CN112253040B - 一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种爆破钻孔封孔方法，具体涉及一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法，将钻孔进行局部扩孔，采用滤积式囊袋封堵扩孔段，从而形成“糖葫芦”形状的水泥柱。炸药爆炸产生的爆破压力难以冲破这种“糖葫芦”形状的水泥柱，而且水泥砂浆进入滤积式囊袋后，水会流出囊袋，而囊袋内会存下高浓度的速凝水泥，从而实现简单、快速、安全的煤矿断顶爆破钻孔的封孔。使用本方法能够实现当班(6小时内)放炮，可以消除炮线裸露的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种爆破钻孔封孔方法，具体涉及一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法。
背景技术
我国已经进入深部煤炭开采，多数矿区已经出现了冲击地压事故，例如山东巨野、陕西彬长、甘肃华亭等，冲击地压事故造成了巨大的财产损失。为了防治冲击地压，对煤层上覆坚硬顶板进行爆破断顶，从而切断上方应力传递的路径，是一种较好的技术措施。近年来，在彬长、华亭、兖州、巨野等矿区得到了广泛应用，且效果显著。
由于爆破断顶钻孔的长度普遍大于30m，甚至可以达到100m，根据国家有关规定，封孔段至少达到孔深的三分之一。这就意味着封孔段的长度为10～30m左右，用于爆破的炸药在孔内更深的位置。然而，在实际的工作中，普遍采用的方法是水泥砂浆封堵钻孔(也有较少采用黄泥封孔)，并在水泥砂浆凝固24小时后采用远程放炮的方式，进行爆破作业。这种封孔方法意味着当班无法放炮，且钻孔内引出的爆破引线必须在孔口放置24小时，不仅浪费了大量时间，还造成了安全隐患。而采用黄泥封孔的问题在于费时费力，需要提前准备黄泥，经过筛选、湿润后利用专用机械向孔内吹入，但很难有效将封孔黄泥送入深孔的指定位置，封孔效果难以保证。
因此有必要发明一种简单、快速、安全的煤矿断顶爆破钻孔的封孔方法，能够实现当班(6小时内)放炮，从而消除炮线裸露的安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法，能够实现简单、快速、安全的封孔，并在当班(6小时内)放炮，消除炮线裸露的安全隐患。
为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法，步骤如下：
1、根据断顶爆破钻孔的深度L计算得到封孔区域的长度L1，两者满足L＝3L1；
2、断顶爆破钻孔施工结束后，将常规钻头更换为扩孔钻头，并将扩孔钻头伸入至距离孔口L1处；
3、向孔口方向进行扩孔，扩孔长度为2m，扩孔后的孔径比断顶爆破钻孔的原始孔径大2cm；
4、将扩孔钻头退至距离孔口2L1/3处，重复步骤3；
5、将扩孔钻头退至距离孔口L1/3处，重复步骤3，并将钻头退出孔口外；
6、将炸药送入至断顶爆破钻孔的指定位置，将炸药的引爆线引出孔口外；
7、将三个滤积式囊袋连接后，送入断顶爆破钻孔的指定位置，每个滤积式囊袋分别对应着扩孔段，爆破阀二的额定压力P2比爆破阀一的额定压力P1大0.5MPa；
8、利用注浆管注入速凝水泥浆液，在单向阀的作用下，速凝水泥浆液流入滤积式囊袋一内沉积，当滤积式囊袋一内压力达到P1后，爆破阀一破开，水泥浆液会流入滤积式囊袋二内沉积，当滤积式囊袋二内压力达到P2后，爆破阀二破开，水泥浆液会流入滤积式囊袋三内沉积，当注浆系统的压力达到(P2+0.2)MPa时，停止注浆；
9、注浆结束4小时后，按照常规爆破作业方法进行远程放炮。
优选的，所述的滤积式囊袋的长度为2.5m及以上，囊袋的外径为爆破钻孔孔径的2倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)囊袋封堵区域存在凹型段，可以使囊袋膨胀进入凹形区域内，水泥凝固后形成凸型水泥柱，极大提高了封堵强度；
(2)滤积式囊袋利用高浓度速凝水泥的沉积作用，能够快速凝固，极大缩短了封孔时间；
(3)由于封孔时间缩短，在当班就可以实现爆破作业，从而避免了引爆线裸露24小时带来的安全隐患。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明封孔区域示意图。
图中，1、断顶爆破钻孔；2、炸药；3、引爆线；4、爆破阀一；5、爆破阀二；6、注浆管；7、单向阀；8、滤积式囊袋一；9、滤积式囊袋二；10、滤积式囊袋三。
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。
一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法，包括以下步骤：
1、在煤矿井下施工孔径为94mm的断顶爆破钻孔1，深度L为54m，根据断顶爆破钻孔1的深度L计算得到封孔区域的长度L1为18m，两者满足L＝3L1；
2、当断顶爆破钻孔1施工结束后，将施工钻孔的常规钻头更换为扩孔钻头，并将扩孔钻头伸入至距离孔口18m处；
3、从距离孔口18m处开始向孔口方向进行扩孔，扩孔长度为2m，扩孔后的孔径为98mm；
4、将扩孔钻头退至距离孔口12m处，重复步骤3；
5、将扩孔钻头退至距离孔口6m处，重复步骤3，并将钻头退出孔口外；
6、将炸药送入至断顶爆破钻孔1内，使断顶爆破钻孔的2L/3处充满炸药2，将炸药2的引爆线3引出孔口外；
7、将三个长度均为2.5m的滤积式囊袋连接后，送入断顶爆破钻孔1内，使每个滤积式囊袋分别对应着三个扩孔段，且爆破阀一4的额定压力为1.0MPa，爆破阀二5的额定压力为1.5MPa；
8、利用注浆管6注入速凝水泥浆液，在单向阀7的作用下，速凝水泥浆液流入滤积式囊袋一8内沉积，当滤积式囊袋一4内压力达到1.0MPa后，爆破阀一4破开，水泥浆液会流入滤积式囊袋二9内沉积，当滤积式囊袋二9内压力达到1.5MPa后，爆破阀二5破开，水泥浆液会流入滤积式囊袋三10内沉积，当注浆系统的压力达到1.7MPa时，停止注浆；
9、注浆结束4小时后，将人员撤到距离爆破地点300m处，按照常规爆破作业方法进行远程放炮。
煤矿在防治冲击地压的工程实践中，普遍采用断顶爆破钻孔进行爆破，使煤层上方的坚硬顶板断裂，切断上方岩体的应力传播路径。在工程实践中，普遍采用水泥砂浆对钻孔进行封孔。如果使用其它封孔方式会存在很多经济技术不合理的地方，例如采用黄泥封孔时可能会出现冲孔的现象，采用封孔器会存在价格高的问题。采用水泥砂浆虽然经济成本较低，但水泥砂浆的凝固时间较长，一般均会超过24小时，如果封孔区域很长，可能水泥砂浆的凝固时间会超过46小时。在水泥砂浆凝固的过程中，炸药的引爆线路均会裸露在孔外，这是一个非常大的安全隐患。如果钻孔施工、封孔、炸药起爆的全过程在当班(6小时内)完成，就会消除安全隐患。
爆破钻孔封孔的关键在于水泥砂浆凝固后与钻孔的壁面紧密结合，形成牢固的水泥柱，炸药爆炸产生的爆破压力无法冲破这个水泥柱。但是对于较长的爆破钻孔而言，如果采用两堵一注的封孔工艺，就会出现中间的水泥砂浆无法快速凝固的问题，爆破时会出现冲孔的现象。为了避免这个问题，可以将钻孔进行局部扩孔，采用滤积式囊袋封堵扩孔段，从而形成“糖葫芦”形状的水泥柱。炸药爆炸产生的爆破压力更加难以冲破这种“糖葫芦”形状的水泥柱，而且水泥砂浆进入滤积式囊袋后，水会流出囊袋，而囊袋内会存下高浓度的速凝水泥，从而实现快速封孔。一般情况下，利用滤积式囊袋的封孔时间不超过4小时，可实现当班的快速放炮，避免引爆线裸露造成的安全隐患。
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 (1)
1.一种用于煤矿断顶爆破钻孔的分段快速封孔方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)根据断顶爆破钻孔(1)的深度L计算得到封孔区域的长度L1，两者满足L＝3L1；
b)断顶爆破钻孔(1)施工结束后，将常规钻头更换为扩孔钻头，并将扩孔钻头伸入至距离孔口L1处；
c)向孔口方向进行扩孔，扩孔长度为2m，扩孔后的孔径比断顶爆破钻孔的原始孔径大2cm；
d)将扩孔钻头退至距离孔口2L1/3处，重复步骤c) ；
e)将扩孔钻头退至距离孔口L1/3处，重复步骤c) ，并将钻头退出孔口外；
f)将炸药(2)送入至断顶爆破钻孔(1)的指定位置，将炸药(2)的引爆线(3)引出孔口外；
g)将三个滤积式囊袋连接后，送入断顶爆破钻孔(1)的指定位置，每个滤积式囊袋分别对应着扩孔段，爆破阀二(5)的额定压力P2比爆破阀一(4)的额定压力P1大0.5MPa；
h)利用注浆管(6)注入速凝水泥浆液，在单向阀(7)的作用下，速凝水泥浆液流入滤积式囊袋一(8)内沉积，当滤积式囊袋一(8 )内压力达到P1后，爆破阀一(4)破开，水泥浆液会流入滤积式囊袋二(9)内沉积，当滤积式囊袋二(9)内压力达到P2后，爆破阀二(5)破开，水泥浆液会流入滤积式囊袋三(10)内沉积，当注浆系统的压力达到(P2+0.2)MPa时，停止注浆；
i)注浆结束4小时后，按照常规爆破作业方法进行远程放炮。
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