CN109238053A - 一种深煤层爆破注水用的封孔装置及其爆破注水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深煤层爆破注水用的封孔装置，包括爆破机构和注水封孔器，爆破机构包括药仓和炸药，其中药仓为一字型圆筒结构；注水封孔器设置在煤层开孔处，利用注水封孔器对煤层开孔和爆破机构外部空间进行封堵，以保证爆破机构在封闭空间完全引爆。本发明将水力耦合爆破和煤层注水相结合，实现爆注一体化，简化作业流程、降低作业工序、降低工人作业强度，实现松爆后直接注水，达到煤层卸压、应力前移、煤体湿润、提高煤体塑性、降低产尘，解决现有深煤层爆破落煤作业中存在工人作业强度高，使用时不方便，封孔效果不好，封孔装置不能循环使用等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。
Description
技术领域
本发明涉及深煤层爆破裂解技术领域，具体涉及一种用于深煤层爆破注水用的封孔装置。
背景技术
我国是当今世界上第一产煤大国，煤炭产量占世界的35%以上。我国也是世界煤炭消费量最大的国家，煤炭一直是我国的主要能源和重要原料，在一次能源生产和消费构成中煤炭始终占一半以上。我国的煤矿储量丰富，但是煤炭资源的地理分布极不平衡，适于露天开采的储量少，大部分煤炭资源位于地下深处几百米甚至几千米，导致采效率低，投资过大，建设周期长。因此绝大部分地下深矿井需要对深煤层进行爆破裂解落煤，再从井下通过管道向上输送。传统爆破落煤作业中，炮泥一般采用的是沙管、黄泥，虽然成本低廉，但是黄泥存在防尘效果不好，不能预防电火花，不卫生，不安全，需要从井上向下调运，使用时不方便等缺点；另一方面，由于深煤层质地紧密，爆破使用的炸药爆破力强，以往使用的封口处炮泥封口效果不好，在爆炸时向外崩出，导致爆破力减小，不利于深煤层裂解，一直困扰井下爆破落煤作业。
爆注一体化工艺是爆破采煤工艺中的一项主要工序，即利用爆注一体化专用设备，采取孔内注水封孔、炮后直接高压注水的方法，将松动爆破和高压注水结合为一体。爆注一体化实施工艺包括钻孔施工、装药、送药、封孔、爆破、炮后注水等步骤。
如何设计一种结构合理，设计巧妙，将水力耦合爆破和煤层注水相结合，实现爆注一体化，简化作业流程，降低作业工序，降低工人作业强度，实现松爆后直接注水，达到煤层卸压，应力前移，煤体湿润，提高煤体塑性，降低产尘的深煤层爆破注水用的封孔装置是目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决现有深煤层爆破落煤作业中存在的封口黄泥防尘效果不好，不能预防电火花，需要从井上向下调运，工人作业强度高，使用时不方便，封孔效果不好，封孔装置不能循环使用等技术问题，本发明提供一种深煤层爆破注水用的封孔装置，来实现结构合理，设计巧妙，将水力耦合爆破和煤层注水相结合，实现爆注一体化，简化作业流程、降低作业工序、降低工人作业强度，实现松爆后直接注水，达到煤层卸压、应力前移、煤体湿润、提高煤体塑性、降低产尘的目的。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种深煤层爆破注水用的封孔装置，包括爆破煤层用的爆破机构和用于封住煤层开孔的注水封孔器，通过将爆破机构在注水封孔器构造的封闭空间引爆，实现深煤层的松动爆破，所述的爆破机构包括药仓和位于药仓内的炸药，其中药仓为一字型圆筒结构，药仓的前端为锥形，以利于伸入煤层开孔内，药仓的后段设置有圆柱状的尾杆，尾杆后方设置有送药器，送药器顶住尾杆以将药仓送入煤层开孔深处；所述注水封孔器设置在煤层开孔处，利用注水封孔器对煤层开孔和爆破机构外部空间进行封堵，以保证爆破机构在封闭空间完全引爆。
所述的注水封孔器包括出水口、橡胶体、橡胶体注水口、第一单向阀、煤层注水口、第二单向阀和高压胶管，通过第一单向阀控制橡胶体注水口注水，实现橡胶体膨胀对煤层开孔进行封孔；通过第二单向阀向煤层注水口注水，再由出水口渗入爆破后的煤层，实现煤层高压注水。
所述的尾杆的末端设置有安全索，以将发生哑炮的炸药牵引出来。
所述的药仓的材质为PVC管材。
所述的炸药为乳化炸药。
一种深煤层爆破注水用的封孔装置来深煤层爆破注水的方法，包括以下步骤：
A、钻孔施工，利用钻机对煤层进行钻孔作业；
B、装药、送药，采取一字型装药，药仓中部连接套管里端系上安全索，使用快插式送药器将药仓送入钻孔底部，再取出送药器；
C、封孔，药仓送入钻孔底部后，孔口使用爆注一体化的注水封孔器封孔；连接注水封孔器的橡胶体注水口，开始注水，橡胶体膨胀后进行封孔，停止注水，关闭第一单向阀；连接煤层注水口将炮孔内空余部分注满水，注水完成后关闭第二单向阀；
D、爆破，每个松爆孔内并联连接，相邻的两个松爆孔之间串联连接，然后起爆；
E、爆破后注水，检查注水封孔器是否泄压；连接煤层注水口进行注水，钻孔出水较多时，关闭第二单向阀，停止注水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明包括爆破煤层用的爆破机构和用于封住煤层开孔的注水封孔器，通过将爆破机构在注水封孔器构造的封闭空间引爆，实现深煤层的松动爆破，通过将爆破机构在注水封孔器构造的封闭空间引爆，实现深煤层的逐步裂解，利用封孔器代替现有封孔用的黄泥，结构合理，设计巧妙，实现爆注一体化，简化作业流程，降低作业工序，降低工人作业强度，封口能循环使用，提高企业的经济效益；
2）所述的爆破机构包括药仓和位于药仓内的炸药，其中药仓为一字型圆筒结构，药仓的前端为锥形，以利于伸入煤层开孔内，药仓的后段设置有圆柱状的尾杆，以方便送药器顶住药仓的后段将药仓送入煤层开孔深处；所述注水封孔器设置在煤层开孔处，利用注水封孔器对煤层开孔和爆破机构外部空间进行封堵，以保证爆破机构在封闭空间完全引爆；
3）所述的注水封孔器包括出水口、橡胶体、橡胶体注水口、第一单向阀、煤层注水口、第二单向阀和高压胶管，通过第一单向阀控制橡胶体注水口注水，实现橡胶体膨胀对煤层开孔进行封孔；通过第二单向阀向煤层注水口注水，再由出水口渗入爆破后的煤层，实现煤层高压注水；
4）主管路的材质为PVC管材，材料成本低廉；
5）所述的炸药为乳化炸药，具有很好的抗水性，其爆炸性能好，机械感度低以及安全性好等优点，同时成本低。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是爆破机构结构示意图；
图3是注水封孔器结构示意图；
图中标记：1、爆破机构，101、药仓，102、炸药，103、尾杆，104、安全索，105、送药器，2、注水封孔器，201、出水口，202、橡胶体，203、橡胶体注水口，204、第一单向阀，205、煤层注水口，206、第二单向阀，207、高压胶管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图所示，一种深煤层爆破注水用的封孔装置，包括爆破煤层用的爆破机构1和用于封住煤层开孔的注水封孔器2，通过将爆破机构1在注水封孔器2构造的封闭空间引爆，实现深煤层的松动爆破，所述的爆破机构1包括药仓101和位于药仓101内的炸药102，其中药仓101为一字型圆筒结构，药仓101的前端为锥形，以利于伸入煤层开孔内，药仓101的后段设置有圆柱状的尾杆103，尾杆103后方设置有送药器105，送药器105顶住尾杆103以将药仓101送入煤层开孔深处；所述注水封孔器2设置在煤层开孔处，利用注水封孔器2对煤层开孔和爆破机构1外部空间进行封堵，以保证爆破机构1在封闭空间完全引爆。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的注水封孔器2包括出水口201、橡胶体202、橡胶体注水口203、第一单向阀204、煤层注水口205、第二单向阀206和高压胶管207，通过第一单向阀204控制橡胶体注水口203注水，实现橡胶体202膨胀对煤层开孔进行封孔；通过第二单向阀206向煤层注水口205注水，再由出水口201渗入爆破后的煤层，实现煤层高压注水。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的尾杆103的末端设置有安全索104，以将发生哑炮的炸药牵引出来。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的药仓101的材质为PVC管材。
以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、完善和限定：如所述的炸药102为乳化炸药。
一种深煤层爆破注水用的封孔装置来深煤层爆破注水的方法，包括以下步骤：
A、钻孔施工，利用钻机对煤层进行钻孔作业；
B、装药、送药，采取一字型装药，药仓101中部连接套管里端系上安全索104，使用快插式送药器将药仓101送入钻孔底部，再取出送药器；
C、封孔，药仓101送入钻孔底部后，孔口使用爆注一体化的注水封孔器2封孔；连接注水封孔器2的橡胶体注水口203，开始注水，橡胶体202膨胀后进行封孔，停止注水，关闭第一单向阀204；连接煤层注水口205将炮孔内空余部分注满水，注水完成后关闭第二单向阀206；
D、爆破，每个松爆孔内并联连接，相邻的两个松爆孔之间串联连接，然后起爆；
E、爆破后注水，检查注水封孔器2是否泄压；连接煤层注水口205进行注水，钻孔出水较多时，关闭第二单向阀206，停止注水。
正常使用时，先钻孔施工，多排粉，保障孔内无积渣；装药，使用快插式送药器将装药仓送入钻孔底部，再取出快插式送药器；装药仓送入钻孔底部后，孔口使用爆注一体化封孔器（以下简称注水封孔器）封孔，注水封孔器送至距孔口0.5m位置；连接注水封孔器外胶囊注水高压管路，开启增压泵（压力调至13MPa），注水使封孔器胶囊膨胀至压力表显示10MPa以上、注水管流量表停止转动即停止注水，关闭注水封孔器注水管阀门，开启供水管卸压阀卸压后拆掉注水器注水连接管；将静压注水管对接注水封孔器孔内注水管，将钻孔内空余部分充满水,注水完成后拆掉注水连接管；炸药爆破，起爆30min后进行验炮；爆破后注水，爆注一体化封孔器膨胀封孔后，利用爆注一体化封孔器上注水管接口进行注水，注水时压力依然为13MPa（增压泵提供压力），注水过程中，出现邻孔出水或本孔出水，且出水量较大时，可关闭注水阀门，按程序放压拆掉管路，拔出爆注一体化封孔器放到指定位置。
在装药送药过程中，随打随装，避免钻孔施工后时间过长导致塌孔，药卷之间要接触紧密，保证传爆效果，送药时雷管脚线要捋直，不可有扭结现象；封孔器外胶囊注水时，要保证注水压力10MPa以上，膨胀后要观察有无漏液情况，防止卸压导致封孔不严，全采面封孔和充水工作结束后，要再次确认封孔器有无卸压现象，发现问题及时处理；注水完成后应先打开卸压阀卸压后再行拆卸管路。
本发明包括爆破煤层用的爆破机构和用于封住煤层开孔的注水封孔器，通过将爆破机构在注水封孔器构造的封闭空间引爆，实现深煤层的松动爆破，通过将爆破机构在注水封孔器构造的封闭空间引爆，实现深煤层的逐步裂解，利用封孔器代替现有封孔用的黄泥，结构合理，设计巧妙，实现爆注一体化，简化作业流程，降低作业工序，降低工人作业强度，封口能循环使用，提高企业的经济效益。
所述的注水封孔器包括出水口、橡胶体、橡胶体注水口、第一单向阀、煤层注水口、第二单向阀和高压胶管，通过第一单向阀控制橡胶体注水口注水，实现橡胶体膨胀对煤层开孔进行封孔；通过第二单向阀向煤层注水口注水，再由出水口渗入爆破后的煤层，实现煤层高压注水。
本发明结构合理，设计巧妙，将水力耦合爆破和煤层注水相结合，实现爆注一体化，简化作业流程、降低作业工序、降低工人作业强度，实现松爆后直接注水，达到煤层卸压、应力前移、煤体湿润、提高煤体塑性、降低产尘，解决现有深煤层爆破落煤作业中存在的封口黄泥防尘效果不好，不能预防电火花，需要从井上向下调运，工人作业强度高，使用时不方便，封孔效果不好，封孔装置不能循环使用等技术问题，对现有技术来说，具有很好的市场前景和发展空间。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种深煤层爆破注水用的封孔装置，包括爆破煤层用的爆破机构（1）和用于封住煤层开孔的注水封孔器（2），通过将爆破机构（1）在注水封孔器（2）构造的封闭空间引爆，实现深煤层的松动爆破，其特征在于：所述的爆破机构（1）包括药仓（101）和位于药仓（101）内的炸药（102），其中药仓（101）为一字型圆筒结构，药仓（101）的前端为锥形，以利于伸入煤层开孔内，药仓（101）的后段设置有圆柱状的尾杆（103），尾杆（103）后方设置有送药器（105），送药器（105）顶住尾杆（103）以将药仓（101）送入煤层开孔深处；所述注水封孔器（2）设置在煤层开孔处，利用注水封孔器（2）对煤层开孔和爆破机构（1）外部空间进行封堵，以保证爆破机构（1）在封闭空间完全引爆。
2.如权利要求1所述的一种深煤层爆破注水用的封孔装置，其特征在于：所述的注水封孔器（2）包括出水口（201）、橡胶体（202）、橡胶体注水口（203）、第一单向阀（204）、煤层注水口（205）、第二单向阀（206）和高压胶管（207），通过第一单向阀（204）控制橡胶体注水口（203）注水，实现橡胶体（202）膨胀对煤层开孔进行封孔；通过第二单向阀（206）向煤层注水口（205）注水，再由出水口（201）渗入爆破后的煤层，实现煤层高压注水。
3.如权利要求1所述的一种深煤层爆破注水用的封孔装置，其特征在于：所述的尾杆（103）的末端设置有安全索（104），以将发生哑炮的炸药牵引出来。
4.如权利要求1所述的一种深煤层爆破注水用的封孔装置，其特征在于：所述的药仓（101）的材质为PVC管材。
5.如权利要求1所述的一种深煤层爆破注水用的封孔装置，其特征在于：所述的炸药（102）为乳化炸药。
6.一种利用权利要求1-5任一权利要求的一种深煤层爆破注水用的封孔装置用来深煤层爆破注水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
钻孔施工，利用钻机对煤层进行钻孔作业；
装药、送药，采取一字型装药，药仓（101）中部连接套管里端系上安全索（104），使用快插式送药器将药仓（101）送入钻孔底部，再取出送药器；
封孔，药仓（101）送入钻孔底部后，孔口使用爆注一体化的注水封孔器（2）封孔；连接注水封孔器（2）的橡胶体注水口（203），开始注水，橡胶体（202）膨胀后进行封孔，停止注水，关闭第一单向阀（204）；连接煤层注水口（205）将炮孔内空余部分注满水，注水完成后关闭第二单向阀（206）；
爆破，每个松爆孔内并联连接，相邻的两个松爆孔之间串联连接，然后起爆；
爆破后注水，检查注水封孔器（2）是否泄压；连接煤层注水口（205）进行注水，钻孔出水较多时，关闭第二单向阀（206），停止注水。
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