧气输送方式采用正压输送，并且可根据装配在传感器控制管上的浓度传感器以及氧气阀控制氧气的输入。
通过本发明的技术方案，可以有效地解决在矿井瓦斯抽采作业中，由于瓦斯抽采施工作业条件或抽采影响半径的限制导致的瓦斯抽采效率低下的问题。所采用的三个管路具备具有一定的支撑及抵御爆炸冲击的强度，能满足瓦斯抽采和形成爆破扰动的要求，而且形成爆炸的原材料即所要抽采的瓦斯，不仅通过瓦斯的爆破达到连续抽采瓦斯的目的，而且利用了原材料本身，做到了节能安全高效。该发明所使用的各设备元件均考虑且满足井下作业所要求的防爆条件，防爆装置能保证爆破扰动在管道内的有效隔断，满足安全操作的规程。通过本发明的设计方案就可以实现瓦斯抽采工作有序高效的进行。
钻机形成的瓦斯抽采孔孔径为108～113mm，保证三个管路能够同时放置在瓦斯抽采孔内。其中，瓦斯抽采管承担抽采煤层瓦斯作业的任务；氧气输送管通过外部氧气控制阀调控氧气的输入瓦斯钻孔内；传感器控制管路负责实时监控钻孔内瓦斯与氧气浓度，并起到点火产生爆破扰动的作用。三个管路本身具备一定的支撑强度可避免瓦斯钻孔垮塌，且可承受爆破扰动的冲击强度。瓦斯抽采孔封堵材料为聚氨醋或粘性快速膨胀胶体。这种结构设置，保证了各个管路功能相互连通，合理利用，可以连续产生爆破扰动，保证了瓦斯抽采工作的效率进行。
在瓦斯抽采施工到一定阶段时瓦斯抽采工作便难以进行，利用在传感器控制管的端头安置一可控点火装置和一个受保护的浓度传感器可以形成爆破扰动。首先，在瓦斯钻孔内输入一定量的氧气，而该氧气浓度可以被控制管路上传感器实时监控。当检测到的氧气浓度与瓦斯浓度满足爆炸的形成条件时，通过控制管路端头的点火装置，产生起始能量，形成爆破扰动。瓦斯抽采钻孔内经过扰动后，煤层的透气性等参数会相应地发生变化，这样一来，瓦斯抽采工作便得以继续开展。当瓦斯抽采效率再次低下时，通过本技术方案进行二次爆破扰动再次实现瓦斯抽采工作的有序开展。
瓦斯钻孔的封孔方式为两堵一注，带压封孔，并且封孔距离足够长，不会因为爆破扰动导致破坏。除此之外，在进行瓦斯钻孔封堵工作时，为了减弱爆破作业时冲击波对各管路以及周围作业条件的动态破坏作用，设计采用了棉花、海绵等填充材料来吸收爆炸扰动产生的冲击波。此外，瓦斯抽采管以及氧气输送管均装有隔爆装置和阻燃装置，不会将抽采孔内爆破扰动传输进该两个管道，从而引发瓦斯抽采管及氧气输送管的爆炸事故。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1—瓦斯抽采管，2—传感器控制管，3—氧气输送管，4—氧气阀，5—浓度传感器，6—点火装置，7—瓦斯抽采钻孔，8—封堵材料，9—防爆装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示为本发明的结构示意图，一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，首先利用钻机形成瓦斯抽采孔7，然后分别将瓦斯抽采管1，氧气输送管3，传感器控制管2三个管路放置在该抽采孔7内，利用封孔材料8密封抽采孔口。其中氧气输送管3通过氧气阀4将一定量浓度氧气输入进抽采孔7内，而传感器控制管2拥有一个受保护的浓度传感器5和一可控点火装置6。在瓦斯抽采失效时，利用设计的管路和煤体渗入孔腔的瓦斯在抽采孔7腔体内形成满足瓦斯爆炸条件的瓦斯氧气浓度配比的混合气体，随后提前封堵好三个管道，并通过控制点火装置6产生爆破扰动，以进一步抽采瓦斯。采用本发明的技术方案，可以有效地解决在矿井瓦斯抽采作业中，由于瓦斯抽采施工作业条件或抽采影响半径的限制导致的瓦斯抽采效率低下的问题。所采用的三个管路具备具有一定的支撑及抵御爆炸冲击的强度，能满足瓦斯抽采和形成爆破扰动的要求，而且形成爆炸的原材料即所要抽采的瓦斯，不仅通过瓦斯的爆破达到连续抽采瓦斯的目的，而且利用了原材料本身，做到了节能安全高效。该发明所使用的各设备元件均考虑且满足井下作业所要求的防爆条件，防爆装置9能保证爆破扰动在管道内的有效隔断，满足安全操作的规程。通过本发明的设计方案就可以实现瓦斯抽采工作有序高效的进行。
钻机形成的瓦斯抽采孔7孔径为108～113mm，保证三个管路能够同时放置在瓦斯抽采孔7内。其中，瓦斯抽采管1承担抽采煤层瓦斯作业的任务；氧气输送管3通过外部氧气控制阀4调控氧气的输入瓦斯钻孔7内；传感器控制管路2负责实时监控钻孔内瓦斯与氧气浓度，并起到点火产生爆破扰动的作用。三个管路本身具备一定的支撑强度可避免瓦斯钻孔7垮塌，且可承受爆破扰动的冲击强度。瓦斯抽采孔封堵材料8为聚氨醋或粘性快速膨胀胶体。这种结构设置，保证了各个管路功能相互连通，合理利用，可以连续产生爆破扰动，保证了瓦斯抽采工作的效率进行。
在瓦斯抽采施工到一定阶段时瓦斯抽采工作便难以进行，利用在传感器控制管2的端头安置一可控点火装置6和一个受保护的浓度传感器5可以形成爆破扰动。首先，在瓦斯钻孔7内输入一定量的氧气，而该氧气浓度可以被控制管路上传感器5实时监控。当检测到的氧气浓度与瓦斯浓度满足爆炸的形成条件时，通过控制管路端头的点火装置6，产生起始能量，形成爆破扰动。瓦斯抽采钻孔内经过扰动后，煤层的透气性等参数会相应地发生变化，这样一来，瓦斯抽采工作便得以继续开展。当瓦斯抽采效率再次低下时，通过本技术方案进行二次爆破扰动再次实现瓦斯抽采工作的有序开展。
瓦斯钻孔的封孔方式为两堵一注，带压封孔，并且封孔距离足够长，不会因为爆破扰动导致破坏。除此之外，在进行瓦斯钻孔封堵工作时，为了减弱爆破作业时冲击波对各管路以及周围作业条件的动态破坏作用，设计采用了棉花、海绵等填充材料8来吸收爆炸扰动产生的冲击波。此外，瓦斯抽采管1以及氧气输送管3均装有隔爆装置9和阻燃装置9，不会将抽采孔7内爆破扰动传输进该两个管道，从而引发瓦斯抽采管1及氧气输送管3的爆炸等安全事故。
最后应当说明的是，以上内容仅用于说明本发明的技术方案，而非对其保护范围进行限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：利用钻机形成瓦斯抽采孔，然后分别将瓦斯抽采管，氧气输送管，传感器控制管三个管路放置在该抽采孔内，利用封孔材料密封抽采孔口；其中氧气输送管将一定量浓度氧气输入进抽采孔内，而传感器控制管拥有一个受保护的浓度传感器和一可控点火装置；在瓦斯抽采失效时，利用设计的管路在抽采孔腔体内注入的氧气和煤壁渗入孔腔的瓦斯形成满足瓦斯爆炸条件的瓦斯氧气浓度配比的混合气体，提前封堵好三个管道，并通过控制点火装置产生爆破扰动，以进一步抽采瓦斯；抽采一定时间后，瓦斯抽采失效时，再次注入氧气形成满足瓦斯爆炸条件的瓦斯氧气浓度配比的混合气体，并通过控制点火装置产生爆破扰动，以进一步抽采瓦斯。
2.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：钻机形成的瓦斯抽采孔孔径为108～113mm，以保证三个管路能够同时放置在瓦斯抽采孔内。
3.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：在同一个瓦斯钻孔中内嵌入三个管路，分别是瓦斯抽采管，氧气输送管和传感器控制管，以此来实现爆破扰动瓦斯连续抽采的目的。
4.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：瓦斯抽采管、氧气输送管及传感器控制管具有一定的支撑及抵御爆炸冲击的强度，能在矿井作业条件下完成其预定的功能。
5.按照权利要求3所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：对于传感器控制管，在传感器控制管的端头安置一可控点火装置和一个受保护的浓度传感器。
6.按照权利要求4所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：对于传感控制管路中的浓度传感器，要求能同时监控瓦斯抽采孔的瓦斯浓度与氧气浓度，使其满足爆炸理论中的浓度上下限理论。
7.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：在瓦斯钻孔或填充材料中配备有可以吸收爆炸扰动产生的冲击波的材料物质，如棉花和海绵。
8.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：钻孔的封孔方式为两堵一注，带压封孔，并且封孔距离足够长，不会因为爆破扰动导致漏气。
9.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：瓦斯抽采管以及氧气输送管均装有隔爆装置和阻燃装置，不会将抽采孔内爆破扰动传输进该两种管道，从而引发瓦斯抽采管及氧气输送管的爆炸事故。
10.按照权利要求1所述的一种多次重复爆破扰动煤体下的瓦斯连续抽采方法，其特征在于：氧气输送管氧气输送方式采用正压输送，并且可根据装配在传感器控制管上的浓度传感器以及氧气阀控制氧气的输入。
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