RU2588095C2 - Сброс давления пневматического взрыва высокого давления и способ усиления передачи - Google Patents
Сброс давления пневматического взрыва высокого давления и способ усиления передачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588095C2 RU2588095C2 RU2014138190/03A RU2014138190A RU2588095C2 RU 2588095 C2 RU2588095 C2 RU 2588095C2 RU 2014138190/03 A RU2014138190/03 A RU 2014138190/03A RU 2014138190 A RU2014138190 A RU 2014138190A RU 2588095 C2 RU2588095 C2 RU 2588095C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blasting
- coal
- pressure
- steel pipe
- high pressure
- Prior art date
Links
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 16
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 abstract 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 37
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть применено для дегазации угольных пластов. Способ включает сооружение взрывной скважины в угольном слое и выполнение операции резки слоя угля струей воды под давлением во взрывной скважине с интервалом, так, что ведущая канавка слоя образуется в угольном массиве вокруг взрывного пробуренного отверстия; подачу взрывной стальной трубы с закрытой пробкой верхней частью во взрывную скважину, образование множества воздушных выпусков на передней части взрывной стальной трубы и герметизация участка внутри проема отверстия скважины на 8-10 м, так, чтобы образовать цементную пробку; и соединение взрывной стальной трубы со станцией высокого давления воздуха через трубопровод на обнаженном конце стальной взрывной трубы и открывание клапана, устроенного на трубопроводе для инжектирования газа под высоким давлением. Газ под высоким давлением выбрасывается струей взрывной стальной трубой из воздушных выпусков. На основе образования трещин и разрывов, образованных в разрывах и прорезанных канавках первоначального угольного массива, газ под высоким давлением мгновенно воздействует взрывным эффектом, так что трещины и разрывы могут непрерывно расширяться, и может быть образовано множество новых разрывов. Технический результат заключается в повышении эффективности дегазации пласта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу сброса давления и увеличения проницаемости путем пневматического взрыва с высоким давлением, который является особенно подходящим для сброса давления и увеличения проницаемости массива угля при управлении газовыделением в зоне подземной угольной шахты.
Уровень техники
Геологические газовые условия в угольных шахтах в Китае являются сложными. В таких угольных шахтах высокие угольные слои с высокой газовой проницаемостью насчитывают 50-70%, а с низкой насчитывают около 70% в угольных слоях с высоким содержанием газа. Следовательно, контроль газа должен иметь самый важный приоритет в работе по управлению безопасностью в угольных шахтах. Однако для слоев угля с низкой проницаемостью эффективный сброс давления и увеличение проницаемости массива угля должны рассматриваться как основная задача для того, чтобы достичь оптимальных результатов контроля газа. В настоящее время имеется много способов сброса давления и повышения проницаемости массива угля, таких как шахтный защитный слой, направленный гидравлический разрыв, свободный подрыв шурфа глубокого заложения и гидравлическая промывка и т.д. Шахтный защитный угольный слой доказал свою пригодность как эффективный способ, но может не всегда быть применим ко всем угольным прослойкам, поскольку он имеет строгие требования по условиям проявления угольного слоя; хотя способ направленного гидравлического разрыва является также эффективным, опыт бывшего Советского Союза показывает, что скорость извлечения газа может быть вплоть до приблизительно 60%, но вокруг наведенных разрывов будет создана зона концентрации напряжений, приводящая к потенциальной угрозе безопасности, кроме того, способ имеет высокие требования к уплотнению взрывного шурфа, так что явление, состоящее в том, что при инжекции в массив угля воды под давлением часто имеет место пропускание воды из верхней части проходного отверстия в работах по направленному гидроразрыву в угольных шахтах; способом гидравлической промывки достигают отличного эффекта в мягких угольных пластах, где напряжения на площадке высоки, давление газа высокое, и уголь является мягким и свободным по качеству и имеет тенденцию выветривания и реологии и имеет способность течения, но его трудно широко использовать, потому что это приводит к высокому потреблению воды и сложности процесса.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Ввиду недостатков в решениях уровня техники, целью настоящего изобретения является обеспечить способ сброса давления и увеличения проницаемости массива угля, который является простым в осуществлении и эксплуатации и им достигается исключительный эффект.
Техническое решение
Способ сброса давления и увеличения проницаемости высоким давлением пневматического взрыва в настоящем изобретении содержит бурение взрывных шурфов в пласте угля и работу по резке пласта струей воды под давлением с соответствующими интервалами во взрывных шурфах для образования направляющих щелей в массиве угля вокруг взрывных шурфов; вставку взрывной стальной трубы с уплотненной верхней частью во взрывные шурфы, и на передней части взрывной стальной трубы выполняют несколько пор, и производят уплотнение на 8-10 м внутрь от проема каждого отверстия шурфа для образования цементной пробки; соединение обнаженного конца каждой взрывной стальной трубы со станцией газа высокого давления через трубопровод, и открывание клапана, имеющегося на трубопроводе, для инжектирования газа под высоким давлением, так что газ под высоким давлением выбрасывается из пор через стальную взрывную трубу, и тем самым, массив угля взрывается пневматически под высоким давлением.
Давление газа, инжектированного под высоким давлением, составляет 25 МПа.
Достигаемые технические результаты
В частности, газы, протекающие на высокой скорости, являются сжимаемыми средами и обычно имеют высокую сжимаемость, изотермическая сжимаемость воздуха вр=10-5 м2/Н при давлении в одну атмосферу, в то время как изотермическая сжимаемость воды составляет 5·10-10 м2/Н при тех же самых условиях, что означает, что сжимаемость воздуха больше, чем таковая воды, на пять порядков по величине, и, следовательно, давление газа под высоким давлением создаст огромную энергию, когда он высвободится мгновенно. Отсюда, в настоящем изобретении используется газ под высоким давлением для пневматического взрыва массива угля и дополняется мерами гидравлической резки слоя.
Такой способ является эффективным для осуществления сброса давления и увеличения проницаемости массива угля. В настоящем изобретении после того, как образованы взрывные шурфы, сначала выполняется операция гидравлической резки слоя для образования направляющих щелей и разрывов для направления газа под высоким давлением, для того, чтобы достичь лучшего образования разрывов и эффекта сообщения после взрыва под высоким давлением; затем, после того как открытый участок каждого взрывного отверстия уплотняется, клапан внезапно открывается, так что газ под высоким давлением подается быстро струей из пор через взрывные стальные трубы и действует на угольный массив вокруг пор. Поскольку газ под высоким давлением резко прорывается и мгновенно расширяется, первоначальные трещины и разрывы непрерывно расширяются и создаются новые разрывы; в свою очередь, газ под высоким давлением, входящий в сеть разрывов, создает небольшой локальный пневматический взрыв в разрывах, и там разрывы в массиве угля расширяются непрерывно и сообщаются; в свою очередь, разрывы становятся больше и больше, и создается больше и больше новых разрывов. Такой процесс продолжается. В результате, в массиве угля образуется сеть больших разрывов, сообщающихся друг с другом, центрируясь на взрывных шурфах. В таком способе достигается цель сброса давления и увеличения проницаемости массива угля, степень извлечения газа улучшается, и техническая проблема низкой проницаемости и плохого эффекта извлечения газа в угольных слоях с высоким содержанием газа и низкой проницаемости слоев разрешается. Кроме того, способ является простым в эксплуатации и осуществлении и может давать выдающийся результат.
Описание чертежей
На фиг. 1 показан вертикальный разрез для иллюстрации способа взрыва пневматическим высоким давлением, представленным в настоящем изобретении.
На данном чертеже:
1 - станция газа высокого давления;
2 - клапан;
3 - взрывная стальная труба;
4 - цементная пробка;
5 - взрывные шурфы;
6 - пора;
7 - угольный слой;
8 - направляющая трещина.
Подробное описание вариантов исполнения изобретения
Далее подробно описано настоящее изобретение со ссылками на варианты реализации изобретения и сопровождающие чертежи.
При способе сброса давления и увеличения проницаемости пневматическим взрывом под высоким давлением в настоящем изобретении, вначале пробуриваются взрывные шурфы 5 на глубину 25-30 м в пласте угля 7 обычным способом; затем, после того как взрывные шурфы 5 образованы, выполняется резка слоя режущей водяной струей под давлением во взрывных шурфах 5 изнутри к внешней части с соответствующим интервалом, для образования направляющих щелей 8 в массиве угля вокруг внутренности взрывных шурфов 5 через равные интервалы; с одной стороны, операция резки слоя вызывает большие разрывы в массиве угля, с другой стороны, щели и разрывы поддерживают направляющий и управляющий эффект, так что высокое давление газа ударяет центрально в нескольких направлениях, отсюда, эффект образования трещин и эффект взаимного сообщения лучше, и эффект взрыва улучшается; взрывная стальная труба 3 вставляется во взрывной шурф 5 и уплотняют в верхней части, несколько пор 6 скомпонованы на стенке конца переднего уплотнения взрывной стальной трубы 3, и открытый участок взрывного шурфа 5 уплотняется уплотнительным материалом, который может выдерживать пневматический удар большой силы через соответствующий процесс, для образования 8-10 м цементной пробки 4; в другом варианте, "прочный-слабый-прочный" способ уплотнения может быть использован для уплотнения открытого участка взрывного шурфа 5, причем два конца участка уплотнительного открытого участка, относящиеся к уплотнению "прочный-слабый-прочный", уплотняются уплотнительным материалом высокой прочности, в то время как средняя часть участка уплотняемого открытого участка уплотняется уплотнительным материалом с большей пластичностью; высокопрочный уплотнительный материал на двух концах может эффективно сопротивляться взрывной волне высокого давления газа, в то время как уплотнительный материал с более высокой пластичностью на среднем участке может эффективно поглотить взрывную волну. Отсюда достигается эффективное уплотнение и гарантируется хороший взрывной эффект. Открытый конец взрывной стальной трубы 3 присоединяется к газовой станции высокого давления 1 через клапан 2. Клапан 2 является быстродействующим выключателем, которым газ под высоким давлением может быть освобожден мгновенно. Кроме того, клапан 2 может быть обеспечен как выключатель дистанционного управления, и работа может управляться датчиком для удовлетворения требований безопасности. Газ под высоким давлением инжектируется, когда клапан 2 на трубопроводе открывается. Давление газа составляет 25 МПа. Газ под высоким давлением вымывается гидроразмывом из пор 6 через взрывную стальную трубу 3 и действует на угольный массив вокруг шурфа для образования новых щелей. На основе первоначальных разрывов и прорезанных щелей слоя и разрывов, которые существуют, газ под большим давлением с большой энергией резания действует непрерывно на угольный массив; тем временем, высокое давление газа резко прорывается мгновенно в массив угля и расширяет непрерывно первоначальные разрывы; отсюда, число и размер разрывов значительно увеличивается; в свою очередь, больше газа под высоким давлением входит в более и более расширенные разрывы в массиве угля. Поскольку сжимаемость газа под высоким давлением является очень высокой, высокое давление газа в разрывах содержит гигантскую энергию расширения. Поскольку объем газа расширяется непрерывно, в разрывах создаются локальные пневматические взрывы; в свою очередь, разрывы в массиве угля становятся больше и размер становится больше, и непрерывно соединяются и сообщаются друг с другом; отсюда, даже газ с более высоким давлением войдет в разрывы в массиве угля. Такой процесс накапливает энергию и перекрывается постоянно и повторяется в цикле повторно. В завершение, сеть больших разрывов, сообщающихся друг с другом, образуется в массиве угля, центрируясь на взрывных шурфах. Отсюда, достигается цель сброса давления и увеличения проницаемости массива угля, и массив угля взрывается пневматически под высоким давлением.
Claims (2)
1. Способ сброса давления и увеличения проницаемости высоким давлением пневматического взрыва, включающий:
бурение взрывных шурфов (5) в пласте угля (7), в котором применяют резку пласта струей воды под высоким давлением с соответствующим интервалом во взрывных шурфах (5) для образования направляющих щелей (8) в массиве угля вокруг взрывных шурфов (5);
направляют взрывную стальную трубу (3) с уплотненной верхней частью во взрывные шурфы (5),
причем несколько пор (6) выполняют на передней части взрывной стальной трубы (3), а участок размером 8-10 м уплотняют внутрь от отверстия каждого взрывного шурфа (5) для образования цементной пробки (4);
присоединяют открытый конец каждой взрывной стальной трубы (3) к станции (1) газа под высоким давлением через трубопровод, и клапан (2), выполненный на трубопроводе, открывают для инжектирования газа под высоким давлением, так что газ под высоким давлением выбрасывается из пор (6) через взрывную стальную трубу (3) и, тем самым, массив угля взрывается пневматически под высоким давлением.
бурение взрывных шурфов (5) в пласте угля (7), в котором применяют резку пласта струей воды под высоким давлением с соответствующим интервалом во взрывных шурфах (5) для образования направляющих щелей (8) в массиве угля вокруг взрывных шурфов (5);
направляют взрывную стальную трубу (3) с уплотненной верхней частью во взрывные шурфы (5),
причем несколько пор (6) выполняют на передней части взрывной стальной трубы (3), а участок размером 8-10 м уплотняют внутрь от отверстия каждого взрывного шурфа (5) для образования цементной пробки (4);
присоединяют открытый конец каждой взрывной стальной трубы (3) к станции (1) газа под высоким давлением через трубопровод, и клапан (2), выполненный на трубопроводе, открывают для инжектирования газа под высоким давлением, так что газ под высоким давлением выбрасывается из пор (6) через взрывную стальную трубу (3) и, тем самым, массив угля взрывается пневматически под высоким давлением.
2. Способ сброса давления и увеличения проницаемости высоким давлением пневматического взрыва по п.1, в котором давление инжектируемого газа с высоким давлением составляет 25 МПа.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210393559.6A CN102852506B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种高压气动爆破卸压增透方法 |
| CN201210393559.6 | 2012-10-17 | ||
| PCT/CN2013/074447 WO2014059777A1 (zh) | 2012-10-17 | 2013-04-19 | 一种高压气动爆破卸压增透方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014138190A RU2014138190A (ru) | 2016-04-10 |
| RU2588095C2 true RU2588095C2 (ru) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4299295A (en) * | 1980-02-08 | 1981-11-10 | Kerr-Mcgee Coal Corporation | Process for degasification of subterranean mineral deposits |
| RU2159333C1 (ru) * | 2000-05-05 | 2000-11-20 | Московский государственный горный университет | Способ дегазации угольного пласта |
| RU2342531C1 (ru) * | 2007-06-27 | 2008-12-27 | ЗАО "Межведомственная комиссия по взрывному делу при Академии горных наук" (ЗАО "МВК по ВД при АГН") | Комбинированный способ разупрочнения угольного массива и устройство для его осуществления |
| CN101614133A (zh) * | 2009-07-14 | 2009-12-30 | 中国矿业大学 | 高压射流钻割一体化卸压防突方法 |
| RU2419723C1 (ru) * | 2010-02-02 | 2011-05-27 | Александр Васильевич Булкин | Способ дегазации разрабатываемых угольных пластов |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4299295A (en) * | 1980-02-08 | 1981-11-10 | Kerr-Mcgee Coal Corporation | Process for degasification of subterranean mineral deposits |
| RU2159333C1 (ru) * | 2000-05-05 | 2000-11-20 | Московский государственный горный университет | Способ дегазации угольного пласта |
| RU2342531C1 (ru) * | 2007-06-27 | 2008-12-27 | ЗАО "Межведомственная комиссия по взрывному делу при Академии горных наук" (ЗАО "МВК по ВД при АГН") | Комбинированный способ разупрочнения угольного массива и устройство для его осуществления |
| CN101614133A (zh) * | 2009-07-14 | 2009-12-30 | 中国矿业大学 | 高压射流钻割一体化卸压防突方法 |
| RU2419723C1 (ru) * | 2010-02-02 | 2011-05-27 | Александр Васильевич Булкин | Способ дегазации разрабатываемых угольных пластов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2013330947B2 (en) | High-pressure pneumatic blasting pressure relieving and transmission increasing method | |
| US10280686B2 (en) | Method of performing combined drilling, flushing, and cutting operations on coal seam having high gas content and prone to bursts to relieve pressure and increase permeability | |
| US10370942B2 (en) | Method for integrated drilling, flushing, slotting and thermal injection for coalbed gas extraction | |
| CN102619552B (zh) | 导向槽定向水力压穿增透及消突方法 | |
| AU2015376362B2 (en) | Method for integrated drilling, slotting and oscillating thermal injection for coal seam gas extraction | |
| CN101718191B (zh) | 一种水力割缝定向致裂方法 | |
| CN104790951B (zh) | 弱化距煤层100~350m高位坚硬顶板的方法及装置 | |
| AU2015299588B2 (en) | Freezing cross-cut coal cutting method based on hydraulic seam-cutting | |
| CN105332684A (zh) | 一种高压水爆与co2压裂相结合的煤层气驱替抽采工艺 | |
| CN101666241B (zh) | 一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法 | |
| CN108547604B (zh) | 一种钻冲压一体化装置与方法 | |
| WO2015054984A1 (zh) | 煤矿井下气液两相交替相驱压裂煤体强化瓦斯抽采方法 | |
| CN102213077A (zh) | 三维旋转水射流煤层扩孔系统及扩孔与压裂增透方法 | |
| CN107304676A (zh) | 一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法 | |
| CN105804786B (zh) | 一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法 | |
| CN115749713B (zh) | 岩层变频脉冲缝网压裂方法与装备 | |
| CN109372508A (zh) | 煤矿井下液压定向切顶设备及其施工方法 | |
| CN204552809U (zh) | 一种煤矿打钻防喷孔预控系统 | |
| CN208416512U (zh) | 一种钻冲压一体化装置 | |
| CN103061732A (zh) | 煤层顶板中2-3米厚坚硬中砂岩层的水力致裂方法 | |
| CN109209325A (zh) | 一种利用径向技术进行立井揭煤的方法 | |
| CN109458214A (zh) | 一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法 | |
| Fang et al. | Gas mixture enhance coalbed methane recovery technology: pilot tests | |
| CN103573193B (zh) | 一体化钻割钻杆装置 | |
| CN107575164A (zh) | 一种随钻条件下的高压水力径向钻进导向装置及方法 |