CN203362135U - 提高煤层透气性的射孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高煤层透气性的射孔装置，它包括射孔枪和电雷管，射孔枪的总长度与钻孔的长度相匹配，每一段射孔枪包括弹架、射孔弹和导爆索，射孔枪的射孔弹安装在弹架的射弹孔内，射孔弹的顶端沿钻孔的径向朝向钻孔的内壁，导爆索压入到每个射孔弹的顶端压槽内，每段射孔枪的导爆索依次连接，电雷管与最靠近钻孔出口的导爆索连接。本实用新型由于射孔产生的聚能气体是沿着径向射入煤层，同时产生的气体量比使用炸药的松动爆破要少得多，具有较高的安全性。

Description

提高煤层透气性的射孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种在井下实施的提高煤层原始透气性的装置，该装置适用于煤矿瓦斯抽采及突出防治，尤其适用于低透气性煤层瓦斯渗透性能的改善。

背景技术

煤是一种多孔介质，煤层的透气性能是指煤层中的流体（主要是瓦斯气体）在煤层中的渗流特性，它是衡量煤层瓦斯流动难易程度的重要参数。矿井瓦斯治理最有效的手段就是尽可能多的将煤层中的瓦斯抽采出来，对于原始渗透性能较好的煤层，由于瓦斯在煤层中易于流动，采用通常的技术手段容易将煤层中的瓦斯抽采出来；而对于透气性差的煤层，只有在靠近采掘工作面煤壁或者钻孔壁面周围等自由面附近的瓦斯，在瓦斯压力梯度的作用下能够从煤层中逸出，而处于深部煤层中的瓦斯就难以逸出。

我国大部分煤田煤层的原始透气性均比较差，而要有效的提高瓦斯抽采的效率就必须研究提高煤层透气性的方法，为此大量的专家、学者及现场工程技术人员进行了多年的理论研究和工程实践。目前比较常用的增透方法有水力压裂、水利割缝、深孔预裂爆破等强化方法，所有这些方法的核心都是尽可能增加煤层中裂隙。水力压裂和水利割缝是采用高压水，在高压水的强大压力下在煤层中产生裂隙，以开辟和增加自由面，从而达到改善煤层透气性的目的。该技术在1970年开始试验，目前在我国的一些矿区使用。无论是水力压裂还是水力割缝，都需要研制特殊的大型压裂设备，目前地面的水力压裂技术比较易于实施，而井下的压裂及割缝技术，由于受到设备、施工工艺等方面的限制，目前还是处于探索阶段。在上世纪50年代国内外的学者开始研究深孔预裂爆破控制技术，提高煤层瓦斯的抽采率。松动爆破的原理是利用炸药爆炸瞬间产生的爆轰压力和高温高压气体，使爆破孔周围的煤体产生裂隙、松动、压出和膨胀变形，以提高煤层透气性。前苏联的卡拉岗达，国内湖南涟邵、白沙局等都进行过松动爆破试验。试验结果表明，松动爆破后，钻孔瓦斯抽放量在较短时间内（最多几天）可以增加几倍，但很快就下降枯竭，钻孔总瓦斯抽放量的增加并不显著。另外，深孔预裂爆破的安全性难以保证，这也限制了该项技术的发展。

从总体来看，由于受到井下狭窄空间的限制以及安全性的考虑，目前尚没有一项成熟的增加煤层透气性的技术，有些技术虽然已经探索了多年，但是由于受到各方面的限制，仍处于探索研究之中。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够在井下采掘工作面安装，实现安全易行的提高煤层透气性的新型射孔装置。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：本实用新型提高煤层透气性的射孔装置包括射孔枪和电雷管，射孔枪的总长度与钻孔的长度相匹配，每一段射孔枪包括弹架、射孔弹和导爆索，射孔枪的射孔弹安装在弹架的射弹孔内 ，射孔弹的顶端沿钻孔的径向朝向钻孔的内壁，导爆索压入到每个射孔弹的顶端压槽内，每段射孔枪的导爆索依次连接，电雷管与最靠近钻孔出口的导爆索连接。

进一步地，本实用新型沿钻孔的长度方向任意依次相邻的四个射孔弹的顶端在钻孔的同一横截面上的正投影在该横截面的圆周上均匀分布。

进一步地，本实用新型沿钻孔的长度方向相邻的两个所述射孔弹的顶端在钻孔的同一横截面上的正投影相邻。

进一步地，本实用新型还包括防爆水炮泥层和封孔黄泥层，防爆水炮泥层和封孔黄泥层置于钻孔内，且防爆水炮泥层位于最靠近钻孔出口的射孔枪和封孔黄泥层之间，所述封孔黄泥层用于将钻孔封堵，所述电雷管的雷管引线依次穿过防爆水炮泥层和封孔黄泥层而被引出钻孔外。

与现有技术相比，本实用新型的效果是：采用聚能射孔技术增加煤层的透气性不需要大型设备，所以非常适合井下狭小空间中施工。射孔枪逐段安装连接组成，可以适用于不同的钻孔长度的要求，非常灵活。由于射孔弹的顶端沿钻孔的径向朝向钻孔的内壁，而射孔弹产生的聚能气体由射孔弹的尾部喷出通过射弹孔沿着钻孔径向射入煤层， 同时产生的气体量比使用炸药的松动爆破要少得多，所以其具有较高的安全性。

附图说明

图1是射孔枪的结构示意图；

图2是煤层钻孔中射孔装置的装配示意图；

图3是沿钻孔的长度方向任意依次相邻的四个射孔弹的顶端在钻孔的横截面上的正投影的分布示意图。

    图中，1. 射孔枪的弹架，2.射孔弹，3.导爆索，4.煤层钻孔，5.电雷管，6.防爆水炮泥层，7.雷管引线，8.封孔黄泥层，9.射弹孔，21、22、23、24、25、26. 射孔弹的顶端，27、28、29、30. 射孔弹的顶端在钻孔的同一横截面的正投影点。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型射孔装置主要包括射孔枪和电雷管5，射孔枪由若干段组成，每段约为3米长，射孔枪的总长度与煤层钻孔4的长度相匹配。如图1所示，每一段射孔枪包括弹架1、射孔弹2和导爆索3，射孔枪的射孔弹2安装在弹架1的对应的射弹孔9内上，各射孔弹2的顶端21、22、23、24、25、26沿钻孔的径向朝向钻孔的内壁。射孔弹的顶端21、22、23、24、25、26沿钻孔的长度方向依次相邻。其中，射孔弹的顶端21、22沿钻孔的长度方向相邻，射孔弹的顶端22、23亦沿钻孔的长度方向相邻，其他同理类推。

作为本实用新型的优选实施方式，沿钻孔的长度方向依次相邻的四个射孔弹的顶端在钻孔的横截面上的投影沿该横截面的圆周均匀分布。作为本实用新型的更优选实施方式，如图3所示，沿钻孔的长度方向依次相邻的四个射孔弹的顶端27、28、29、30在钻孔的同一横截面上的正投影沿该横截面的圆周均匀地错开分布，并且沿钻孔的长度方向相邻的两个射孔弹的顶端在钻孔的同一横截面上的正投影亦相邻。例如，在图3中，沿钻孔的长度方向相邻的射孔弹的顶端27、28在钻孔的同一横截面上的正投影亦相邻，同样，沿钻孔的长度方向相邻的射孔弹的顶端28、29在钻孔的同一横截面上亦相邻。同理，射孔弹的顶端29与其沿钻孔的长度方向相邻的射孔弹的顶端30在钻孔的同一横截面上的正投影亦相邻。

此外，导爆索3压入到射孔枪的每个射孔弹的顶端压槽内，每段射孔枪的导爆索3依次连接，电雷管5与最靠近煤层钻孔4的出口的导爆索3连接。

如图2所示，可进一步将防爆水炮泥送入煤层钻孔中形成防爆水炮泥层6，再在防爆水炮泥层6外用封孔黄泥将钻孔封堵。这样，防爆水炮泥层6位于最靠近钻孔出口的射孔枪和封孔黄泥层8之间。电雷管5的雷管引线7依次穿过防爆水炮泥层6和封孔黄泥层8而被引出钻孔外。

以下具体说明本实用新型射孔装置的安装和使用方法：

在煤层巷道预定位置安装钻机，确定好钻孔的倾角及方位角以后开钻。为了确保钻孔形状，钻进过程中要求适当放慢推进速度，尽可能将钻孔中的煤粉排出孔外。当钻到预定深度以后，吹洗钻孔，将钻孔中的残渣排除，并逐节退出钻杆。参见图1和图2，在井下组装射孔枪，首先将射孔弹2安装在弹架1的射弹孔内，射孔弹的顶端压槽内压入导爆索3，将固定长度的弹架1推入相应的射孔枪中，对应于每段射孔枪的弹架1的长度约3.0m。安装完第1段射孔枪以后，按照相同的方法组装第2段射孔枪，顺序组装其余射孔枪。然后将组装好的每段射孔枪连接，并推入钻孔。在连接时要特别注意相邻每段射孔枪的导爆索3的连接，以免失爆情况的出现。当所有射孔枪连接送入钻孔以后，将电雷管5接在导爆索3中，并将雷管引线7引出钻孔外。然后用木楮将整个组装好的射孔装置推入钻孔的孔底。然后将袋装防爆水炮泥送入孔中形成防爆水炮泥层6，再在防爆水炮泥层6外用封孔黄泥将钻孔封堵，电雷管5的雷管引线7依次穿过防爆水炮泥层6和封孔黄泥层8而被引出钻孔外。上述工作完成以后，将人员撤离到安全地带，用发炮机引爆电雷管5，电雷管引爆导爆索，导爆索引爆射孔弹，完成对煤层钻孔的射孔增透。射孔结束以后，将封孔黄泥挖出，并将射孔枪拔出，在钻孔中接上瓦斯抽放管进行钻孔瓦斯抽采。

本实用新型射孔装置能够在井下采掘工作面安装，并实现安全可靠、简单易行的煤层钻孔增透。使用实用新型射孔装置能够在确保安全的情况下，方便有效地增加原始煤层的透气性能，从而达到防止煤与瓦斯突出和提高瓦斯抽采率的目的，解决目前增加煤层透气性过程中各种技术存在的问题。

Claims (4)

1. 一种提高煤层透气性的射孔装置，其特征是：包括射孔枪和电雷管，射孔枪的总长度与钻孔的长度相匹配，每一段射孔枪包括弹架、射孔弹和导爆索，射孔枪的射孔弹安装在弹架的射弹孔内 ，射孔弹的顶端沿钻孔的径向朝向钻孔的内壁，导爆索压入到每个射孔弹的顶端压槽内，每段射孔枪的导爆索依次连接，电雷管与最靠近钻孔出口的导爆索连接。

2. 根据权利要求1所述的射孔装置，其特征是：沿钻孔的长度方向任意依次相邻的四个射孔弹的顶端在钻孔的同一横截面上的正投影沿该横截面的圆周均匀分布。

3.根据权利要求2所述的射孔装置，其特征是：沿钻孔的长度方向相邻的两个所述射孔弹的顶端在钻孔的同一横截面上的正投影相邻。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的射孔装置，其特征是：还包括防爆水炮泥层和封孔黄泥层，防爆水炮泥层和封孔黄泥层置于钻孔内，且防爆水炮泥层位于最靠近钻孔出口的射孔枪和封孔黄泥层之间，所述封孔黄泥层用于将钻孔封堵，所述电雷管的雷管引线依次穿过防爆水炮泥层和封孔黄泥层而被引出钻孔外。

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