專利名稱：一種高壓氣動爆破卸壓增透方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓氣動爆破卸壓增透方法，尤其適用于煤礦井下區(qū)域瓦斯治理的煤體卸壓增透。
背景技術(shù)：
我國煤礦的瓦斯地質(zhì)條件較為復(fù)雜，其中高瓦斯煤層占50%_70%，而低透氣性煤層又占其中的70%左右。因此，應(yīng)把瓦斯的防治工作作為煤礦安全工作的重中之重，但對于低透氣性煤層來說，為達(dá)到較佳的瓦斯治理效果，應(yīng)把有效實(shí)現(xiàn)煤體的卸壓增透作為首要工作。目前，煤體卸壓增透方法有很多，如開采保護(hù)層、定向水力壓裂、深孔松動爆破、水力沖孔等。開采保護(hù)層已被證明是一種行之有效的方法，但其對煤層賦存條件要求比較苛刻，不是所有的煤層均可應(yīng)用此法；定向水力壓裂方法效果亦很顯著，前蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)表明可使瓦 斯抽采率達(dá)到60%左右，但是在壓裂裂縫周圍會產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)，形成潛在的安全隱患，另夕卜，該方法對鉆孔密封的要求較高，在井下進(jìn)行定向水力壓裂的工作時(shí)，頻繁出現(xiàn)注入煤體內(nèi)部的高壓水從孔口上部流出的現(xiàn)象；而水力沖孔對地應(yīng)力大、瓦斯壓力大、煤質(zhì)松軟易粉化流變的有自噴能力的軟分層，效果良好，但其所需水量大、工藝復(fù)雜，不易推廣利用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中的不足，提供一種操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)、效果顯著的煤體卸壓增透方法。技術(shù)方案本發(fā)明的高壓氣動爆破卸壓增透方法，包括在煤層中施工爆破鉆孔，在所述的爆破鉆孔中間隔進(jìn)行高壓水射流割縫作業(yè)，使爆破鉆孔周圍煤體內(nèi)形成引導(dǎo)縫槽；在爆破鉆孔中送入頂部封堵的爆破鋼管，爆破鋼管的前部開有若干氣孔，對爆破鉆孔的孔口向內(nèi)進(jìn)行8-lOm的密封段，形成水泥塞；在爆破鋼管外露端經(jīng)管路與高壓氣站相連接，打開設(shè)在管路上的閥門注入高壓氣，使高壓氣體經(jīng)由爆破鋼管從若干氣孔中噴出，實(shí)現(xiàn)高壓氣動爆破煤體。所述注入的高壓氣壓力為25Mpa。有益效果由于氣體是一種可壓縮流體，尤其對高速流動的氣體更是如此，且氣體的壓縮系數(shù)一般都很大，空氣在一個(gè)大氣壓下的等溫壓縮系數(shù)，而水在同樣情況下為，可見空氣比水的壓縮系數(shù)大五個(gè)數(shù)量級，故在高壓氣體瞬間得以釋放時(shí)，會產(chǎn)生巨大的能量。因此本發(fā)明利用高壓氣體對煤體進(jìn)行高壓氣動爆破，并輔以水力割縫措施，是實(shí)現(xiàn)煤體卸壓增透的一種有效方法。本發(fā)明采用在爆破鉆孔成孔之后，先進(jìn)行水力割縫作業(yè)，形成高壓氣體引導(dǎo)縫槽和裂隙，使得高壓氣動爆破后，裂隙的產(chǎn)生和貫通效果更好；對爆破鉆孔開口段進(jìn)行密封之后，突然間打開閥門，高壓氣體經(jīng)由爆破鋼管從氣孔迅速噴出作用于周圍煤體，高壓氣體的瞬間沖入、膨脹使得原有縫槽、裂隙不斷擴(kuò)大及產(chǎn)生新的裂隙，隨后進(jìn)入裂隙網(wǎng)內(nèi)的高壓氣體，在裂隙內(nèi)形成小的局部氣動爆破，使煤體裂隙不斷擴(kuò)大、貫通，從而裂隙越變越大，產(chǎn)生的新裂隙越來越多，如此循環(huán)下去，最終在煤體內(nèi)形成以爆破鉆孔為中心相互連通的大裂隙網(wǎng)，達(dá)到煤體卸壓增透的目的，從而提高瓦斯抽采率，解決高瓦斯低透氣性煤層滲透率低、瓦斯抽采效果差的技術(shù)難題。且其操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)、效果顯著。


附圖是本發(fā)明所述高壓氣動爆破方法的縱向剖視圖。圖中I.高壓氣站；2.閥門；3.爆破鋼管；4.水泥塞；5.爆破鉆孔；6.氣孔；7.煤層；8.引導(dǎo)縫槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
本發(fā)明的高壓氣動爆破卸壓增透方法，首先按常規(guī)在煤層7中施工爆破鉆孔5，爆破鉆 孔5的深度為25-30m ;爆破鉆孔5成孔之后，在爆破鉆孔5中由里向外間隔進(jìn)行高壓水射流割縫作業(yè)，使爆破鉆孔5內(nèi)部周圍的煤體內(nèi)形成等間距的引導(dǎo)縫槽8 ;割縫一方面能使煤體產(chǎn)生更多的裂隙，增強(qiáng)煤體的卸壓增透效果，另一方面，這些縫槽和裂隙能夠起到引導(dǎo)、控制作用，使得高壓氣體集中沖擊于幾個(gè)方向，裂隙的產(chǎn)生和貫通效果更好，爆破效果更好；在爆破鉆孔5中送入頂部封堵的爆破鋼管3，爆破鋼管3的前部封閉端外壁上開有若干氣孔6，采用滿足耐高強(qiáng)度氣動沖擊要求的密封材料及工藝對爆破鉆孔5的孔口段進(jìn)行密封，形成8-lOm的水泥塞4 ;也可采用“強(qiáng)弱強(qiáng)”的密封方法對爆破鉆孔5的孔口段進(jìn)行密封，“強(qiáng)弱強(qiáng)”密封的孔口密封段的兩端為強(qiáng)度較高的封孔材料，中間段為塑性較高的封孔材料，兩端的高強(qiáng)度封孔材料可以有效阻擋高壓氣體沖擊波，同時(shí)中間段的高塑性封孔材料能夠有效吸收沖擊波，可以實(shí)現(xiàn)有效的密封，保證良好的爆破效果。將爆破鋼管3的開口端通過閥門2與高壓氣站I連接，閥門2是一個(gè)快速啟動開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)高壓氣體的瞬間釋放，同時(shí)可設(shè)為遠(yuǎn)程控制開關(guān)，通過傳感器進(jìn)行操控，以達(dá)到安全要求。打開設(shè)在管路上的閥門2注入高壓氣，注入的高壓氣體壓力為25Mpa，高壓氣體經(jīng)由爆破鋼管3從若干氣孔6中噴出，作用于周圍煤體形成新的縫隙，在原有裂隙和割縫縫槽、裂隙存在的基礎(chǔ)上，切割能力很強(qiáng)的高壓氣體不斷作用于煤體，同時(shí)，高壓氣體瞬間沖入煤體，會不斷擴(kuò)大原有裂隙，這樣裂隙的數(shù)目和尺寸均大大增加，而后更多的高壓氣體進(jìn)入不斷增多、增大的煤體裂隙中，由于高壓氣體的壓縮系數(shù)很大，故裂隙中的高壓氣體蘊(yùn)含著巨大的膨脹能，隨著氣體體積的不斷膨脹，會在裂隙中形成一個(gè)個(gè)局部氣動爆破，使煤體裂隙變得更多，尺寸變得更大，并不斷地交匯貫通，這樣會有更多的高壓氣體進(jìn)入煤體裂隙之中，如此不斷地積累疊加、循環(huán)反復(fù)，最終在煤體內(nèi)形成以爆破鉆孔為中心相互貫通的大裂隙網(wǎng)，從而達(dá)到煤體卸壓增透的目的，實(shí)現(xiàn)高壓氣動爆破煤體。
權(quán)利要求
1.一種高壓氣動爆破卸壓增透方法，包括在煤層(7)中施工爆破鉆孔(5)，其特征在于在所述的爆破鉆孔(5)中間隔進(jìn)行高壓水射流割縫作業(yè)，使爆破鉆孔(5)周圍煤體內(nèi)形成引導(dǎo)縫槽(8);在爆破鉆孔(5)中送入頂部封堵的爆破鋼管(3)，爆破鋼管(3)的前部開有若干氣孔(6)，對爆破鉆孔(5)的孔口向內(nèi)進(jìn)行8-10m的密封段，形成水泥塞(4);在爆破鋼管(3)外露端經(jīng)管路與高壓氣站(I)相連接，打開設(shè)在管路上的閥門(2)注入高壓氣，使高壓氣體經(jīng)由爆破鋼管(3)從若干氣孔(6)中噴出，實(shí)現(xiàn)高壓氣動爆破煤體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓氣動爆破卸壓增透方法，所述注入的高壓氣壓力為25Mpa。
全文摘要
一種高壓氣動爆破卸壓增透方法，包括在煤層中施工爆破鉆孔，在爆破鉆孔中間隔進(jìn)行高壓水射流割縫作業(yè)，使爆破鉆孔周圍煤體內(nèi)形成引導(dǎo)縫槽；在爆破鉆孔中送入頂部封堵的爆破鋼管，爆破鋼管的前部開有若干氣孔，對爆破鉆孔的孔口向內(nèi)進(jìn)行8-10m的密封段，形成水泥塞；在爆破鋼管外露端經(jīng)管路與高壓氣站相連接，打開設(shè)在管路上的閥門注入高壓氣，使高壓氣體經(jīng)由爆破鋼管從若干氣孔中噴出，在原有煤體裂隙和割縫所形成的縫槽、裂隙的基礎(chǔ)上，高壓氣體的瞬間沖擊爆破作用會使原有縫槽、裂隙不斷擴(kuò)大，并產(chǎn)生很多新的裂隙，最終使煤體內(nèi)形成以爆破鉆孔為中心相互連通的大裂隙網(wǎng)，達(dá)到煤體卸壓增透的目的。且其操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)、效果顯著。
文檔編號E21F7/00GK102852506SQ201210393559
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者林柏泉, 楊威, 鄭春山 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)