CN107120137B - 一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法 - Google Patents

一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法 Download PDF

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    • E21B43/263Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using explosives

Abstract

本发明提供了一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,涉及一种爆破抽采方法;其特征在于,步骤如下:先在待掘煤巷前方施工沿煤层掘进方向的瓦斯抽采孔进行瓦斯抽采,再沿煤层掘进迎头下方的底板岩层施工与煤层底板平行的爆破孔,装药引爆,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对煤层掘进,掘进到未爆破区域时,重复上述爆破抽采工作,爆破抽采与掘进交替进行;该方法煤层瓦斯抽采效率高,抽采成本低,施工安全可靠,煤巷掘进与爆破抽采交替进行,勿需专门施工底板岩巷和穿层抽采孔,成本大幅降低,将产生较好的社会经济效益。

Description

一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法
技术领域
本发明涉及一种爆破抽采方法,具体涉及一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法。
背景技术
我国煤矿的瓦斯地质条件较为复杂,其中高瓦斯煤层占50%-70%,而低透气性煤层又占其中的70%左右,瓦斯在煤层中的存在状态有吸附状态和游离状态,吸附主要分为物理吸附和化学吸附,瓦斯在煤层中的含量超过10m3/t,产生的压力可以达到4-6MPa,易发生煤与瓦斯突出危险,因此,煤矿把瓦斯的防治工作作为煤矿安全工作的重中之重。
现有的煤巷掘进中,为了抽采瓦斯,防止煤与瓦斯突出,首先在待掘煤巷的下方12-24m处施工一条与待掘煤巷相互平行的底板岩巷,再从底板岩巷中施工抽采孔,抽采待掘煤巷的两边各20m范围内的瓦斯。该抽采方法存在的问题主要有:(1)为了对待掘进的煤巷进行瓦斯抽采,需在其下方施工一条与待掘煤巷相互平行的底板岩巷,施工和维护成本高;(2)从底板岩巷向上覆的煤层钻瓦斯抽采钻孔,抽采孔穿过煤层底板的岩石的长度较长,而钻孔穿过煤的长度占钻孔总长度的15%左右,造成钻孔浪费;(3)抽采钻孔的不仅多数量多,而且在煤层中的抽采半径小,一般抽采时间大约一年左右方可满足煤巷掘进的要求,抽采效率极低,所需的抽采周期长。(3)即便采取水力压裂,注CO2等措施,由于抽采半径小,抽采效率难以提高。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种煤巷掘进沿煤层底板进行深孔预裂爆破抽采方法,不需要专门施工一条底板岩巷,更不需要钻穿层抽采孔,钻孔成本大幅度降低,只需要施工顺煤层的钻孔进行瓦斯抽采,同时,沿煤巷掘进施工顺煤层底板的爆破孔装药进行爆破扰动,通过爆破扰动与瓦斯抽采的协同作用,煤层中的瓦斯瞬间从瓦斯抽采孔中抽出,进而达到快速高效抽采瓦斯的目的,有效地防止了煤与瓦斯突出。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,步骤如下:在待掘煤巷(1)掘进前,先沿着待掘煤巷(1)前方施工沿煤层(2)方向的瓦斯抽采孔(3),并按常规方法下抽采管封堵进行抽采瓦斯;然后施工底板钻场(4),在底板钻场(4)内施工爆破孔(5),爆破孔(5)包括与待掘煤巷(1)掘进方向相同的中心孔和分布于中心孔两边的侧边孔,在侧边孔内装入爆破药柱(6),用黄泥封孔,起爆后,用高压水将爆破孔内的黄泥吹出,下瓦斯抽采管封堵抽采,并用沙石将底板钻场(4)填满,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对待掘煤巷(1)进行掘进,掘进到未爆破区域时,重复上述步骤,爆破抽采与煤巷掘进交替进行。
优选的,所述瓦斯抽采孔(3)是在顺着待掘煤巷(1)掘进方向长度为40-70m,两帮各为20m的范围内钻孔,瓦斯抽采孔(3)终孔间距为4-6m。
优选的,所述底板钻场(4)位于待掘煤巷(1)迎头的下部,底板钻场(4)的长为5-6m,宽为3-4m,深为1.4-2m。
优选的,所述爆破孔(5)与待掘煤巷(1)的底板平行,且离底板的间距不大于1.2m。
优选的,所述爆破孔(5)的数量为3个,其中第一个爆破孔方向与待掘煤巷(1)掘进方向相同,另两个爆破孔对称分布于第一个爆破孔的两边,与第一个爆破孔的终孔间距为8-12m,与第一个爆破孔的夹角α角按如下公式计算:α=arctan[(8-12)/L],L表示爆破孔的长度。
优选的,掘进到未爆破区域时,离爆破终孔不小于10m的位置停止煤巷掘进,再进行下一个循环的爆破抽采作业。
(三)有益效果
本发明提供了一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其有益效果为:
(1)在待掘进的煤巷中顺着煤层钻瓦斯抽采孔,瓦斯抽采的效率高。
(2)顺着煤层的底板岩石钻爆破孔,装药爆破时,由于煤层软,煤层底板的岩石较硬,炸药爆炸产生的冲应力波到达煤岩界面时将发生反射拉伸而在煤层底板产生大量的裂隙,同时,炸药爆炸产生大量的CO2和N2等爆生气体膨胀并进入煤层中置换煤层中瓦斯,进而使煤层中瓦斯从煤层中的抽采孔中瞬间抽出。
(3)由于所有的爆破孔均同时起爆,爆破产生的冲击波对煤层进行强烈的扰动,使得大量的瓦斯瞬间从抽采孔中涌出,进而实现了高效快速的抽采瓦斯,在掘进过程中,底板岩层中的爆破孔还继续抽采煤层中的瓦斯,有效地防止了煤与瓦斯突出,施工安全。
(4)煤巷掘进与爆破抽采交替进行,勿需专门施工底板岩巷和穿层抽采孔,成本大幅降低,将产生较好的社会经济效益。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为图1的俯视图;
图中,1为待掘煤巷、2为煤层、3为瓦斯抽采孔、4为底板钻场、5为爆破孔、6为爆破药柱、7为瓦斯抽采管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,步骤如下:
1、在待掘煤巷(1)掘进前,先沿着待掘煤巷(1)前方40m,两帮各20m的范围内施工瓦斯抽采孔(3),每施工一个瓦斯抽采孔,立即按常规方法下抽采管封堵抽采瓦斯,瓦斯抽采孔(3)的终孔间距为5m;
2、在待掘煤巷(1)迎头的正下方施工长5m,宽3.7m,深1.4m的底板钻场(4),在底板钻场(4)内施工3个与煤层(2)平行的爆破孔(5),爆破孔(5)离待掘煤巷(1)的底板间距为0.5m,其中第一个爆破孔钻孔方向与待掘煤巷(1)掘进方向相同,钻孔直径75mm,钻孔长度为40m,左右两边的爆破孔(5)与第一个爆破孔的终孔间距为8m,钻孔方向与第一个爆破孔成α=arctan[8/40]=11.3°。
3、向左右两边的爆破孔(5)中装入直径50mm的爆破药柱(6)和炮头,总装药长度为30m,用黄泥封堵10m后起爆。
4、爆破24h后,用高压水将爆破孔内的黄泥吹出,下瓦斯抽采管封堵抽采,并用沙石将底板钻场(4)填满,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对待掘煤巷(1)进行掘进。
5、掘进到未爆破区域离爆破终孔10m的位置停止掘进作业,重复上述步骤,爆破抽采与煤巷掘进交替进行。
实施例2:
一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,步骤如下:
1、在待掘煤巷(1)掘进前,先沿着待掘煤巷(1)前方50m,两帮各20m的范围内施工瓦斯抽采孔(3),每施工一个瓦斯抽采孔,立即按常规方法下抽采管封堵抽采瓦斯,瓦斯抽采孔(3)的终孔间距为5.5m;
2、在待掘煤巷(1)迎头的正下方施工长6m,宽3.2m,深1.6m的底板钻场(4),在底板钻场(4)内施工3个与煤层(2)平行的爆破孔(5),爆破孔(5)离待掘煤巷(1)的底板间距为0.7m,其中第一个爆破孔钻孔方向与待掘煤巷(1)掘进方向相同,钻孔直径113mm,钻孔长度为50m,左右两边的爆破孔(5)与第一个爆破孔的终孔间距为10m,钻孔方向与第一个爆破孔成α=arctan[(10)/50]=11.3°。
3、向左右两边的爆破孔(5)中装入直径75mm的爆破药柱(6)和炮头,总装药长度为40m,用黄泥封堵10m后起爆。
4、爆破24h后,用高压水将爆破孔内的黄泥吹出,下瓦斯抽采管封堵抽采,并用沙石将底板钻场(4)填满,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对待掘煤巷(1)进行掘进。
5、掘进到未爆破区域离爆破终孔10.5m的位置停止掘进作业,重复上述步骤,爆破抽采与煤巷掘进交替进行。
实施例3:
一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,步骤如下:
1、在待掘煤巷(1)掘进前,先沿着待掘煤巷(1)前方60m,两帮各20m的范围内施工瓦斯抽采孔(3),每施工一个瓦斯抽采孔,立即按常规方法下抽采管封堵抽采瓦斯,瓦斯抽采孔(3)的终孔间距为6m;
2、在待掘煤巷(1)迎头的正下方施工长5.3m,宽4m,深2m的底板钻场(4),在底板钻场(4)内施工3个与煤层(2)平行的爆破孔(5),爆破孔(5)离待掘煤巷(1)的底板间距为1.2m,其中第一个爆破孔钻孔方向与待掘煤巷(1)掘进方向相同,钻孔直径94mm,钻孔长度为60m,左右两边的爆破孔(5)与第一个爆破孔的终孔间距为12m,钻孔方向与第一个爆破孔成α=arctan[12/60]=11.3°。
3、向左右两边的爆破孔(5)中装入直径63mm的爆破药柱(6)和炮头,总装药长度为48m,用黄泥封堵12m后起爆。
4、爆破24h后,用高压水将爆破孔内的黄泥吹出,下瓦斯抽采管封堵抽采,并用沙石将底板钻场(4)填满,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对待掘煤巷(1)进行掘进。
5、掘进到未爆破区域离爆破终孔11m的位置停止掘进作业,重复上述步骤,爆破抽采与煤巷掘进交替进行。
实施例4:
一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,步骤如下:
1、在待掘煤巷(1)掘进前,先沿着待掘煤巷(1)前方70m,两帮各20m的范围内施工瓦斯抽采孔(3),每施工一个瓦斯抽采孔,立即按常规方法下抽采管封堵抽采瓦斯,瓦斯抽采孔(3)的终孔间距为4m;
2、在待掘煤巷(1)迎头的正下方施工长5.6m,宽3m,深1.8m的底板钻场(4),在底板钻场(4)内施工3个与煤层(2)平行的爆破孔(5),爆破孔(5)离待掘煤巷(1)的底板间距为0.9m,其中第一个爆破孔钻孔方向与待掘煤巷(1)掘进方向相同,钻孔直径113mm,钻孔长度为70m,左右两边的爆破孔(5)与第一个爆破孔的终孔间距为9m,钻孔方向与第一个爆破孔成α=arctan[9/70]=7.3°。
3、向左右两边的爆破孔(5)中装入直径63mm的爆破药柱(6)和炮头,总装药长度为58m,用黄泥封堵12m后起爆。
4、爆破24h后,用高压水将爆破孔内的黄泥吹出,下瓦斯抽采管封堵抽采,并用沙石将底板钻场(4)填满,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对待掘煤巷(1)进行掘进。
5、掘进到未爆破区域离爆破终孔11.5m的位置停止掘进作业,重复上述步骤,爆破抽采与煤巷掘进交替进行。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其特征在于,步骤如下:在待掘煤巷(1)掘进前,先沿着待掘煤巷(1)前方施工沿煤层(2)方向的瓦斯抽采孔(3),并按常规方法下抽采管封堵进行抽采瓦斯;然后施工底板钻场(4),在底板钻场(4)内施工爆破孔(5),爆破孔(5)包括与待掘煤巷(1)掘进方向相同的中心孔和分布于中心孔两边的侧边孔,在侧边孔内装入爆破药柱(6),用黄泥封孔,起爆后,用高压水将爆破孔内的黄泥吹出,按常规方法下抽采管封堵进行抽采瓦斯,并用沙石将底板钻场(4)填满,检测煤层中瓦斯残余含量合格后开始对待掘煤巷(1)进行掘进,掘进到未爆破区域时,重复上述步骤,爆破抽采与煤巷掘进交替进行。
2.如权利要求1所述的煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其特征在于,所述瓦斯抽采孔(3)是在顺着待掘煤巷(1)掘进方向长度为40-70m,两帮各为20m的范围内钻孔,瓦斯抽采孔(3)终孔间距为4-6m。
3.如权利要求1所述的煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其特征在于,所述底板钻场(4)位于待掘煤巷(1)迎头的下部,底板钻场(4)的长为5-6m,宽为3-4m,深为1.4-2m。
4.如权利要求1所述的煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其特征在于,所述爆破孔(5)与待掘煤巷(1)的底板平行,且离底板的间距不大于1.2m。
5.如权利要求1所述的煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其特征在于,所述爆破孔(5)的数量为3个,其中第一个爆破孔方向与待掘煤巷(1)掘进方向相同,另两个爆破孔对称分布于第一个爆破孔的两边,与第一个爆破孔的终孔间距为8-12m,与第一个爆破孔的夹角α角按如下公式计算:α=arctan[(8-12)/L],L表示爆破孔的长度。
6.如权利要求1所述的煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法,其特征在于,掘进到未爆破区域时,在离爆破终孔不小于10m的位置处停止煤巷掘进,进行下一个循环的爆破抽采作业。
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