二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法与流程

本发明涉及处理煤矿巷道底鼓的方法，特别涉及二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法。

背景技术：

在处理煤矿巷道底鼓中，遇到坚硬致密的岩石，施工进度缓慢，井下通常采用气动凿岩机破碎，效率低，这种工艺需要耗费大量的人力和时间，并且存在较大的安全隐患，如岩石飞起，岩尘密布，工作环境恶劣。

二氧化碳相变煤层致裂器是一种新型的用于煤炭开采的爆破设备，与传统的火药爆破器材不同，爆破过程无外漏火焰产生。其原理是利用二氧化碳的物理性质，在地面对气态二氧化碳进行加压液化，然后带至井下进行瞬间加热汽化，体积膨胀600倍，冲破破裂片对煤（岩）壁进行破坏。致裂器是由一个高强度的可以重复使用的充装液态二氧化碳金属管、加热器（发热装置）、定压泄能机构等组成。二氧化碳相变煤层致裂器，本申请人于2015年9月2日已申请了国内专利，申请号为201520692825.4的实用新型专利，同时申请了二氧化碳相变煤层致裂器及利用方法发明专利，申请号为201510556527.7。曾经直接将二氧化碳相变煤层致裂器用于处理煤矿巷道底鼓实验，但有使用具有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器在爆破后普遍有飞出现象，而采用有倾角泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器时有效果不佳现象出现。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术所存在不足，充分利用二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓。

本发明采用的技术方案是：一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔位置在巷道底板以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器时，将固定件楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器之间，接好起爆电缆线后二氧化碳相变煤层致裂器起爆处理煤矿巷道底鼓。

其中：当下入有倾角泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器时，不使用固定件，但泄爆孔与二氧化碳相变煤层致裂器体的倾角μ在65~80度角之间，钻孔与巷道底板的夹角为90-μ+。

其中：固定件由两片金属对称的半圆锥形固定楔体构成，半圆锥形固定楔体由固定楔体上端、带摩擦槽的固定楔体下端构成。

其中：钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器的泄爆孔位置在巷道底板以下0.3-0.5米，一般α取值区间在30度~60度之间，一般W_max取值在1.0~1.5m之间。

其中：泄爆孔位置对准巷道底鼓自由面。

其中：固定件为铝合金。

本发明的有益效果在于：本发明不扬尘，消除爆破引起煤尘爆炸隐患，避免二氧化碳相变煤层致裂器飞出隐患，无冲击波产生，操作方便，效率高，本质安全，提高了处理煤矿巷道底鼓效果。

附图说明

图1是本发明实施例示意图；

图2是本发明实施例固定件主视示意图；

图3是本发明实施例固定件左视示意图；

图4是本发明实施例最小抵抗线示意图。

图中1. 二氧化碳相变煤层致裂器，2. 巷道底鼓，3. 巷道底板，4. 起爆电缆线，5. 固定件，6. 自由面，20. 固定楔体，21. 固定楔体上端，22. 摩擦槽， 23. 固定楔体下端。

具体实施方式

第一实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线31的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线31的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板3的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓2上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓2的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线31的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，将固定件5楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器1之间，接好起爆电缆线4后二氧化碳相变煤层致裂器1起爆处理煤矿巷道底鼓2。

第二实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线31的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线31的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板3的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓2上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓2的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线31的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，将固定件5楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器1之间，接好起爆电缆线4后二氧化碳相变煤层致裂器1起爆处理煤矿巷道底鼓2。

其中：当下入有倾角泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，不使用固定件5，但泄爆孔与二氧化碳相变煤层致裂器体的倾角μ在65~80度角之间，钻孔与巷道底板的夹角为90-μ+。

第三实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线31的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线31的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板3的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓2上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓2的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线31的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，将固定件5楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器1之间，接好起爆电缆线4后二氧化碳相变煤层致裂器1起爆处理煤矿巷道底鼓2。

其中：固定件5由两片金属对称的半圆锥形固定楔体20构成，半圆锥形固定楔体20由固定楔体上端21、带摩擦槽22的固定楔体下端23构成。

第四实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线31的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线31的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板3的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓2上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓2的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线31的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，将固定件5楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器1之间，接好起爆电缆线4后二氧化碳相变煤层致裂器1起爆处理煤矿巷道底鼓2。

其中：固定件5由两片金属对称的半圆锥形固定楔体20构成，半圆锥形固定楔体20由固定楔体上端21、带摩擦槽22的固定楔体下端23构成。

其中：钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下0.3-0.5米，一般α取值区间在30度~60度之间，一般W_max取值在1.0~1.5m之间。

第五实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线31的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线31的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板3的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓2上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓2的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线31的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，将固定件5楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器1之间，接好起爆电缆线4后二氧化碳相变煤层致裂器1起爆处理煤矿巷道底鼓2。

其中：固定件5由两片金属对称的半圆锥形固定楔体20构成，半圆锥形固定楔体20由固定楔体上端21、带摩擦槽22的固定楔体下端23构成。

其中：钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下0.3-0.5米，一般α取值区间在30度~60度之间，一般W_max取值在1.0~1.5m之间。

其中：泄爆孔位置30对准巷道底鼓2自由面6。

其中：固定件5为铝合金。

第六实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种二氧化碳相变煤层致裂器处理煤矿巷道底鼓的方法，特点在于：确定最小抵抗线31的最大长度：W_max=［pgdt/(r.u）］^1/2，其中：W_max为最小抵抗线31的最大长度，m；p为爆破压力，MPa；g为重力加速度，9.8m/s²；d为钻孔直径，m；t为爆破作用时间，s；r为岩石比重, t/m³；u为爆破气体冲击速度，m/s，确定钻孔与巷道底板3的夹角=arctan(W_max/S)，度；其中：S为爆破点距孔口的长度，m；按以上公式结果，单钻孔时在巷道底鼓2上打一钻孔，多钻孔时在巷道底鼓2的最右端打第一钻孔后，钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下，其它钻孔与最右端打的第一钻孔平行，并且钻孔间垂距为最小抵抗线31的最大长度W_max，当下入有垂直泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，将固定件5楔入孔口与二氧化碳相变煤层致裂器1之间，接好起爆电缆线4后二氧化碳相变煤层致裂器1起爆处理煤矿巷道底鼓2。

其中：当下入有倾角泄爆孔的二氧化碳相变煤层致裂器1时，不使用固定件5，但泄爆孔与二氧化碳相变煤层致裂器体的倾角μ在65~80度角之间，钻孔与巷道底板的夹角为90-μ+。

其中：钻孔深度保证二氧化碳相变煤层致裂器1的泄爆孔位置30在巷道底板3以下0.3-0.5米，一般α取值区间在30度~60度之间，一般W_max取值在1.0~1.5m之间。

其中：泄爆孔位置30对准巷道底鼓2自由面6。