一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法
【專利摘要】一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，適用于煤礦井下瓦斯的高效抽采。利用氣泵向密封的鉆孔內(nèi)壓入空氣，空氣與鉆孔內(nèi)涌出的瓦斯預(yù)混形成濃度在9％～10％的瓦斯混合氣體，通過點(diǎn)火裝置引爆混合氣體，形成爆炸沖擊波，致裂鉆孔周圍煤體。后一級(jí)爆炸在前一級(jí)的基礎(chǔ)上爆炸，使鉆孔周圍煤體的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展；同時(shí)，沖擊波壓縮煤體形成更大的爆炸空間，加強(qiáng)了爆炸的威力。經(jīng)過多級(jí)爆破，能夠充分地構(gòu)建煤體中的裂隙網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)爆炸產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠顯著降低瓦斯吸附勢(shì)，促進(jìn)瓦斯解吸和流動(dòng)，從而達(dá)到強(qiáng)化高瓦斯低透氣性煤層瓦斯抽采的目的。該方法成本低廉，簡(jiǎn)單易行，省時(shí)省力。可以顯著擴(kuò)大單孔有效卸壓影響范圍，使煤層瓦斯抽采效率提高60％以上。
【專利說明】一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，尤其適用于煤礦井下高瓦斯低透氣性煤層的瓦斯高效抽采。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤礦井下瓦斯治理的根本手段是以鉆孔瓦斯抽采方式為主的瓦斯抽采措施。隨著我國(guó)煤礦進(jìn)入深部開采，煤層透氣性低逐漸成為制約瓦斯高效抽采的主控因素。因此，強(qiáng)化煤體增透成為改善瓦斯抽采效果，實(shí)現(xiàn)深部煤與瓦斯共采的關(guān)鍵技術(shù)。爆破沖擊波損傷煤體強(qiáng)化抽采法是近年來(lái)實(shí)踐證明的有效措施之一。它主要是靠在煤層內(nèi)部安裝爆炸物，利用爆炸產(chǎn)生的沖擊波對(duì)煤體進(jìn)行損傷破壞，產(chǎn)生裂隙，從而增大煤層透氣性，提高瓦斯抽采效果。然而，這種方法存在裝藥困難或裝藥盲區(qū)，制約現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用或出現(xiàn)卸壓不均勻的現(xiàn)象。另外，炸藥本身就是危險(xiǎn)源，對(duì)于井下安全生產(chǎn)也存在一定的威脅。因此，尋找一種省時(shí)省力、簡(jiǎn)單易行和成本低廉的強(qiáng)化增透措施是十分必要的，這對(duì)提高礦井瓦斯抽采效率及預(yù)防煤與瓦斯突出具有重要意義。
[0003]本質(zhì)上說，瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣發(fā)生的劇烈氧化反應(yīng)。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí)，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反應(yīng))；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時(shí)，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫高壓，促使爆源附近的氣體以極大的速度向外沖擊，造成人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)施，揚(yáng)起大量煤塵并使之參與爆炸，產(chǎn)生更大的破壞力。另外，爆炸后生成大量的有害氣體，造成人員中毒死亡。長(zhǎng)期以來(lái)，瓦斯爆炸給煤礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的威脅。但是，當(dāng)瓦斯爆炸實(shí)現(xiàn)可控，并借助瓦斯爆炸的沖擊力致裂煤體，構(gòu)建裂隙網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，爆炸產(chǎn)生的熱效應(yīng)可降低瓦斯吸附勢(shì)能，促進(jìn)瓦斯解吸流動(dòng)，對(duì)提高鉆孔瓦斯抽采效果具有十分重要的作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種方法簡(jiǎn)單、省時(shí)省力、操作方便、成本低廉、效果好的鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，包括:1)在煤層中交錯(cuò)布置抽采孔和爆炸孔的孔位；2)施工抽采孔、封孔、聯(lián)入瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采；3)用鉆機(jī)在爆炸孔的孔位處鉆進(jìn)穿過煤層頂板Im處，退鉆；還包括如下步驟:
[0006]a.將點(diǎn)火裝置的導(dǎo)線綁扎在檢測(cè)管上，然后將檢測(cè)管送入爆炸孔底，使綁扎在檢測(cè)管上的導(dǎo)線前端位于煤層中部；
[0007]b.將注漿管、回漿管和注氣管送入爆炸孔內(nèi)，堵住孔口 ；
[0008]c.開啟注漿泵，向爆炸孔內(nèi)注漿，當(dāng)回漿管回漿時(shí)，停止注漿；
[0009]d.待漿液凝固后，開啟氣泵，通過注氣管向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0010]e.打開檢測(cè)管上的閥門，通過便攜式瓦檢儀檢測(cè)爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋?dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到9?10%時(shí)，關(guān)閉氣泵和閥門；
[0011]f.啟動(dòng)點(diǎn)火裝置，引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，致裂爆炸孔周圍的煤體，使煤體內(nèi)產(chǎn)生大量的裂隙；
[0012]g.打開閥門，將檢測(cè)管并入瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采；
[0013]h.當(dāng)便攜式瓦檢儀檢測(cè)到爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档椭?0%時(shí)，開啟氣泵，再次向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0014]1.待瓦斯?jié)舛冉抵??10%時(shí)，關(guān)閉氣泵和閥門；
[0015]j.啟動(dòng)點(diǎn)火裝置，再次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，進(jìn)一步擴(kuò)展爆炸孔周圍的裂隙；
[0016]k.重復(fù)步驟h?j，多次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，最終貫穿爆炸孔周圍的抽采孔。
[0017]所述的抽采孔與爆炸孔中心連線距離為10?15m ;所述的檢測(cè)管位于煤層段的管段上均勻布有若干小孔；所述的注氣管比回漿管長(zhǎng)0.5m。
[0018]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，利用氣泵向密封的鉆孔內(nèi)壓入空氣，空氣與鉆孔內(nèi)涌出的瓦斯預(yù)混形成濃度在9%?10%的瓦斯混合氣體，通過點(diǎn)火裝置引爆混合氣體，形成爆炸沖擊波，致裂鉆孔周圍煤體。后一級(jí)爆炸在前一級(jí)的基礎(chǔ)上爆炸，使鉆孔周圍煤體的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展；同時(shí)，沖擊波壓縮煤體形成更大的爆炸空間，加強(qiáng)了爆炸的威力。經(jīng)過多級(jí)爆破，能夠充分地構(gòu)建煤體中的裂隙網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)爆炸產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠顯著降低瓦斯吸附勢(shì)，促進(jìn)瓦斯解吸和流動(dòng)，從而達(dá)到強(qiáng)化高瓦斯低透氣性煤層瓦斯抽采的目的。該方法成本低廉，簡(jiǎn)單易行，省時(shí)省力，不僅適合于上行孔，同時(shí)對(duì)下行孔和水平孔也具有較好的適用性，可以顯著擴(kuò)大單孔有效卸壓影響范圍，使煤層瓦斯抽采效率提高60%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法示意圖。
[0020]圖中:1_注漿泵，2-氣泵，3-點(diǎn)火裝置，4-注漿管，5-回漿管，6-檢測(cè)管，7-閥門，8-注氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，具體步驟如下:
[0023](I)首先按常規(guī)方法在煤層中交錯(cuò)布置抽采孔和爆炸孔的孔位；其中，抽采孔與爆炸孔中心連線距離為10?15m ；
[0024](2)施工抽采孔、封孔、聯(lián)入瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采；
[0025](3)用鉆機(jī)在爆炸孔的孔位處鉆進(jìn)穿過煤層頂板Im處，退鉆；
[0026](4)將點(diǎn)火裝置3的導(dǎo)線綁扎在檢測(cè)管6上，然后將檢測(cè)管6送入爆炸孔底，使綁扎在檢測(cè)管6上的導(dǎo)線前端位于煤層中部；其中點(diǎn)火裝置采用Ero系列便攜式高能電點(diǎn)火裝置；
[0027](5)將注漿管4、回漿管5和注氣管8送入爆炸孔內(nèi)，堵住孔口 ；
[0028](6)開啟注漿泵1，向爆炸孔內(nèi)注衆(zhòng)，當(dāng)回漿管5回漿時(shí)，停止注漿；
[0029](7)待漿液凝固后，開啟氣泵2，通過注氣管8向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0030](8)打開檢測(cè)管6上的閥門7，通過便攜式瓦檢儀檢測(cè)爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到9?10%時(shí)，關(guān)閉氣泵2和閥門7 ；
[0031](9)啟動(dòng)點(diǎn)火裝置3，引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，致裂爆炸孔周圍的煤體，使煤體內(nèi)產(chǎn)生大量的裂隙；
[0032](10)打開閥門7，將檢測(cè)管6并入瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采；
[0033](11)當(dāng)便攜式瓦檢儀檢測(cè)到爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档椭?0%時(shí)，開啟氣泵2，再次向爆炸孔內(nèi)壓入空氣；
[0034](12)待瓦斯?jié)舛冉抵??10%時(shí)，關(guān)閉氣泵2和閥門7 ；
[0035](13)啟動(dòng)點(diǎn)火裝置3，再次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，進(jìn)一步擴(kuò)展爆炸孔周圍的裂隙；重復(fù)步驟9?12，多次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，最終貫穿爆炸孔周圍的抽采孔。
[0036]本發(fā)明亦可對(duì)水平孔和下行鉆孔內(nèi)進(jìn)行多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，包括:1)在煤層中交錯(cuò)布置抽采孔和爆炸孔的孔位；2)施工抽采孔、封孔、聯(lián)入瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采；3)用鉆機(jī)在爆炸孔的孔位處鉆進(jìn)穿過煤層頂板lm處，退鉆；其特征在于，還包括如下步驟: a.將點(diǎn)火裝置(3)的導(dǎo)線綁扎在檢測(cè)管(6)上，然后將檢測(cè)管(6)送入爆炸孔底，使綁扎在檢測(cè)管(6)上的導(dǎo)線前端位于煤層中部； b.將注漿管(4)、回漿管(5)和注氣管(8)送入爆炸孔內(nèi)，堵住孔口； c.開啟注漿泵(1)，向爆炸孔內(nèi)注漿，當(dāng)回漿管(5)回漿時(shí)，停止注漿； d.待漿液凝固后，開啟氣泵(2)，通過注氣管(8)向爆炸孔內(nèi)壓入空氣； e.打開檢測(cè)管(6)上的閥門(7)，通過便攜式瓦檢儀檢測(cè)爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到9?10%時(shí)，關(guān)閉氣泵(2)和閥門(7)； f.啟動(dòng)點(diǎn)火裝置(3)，引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，致裂爆炸孔周圍的煤體，使煤體內(nèi)產(chǎn)生大量的裂隙； g.打開閥門(7)，將檢測(cè)管(6)并入瓦斯抽采管網(wǎng)進(jìn)行瓦斯抽采； h.當(dāng)便攜式瓦檢儀檢測(cè)到爆炸孔內(nèi)的瓦斯?jié)舛冉档椭?0%時(shí)，開啟氣泵(2)，再次向爆炸孔內(nèi)壓入空氣； 1.待瓦斯?jié)舛冉抵??10%時(shí)，關(guān)閉氣泵⑵和閥門(7)； j.啟動(dòng)點(diǎn)火裝置(3)，再次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，進(jìn)一步擴(kuò)展爆炸孔周圍的裂隙； k.重復(fù)步驟h?j，多次引爆爆炸孔內(nèi)的瓦斯，最終貫穿爆炸孔周圍的抽采孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，其特征在于:抽采孔與爆炸孔中心連線距離為10?15m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，其特征在于:所述的檢測(cè)管(6)位于煤層段的管段上均勻布有若干小孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆孔內(nèi)多級(jí)瓦斯爆炸致裂煤體強(qiáng)化抽采方法，其特征在于:所述的注氣管⑶比回漿管(5)長(zhǎng)0.5m。
【文檔編號(hào)】E21B43/26GK104314605SQ201410405078
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】林柏泉, 鄒全樂, 劉廳, 陳健, 洪溢都, 閆發(fā)志, 朱傳杰, 任宏偉, 孔佳 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)